ARM处理器LCD控制及触摸屏接口设计方案.docx
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ARM处理器LCD控制及触摸屏接口设计方案
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作者:
PanHongliang
仅供个人学习
第十章熱化學講義
一、熱化學概論:
討論化學反應時,物質能量變化與化學反應熱量的熱力學。
(1).熱化學方程式:
指一般化學方程式,標示上物質狀態(g、l、s、aq),並標示化學反應熱於方程式後方。
反應:
C(s)+O2(g)→CO2(g)△H=+12.5Kcal或C(s)+O2(g)+12.5Kcal→CO2(g)
.△H為化學反應中產物與反應物的焓變化。
於常壓下,相等於化學反應熱(qp)(簡稱為反應熱)【△H=qp】。
承上題,△H=qp=。
.由反應過程的物質焓變化,說明與反應熱之關係?
C(s)+O2(g)→CO2(g)△H=+12.5Kcal(△H=H生成物-H反應物)
1.生成物總焓大於反應物總焓,即△H>0(△H=+)為吸熱反應。
2.生成物總焓小於反應物總焓,即△H<0(△H=-)為放熱反應。
.△H(正反應)=-△H(逆反應)
.當化學反應在NTP(1atm、25℃)下進行,反應熱稱為標準反應熱(△H0、△H25℃)。
例1:
寫出氫氣與氧氣合成一莫耳水的熱化學方程式?
標準反應熱(△H0)為-68.3174Kcal/mole
(Kcal/mole為莫耳反應熱,寫方程式時,主要物質的係數要為「1」)
例2:
寫出一莫耳乙烷完全燃燒之熱化學方程式?
標準反應熱(△H0)為–372.82Kcal/mole
(完全燃燒指物質與氧氣(O2)反應,生成水(H2O)及二氧化碳(CO2),此反應熱亦稱為燃燒熱)
二、化學反應熱的種類:
(1).依反應系統區分為:
.恆壓反應熱(qp=△H):
恆壓下,化學反應的反應熱。
狹義的反應熱即指恆壓反應熱。
.恆容反應熱(qv=△E):
恆容下,化學反應的反應熱(鋼瓶內的反應)。
且△H=△E+△nRT(qp=qv+△nRT)
*△n為氣體生成物莫耳數總和-氣體反應物莫耳數總和
例1:
若苯甲酸(C6H5COOH)完全燃燒反應之恆壓反應熱為–771.4千卡/莫耳,試計算此反應之恆容燃燒熱?
例2:
已知反應3/2H2(g)+1/2N2(g)→NH3(g),在25℃的恆容反應熱為-43.723kJ/mol,試求其定壓反應熱為若干?
(2).依特定反應種類區分為:
.標準莫耳生成熱(△):
常溫常壓下,自成分元素生成一莫耳物質的反應熱,生成熱是最重要的反應熱。
反應:
C(s)+2H2(g)→1CH4(g)△=-17.89Kcal/mole
1.25℃,1atm下,莫耳生成熱稱為標準莫耳生成熱(△),可能為吸熱(+)或放熱(-)
2.最穩定的元素(石墨、O2、N2、H2…斜方硫….)之△=0。
3.生成反應之逆反應可表示為:
(A)分解熱:
一莫耳化合物分解為成分元素時之反應熱(分解熱=-生成熱)。
(B)解離熱:
一莫耳化合物分解為成分原子時之反應熱。
例1:
寫出甲烷之分解熱及解離熱,其熱化學方程式?
甲烷之△=-17.89Kcal/mole
分解>
解離>
例2:
水蒸氣、水之標準莫耳生成熱分別為–57.7979、-68.3174Kcal/mole,請寫出二者的
熱化學方程式?
並解釋二者生成熱大小的意義?
水蒸氣>
水>
二者生成熱的比較:
例3:
水的標準莫耳生成熱為-68.3174Kcal/mole,則燃燒一莫耳氫氣會放熱多少?
.標準莫耳燃燒熱(△):
常溫常壓下,一莫耳物質完全燃燒所放的反應熱。
反應:
1C3H8(g)+5O2(g)→3CO2(g)+4H2O(l)△=-530.61Kcal/mole
1.25℃,1atm下,莫耳燃燒熱稱為標準莫耳燃燒熱(△)。
2.一般於彈卡計中測定物質之燃燒熱,但此燃燒熱為恆容燃燒熱(△E),經計算可求恆壓燃燒熱(△H)。
(△H=△E+△nRT)
3.利用有機物之燃燒熱可求得有機物之生成熱。
(生成熱多由燃燒熱求得)
4.利用燃燒熱可證明元素的同素異形體之能量差值
5.一般石化燃料(烷、烯)含碳數越多、氫越多,則燃燒熱越大。
且多一個「-CH2-」,
則△多放熱158Kcal/mole。
例1:
C(金鋼石)+O2→CO2(g)△H=-94.50Kcal/mole
C(石墨)+O2→CO2(g)△H=-94.05Kcal/mole
則C(石墨)→C(金鋼石)之反應熱為?
