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2.9 标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓

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2.9反应焓和燃烧焓

2.9反应焓和燃烧焓

17
三.标准摩尔燃烧焓
标准反应焓等于各反应物燃烧焓的总和减去各产物 燃烧焓的总和。
用通式表示为：
rHm BcHm(B)
B
例如：在298.15 K和标准压力下，有反应：
( CO 2 ( s 2 ) O 3 C O H H H () C (3 ) l O 2 ( s ) 2 ) O 2 O H ( lC ) H
2.9反应焓和燃烧焓
1
复习
化学反应的热效应：通常是指体系在恒温恒 压或恒温恒容且不作非体积功的条件下进行时， 系统吸收或释放的热量。 若反应在等温等压下进行， Qp= ΔrH 若反应在等温等容下进行， QV= ΔrU 1、 反应热的测量方法
2
弹式量热计 搅拌器
通入 O2
通电导线 温度计
H2O 反应物
该反应的反应焓变就是CH3OH(l) 的生成焓，则：
f H m ( C H 3 O H , l ) c H m ( C , s ) 2 c H m ( H 2 , g )
cHm(CH3OH,l)
19
生成焓和燃烧焓的相互补充和换算 难点
例 已知25 °C时乙醇(C2H5OH)的 cH m 13.8 6 kJ 6 m 1 o , l
一定温度一般指298.15 K时 数据有表可查。 9
三项注意
10
二. 标准摩尔生成焓
利用各物质的摩尔生成焓求化学反应焓变： 在标准压力 p 和反应温度时（通常为298.15 K）
2A E rH m Ë C 3D
稳定单质
r H m f H m ( C ) 3 f H m ( D ) 2 f H m ( A ) f H m ( E )
C 3 C H O 2 2 O ( g O 2 )H 2 C ( g ( 2 ) O 2 l O H ) (l)

标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓PPT

标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓PPT

02

如果反应中有固体或纯液体参加，其计量系数不应包含在计算
中。
标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓是温度和压力的函数，因此
03
在不同温度和压力下，需要进行相应的修正。
04 标准摩尔反应焓在化学反 应中的应用
判断化学反应的可能性
反应焓变
通过计算标准摩尔反应焓，可以了解化学 反应的能量变化，进而判断反应是否可能 发生。通常情况下，若反应焓变小于0， 则反应能够自发进行；反之，则不能。
标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓 计算标准摩尔反应焓
2023-10-27
目 录
• 标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓 • 标准摩尔反应焓 • 利用标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标
准摩尔反应焓 • 标准摩尔反应焓在化学反应中的应用 • 标准摩尔反应焓与能源利用
01 标准摩尔生成焓与标准摩 尔燃烧焓
标准摩尔生成焓定义
通过实验测定标准摩尔反应焓，需要使用恒温恒压下的反应体系，并精确测量各组分的物质的量和反 应过程中的温度变化。
常见的标准摩尔反应焓计算方法包括燃烧法、中和法、氧化还原法等。
标准摩尔反应焓的应用
可以利用标准摩尔反应焓来评估化学反应的 能量变化情况，指导化学工艺流程设计、优
化和节能减排。
可以利用标准摩尔反应焓来研究化学反应动 力学和热力学过程，揭示化学反应的本质和
指导化学反应的优化条件
条件优化
标准摩尔反应焓可以指导化学反应的优化条件。通过计算不同条件下的标准摩尔反应焓，可以找到最 佳的反应条件，如温度、压力、浓度等。
催化剂选择
在某些情况下，催化剂可能会影响标准摩尔反应焓。利用标准摩尔反应焓的计算结果，可以为催化剂 的选择提供参考。
05 标准摩尔反应焓与能源利 用

2.9反应焓和燃烧焓

2.9反应焓和燃烧焓

解决目标任务

自由讨论
N2(g) + 3H2(g)
2NH3 (g)
1、计算该反应的反应焓 2、解决思考，互动讨论 思考：合成氨生产的化学反应，如何来计算反应的热 效应，为保障该反应的进行，我们应提供多少热量？ 应使用何种反应器可以承受这些热量？
练习： 已知在标准状态下下述反应的标准焓变： C(s) + 1/2O2(g) → CO(g) ΔH1θ CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ΔH2θ H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ΔH3θ 2 H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ΔH4θ (1) ΔH1θ ,ΔH2θ, ΔH3θ, ΔH4θ是否分别为 CO(g), CO2(g), H2O(g), H2O(l)的标准摩尔 生成焓？ (2) ΔH1θ ,ΔH2θ, ΔH3θ是否分别为C(s), CO(g), H2(g)的标准摩尔燃烧焓？
2.9反应焓和燃烧焓
复习
化学反应的热效应：通常是指体系在恒温恒 压或恒温恒容且不作非体积功的条件下进行时， 系统吸收或释放的热量。 若反应在等温等压下进行， Qp= ΔrH 若反应在等温等容下进行， QV= ΔrU 1、 反应热的测量方法
弹式量热计 通入 O2 通电导线 温度计
搅拌器
绝热壁 H2O 反应物
C2 H 5OH(l) 3O2 (g) 2CO2 (g) 3H2O(l)
应用式(2.10.1) 于上式：
r H c H m C2 H 5OH, l νB f H m B 2 f H m CO 2 , g 3 f H m H 2O, l f H m C2 H 5OH, l