何種元素的焓(H)較高?
例2:
比較丙烷、苯(l)、苯(g)、乙烷、乙烯、乙炔之標準莫耳燃燒熱大小?
例3:
若乙烷之△=-372.82Kcal/mole,則戊烷的△為?
例4:
乙烷之標準莫耳燃燒熱為-372.82Kcal/mole,燃燒3莫耳丙烷會放熱多少?
例5:
請寫出下列反應的熱化學方程式:
1.水的蒸發熱為40.67kJ/mol
2.乙酸的生成熱為-487.02kJ/mol
3.乙酸乙酯的燃燒熱為-225kJ/mol
.莫耳中和熱:
一莫耳氫離子與一莫耳氫氧離子生成一莫耳水所放的反應熱為-13千卡,稱為莫耳中和熱。
中和反應:
1H+(aq)+1OH-(aq)→1H2O(l)△=-13Kcal/mole
例:
各一莫耳鹽酸、硫酸、醋酸與氫氧化鈉反應之反應熱比較?
鹽酸>
硫酸>
醋酸>
.溶解熱:
指溶質溶於溶劑(一般指水)所放或所吸的反應熱,此反應熱與溶質、溶劑、溶液濃度有關。
氣體、液體溶於水中一定放熱,但固體則不一定。
1.積分溶解熱(△H(sol,nH2O)):
一莫耳溶質溶於n莫耳溶劑中的溶解熱
反應:
1H2SO4(l)+10H2O(l)→1H2SO4(10H2O)△H(sol,10H2O)=-16240cal/mole
2.無限稀釋溶解熱(△H(sol,∞H2O)):
溶液越稀薄、溶解熱越大,當溶液無限稀釋時、溶解熱趨於一極限值,稱為無限稀釋溶
解熱。
反應:
1H2SO4(l)+∞H2O(l)→1H2SO4(∞H2O)△H(sol,∞H2O)=-22990cal/mole
例:
試以圖形表示硫酸溶於水中之溶解熱變化?
3.以溶解熱計算稀釋熱與混和熱:
計算方法:
寫出稀釋、混和反應的方程式,並將方程式中「產物的溶解熱總和」減去「反
應物的溶解熱總和」
例1:
若一水溶液中含有2莫耳硫酸及20莫耳水,與含1莫耳硫酸之無限稀釋水溶液混合,
則混合後,混合熱若干?
例2:
在一大氣壓及25℃下,使含有一莫耳的乙醇及10莫耳水之溶液,完全稀釋,問放出
之熱量若干?
1C2H5OH(l)+10H2O(l)→C2H5OH(10H2O)△H(sol,10H2O)=-7240J/mole
1C2H5OH(l)+∞H2O(l)→C2H5OH(∞H2O)△H(sol,∞H2O)=-10460J/mole
.鍵能:
在氣體狀態下,打斷一莫耳同型化學鍵而生成氣態原子的反應熱。
反應:
H2(g)→2H(g)△H=104Kcal/mol
二、化學反應熱的求法:
(1)由標準莫耳生成熱(△)求反應熱:
方法:
已知物質之標準莫耳生成熱,則將產物生成熱總和減去反應物生成熱總和可得任何化學
反應之反應熱。
若一反應:
aA+bB→cC+dD
此反應熱(△H)=
例1:
若Fe2O3(s)及CO2(g)之生成熱分別為-196.5、-94.05Kcal/mole
則25℃下,3C(s)+2Fe2O3(s)→3CO2(g)+4Fe(s)之反應熱為?
例2:
已知CaCO3(s)、CaO(s)及CO2(g)之生成熱各為-1190.35kJ/mol、-635.55kJ/mol及-393.5kJ/mol,求CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)之反應熱?
例3:
25℃下,甲醇(CH3OH)、二氧化碳、水之生成熱分別為-57.02、-94.052、-68.317Kcal/mole,
則甲醇之標準莫耳燃燒熱為?
例4:
已知25℃下,苯之燃燒熱為–780.98千卡/莫耳,而二氧化碳及水之標準生成熱為–94.05及-68.317kcal/mole,則苯之莫耳生成熱為?
(已知有機物之燃燒熱求有機物之生成熱)
(2)由標準莫耳燃燒熱(△)求反應熱:
方法:
已知物質之標準莫耳燃燒熱,則將反應物燃燒熱總和減去產物燃燒熱總和可得任何化學
反應之反應熱。
若一反應:
aA+bB→cC+dD
此反應熱(△H)=
例1:
已知液態苯、碳、氫氣之標準莫耳燃燒熱分別為–780.98、-94.05、-68.317千卡/莫耳,則
液態苯之莫耳生成熱為?
例2:
已知C(s)+O2(g)→CO2(g)△H=-94.05Kcal
H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)△H=-68.32Kcal
CH3COOH(l)+2O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l)△H=-208.34Kcal
求2C(s)+2H2(g)+O2(g)→CH3COOH(l)△H=?
例3:
已知乙烯、乙炔之燃燒熱分別為–337及-311Kcal/mol,水的生成熱為-68.32Kcal/mol,求C2H2(g)+H2(g)→C2H4(g)之反應熱?
例4:
25℃時1莫耳液態環己烷之燃燒熱為-3920kJ,試計算在此溫度時液態環己烷之生成熱?
已知:
水及二氧化碳之生成熱各為-285.77kJ、-393.5kJ
(3)由黑斯定理求反應熱:
黑斯定理敘述為:
一化學反應,不管採取任何步驟,在恆壓下之總反應熱(△H)恆為定值。
以碳的燃燒反應討論?
求反應熱之方法:
將數條化學方程式組合(+或-)為欲求的化學反應方程式,則欲求反應之反應熱(△H)為數條反應之反應熱依相同之組合求得
例1:
若S(s)+O2(g)→SO2(g)△H=-70.96Kcal
SO2(g)+1/2O2(g)→SO3(g)△H=-23.49Kcal
SO3(g)+H2O(l)→H2SO4(l)△H=-31.14Kcal
H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)△H=-68.32Kcal
則硫酸之莫耳生成熱為?
例2:
已知Ag2O(s)+2HCl(g)→2AgCl(s)+H2O(l)△H=-77.61Kcal
2Ag(s)+1/2O2(g)→Ag2O(s)△H=-7.31Kcal
1/2H2(g)+1/2Cl2(g)→HCl(g)△H=-22.06Kcal
H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)△H=-68.32Kcal求AgCl之標準莫耳生成熱?
(4)由彈卡計(定容熱量計)求反應熱,燃燒熱(△E):
彈卡計又稱為卡計器、熱卡計、卡計,為一恆容之鋼瓶反應器置於水槽之裝置,一般常用於測量物
質之燃燒熱。
放物質與氧氣於鋼瓶內燃燒,則放出之燃燒熱可由鋼瓶及水槽之水所吸熱量計算而得。
◎裝置圖:
燃燒熱(△E)=鋼瓶吸熱+水吸熱
=
=(卡計熱容量)×△t(溫差)
=(水當量+水重)×1×△t
*卡計熱容量:
卡計(含水)溫度上升1℃所需的熱
*水當量:
卡計設備吸熱相當於若干克水吸收的熱量
※1.若欲求恆壓燃燒熱(△H),則代公式△H=△E+△nRT,**注意:
因△H≒△E,時常沒有代入前公式換算,而直接將△E視為△H**。
※2.應用卡計測定反應熱時,需之卡計的比熱或熱容量,此值可藉由燃燒已知燃燒熱的物料而
得知,高純度的安息香酸(苯甲酸)最常被使用。
例1:
取10克的碳在卡計(含500克水)中燃燒,使水溫上升30℃,且知卡計水當量為150克,
則碳的恆容莫耳燃燒熱為?
Kcal/mole
例2:
取3克的碳在卡計中燃燒,水溫上升11℃,已知卡計重1500克、比熱為0.093cal/g-℃,
水重2000克、比熱為1cal/g-℃,則碳之莫耳燃燒熱為?
例3:
0.5克之正庚烷的樣品,在彈卡計內燃燒生成CO2及H2O,使溫度上升2.9℃,若彈卡計
之熱容量為1950cal/℃,而彈卡計之平均溫度為25℃,試求1.在定容下每莫耳正庚烷之
燃燒熱?
2.在定壓下每莫耳正庚烷之燃燒熱?
例4:
某卡計含定量的水,每升高1℃需吸熱5866焦耳,今某有機物1.520克在卡計中燃燒,使
卡計溫度上升1.845℃,試求此有機物的燃燒熱為若干J/g?
例5:
若某物質之恆容莫耳燃燒熱為-20Kcal/mol,則於某卡計(卡計熱容量為5cal/℃)內燃燒此物質0.01莫耳,則卡計溫度會上升多少℃?
(5)由熱量計(定壓熱量計)求反應熱、燃燒熱(△H):
◎裝置圖:
燃燒熱(△H)=鋼瓶吸熱+水吸熱
=
=(熱量計熱容量)×△t(溫差)
=(水當量+水重)×1×△t
*熱量計熱容量:
卡計(含水)溫度上升1℃所需的熱
*水當量:
熱量計設備吸熱相當於若干克水吸收的熱量
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