标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓课件

标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓课件
的应用。
通过实例演示如何利用标准摩尔 生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标
准摩尔反应焓。
培养学生运用热力学数据进行化 学计算的能力。
适用范围
01
本课件适用于化学、化工、材料 等相关专业的大学生及研究生。
02
对于从事化学研究、生产及教育 的科研人员、工程技术人员及教 师等也具有一定的参考价值。
CHAPTER 02
标准摩尔燃烧焓
在标准状态下，1mol物质完全 燃烧生成稳定氧化物时的反应 焓变。
计算标准摩尔反应焓
利用标准摩尔生成焓或标准摩 尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓 。
实验步骤
准备试剂和设备、测定反应物 和生成物的质量、测量温度变
化、计算反应焓变。
数据记录与处理
数据记录
记录实验过程中各物质的质量、温度变化等关键数据。
标准摩尔生成焓和标准 摩尔燃烧焓计算标准摩
尔反应焓课件
CONTENTS 目录
• 引言 • 标准摩尔生成焓 • 标准摩尔燃烧焓 • 标准摩尔反应焓 • 影响因素分析 • 实验验证及数据处理 • 结论与展望
CHAPTER 01
引言
目的和背景
阐述标准摩尔生成焓和标准摩尔 燃烧焓的概念及其在化学反应中
数据处理
利用公式计算标准摩尔反应焓变，进行数据分析和整理 。
结果分析与讨论
结果分析
对比实验值与理论值，分析误差来源及 可能原因。
VS
讨论
探讨影响实验结果的因素，提出改进实验 方法和数据处理方式的建议。
CHAPTER 07
结论与展望
主要结论总结
标准摩尔生成焓与标 准摩尔燃烧焓是计算 标准摩尔反应焓的基 础。
标准摩尔燃烧焓
定义与概念

标准摩尔生成焓计算

标准摩尔生成焓计算

标准摩尔生成焓计算摩尔生成焓是指在标准状态下，1摩尔物质生成的焓变化量。

它是化学反应热力学性质的重要参数，对于理解化学反应的热力学过程具有重要的意义。

在实际应用中，我们经常需要计算物质的摩尔生成焓，以便进行工艺设计、燃烧热分析等方面的工作。

本文将介绍如何计算标准摩尔生成焓的方法，并举例说明。

首先，我们需要了解标准状态的定义。

在化学中，标准状态通常指物质处于1大气压（1 atm）和25摄氏度（298.15K）的状态。

在这种状态下，物质的摩尔生成焓可以通过以下公式进行计算：ΔH° = ΣnΔHf°(产物) ΣmΔHf°(反应物)。

其中，ΔH°表示标准摩尔生成焓，ΔHf°表示标准生成焓，n和m分别表示产物和反应物的摩尔数。

在实际计算中，我们需要首先确定反应物和产物的化学方程式，并且查找它们在标准状态下的标准生成焓数值。

然后，根据上述公式，将这些数值代入计算，即可得到标准摩尔生成焓的数值。

举例说明，以CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)为例，计算该反应的标准摩尔生成焓。

首先，我们需要查找每种物质在标准状态下的标准生成焓数值，然后代入公式进行计算，最终得到结果。

通过以上步骤，我们可以得到该反应的标准摩尔生成焓为-802.3 kJ/mol。

这个数值告诉我们，在标准状态下，1摩尔CH4生成CO2和H2O所释放的热量为-802.3 kJ。

这个结果对于工业生产、燃烧热分析等方面具有重要的应用价值。

总之，标准摩尔生成焓的计算是化学热力学研究中的重要内容，掌握这一计算方法对于理解化学反应的热力学过程、进行工艺设计和燃烧热分析等方面具有重要意义。

通过本文的介绍和举例，相信读者对于标准摩尔生成焓的计算方法有了更深入的了解，希望本文对您有所帮助。

《标准摩尔反应焓的计算》课件

《标准摩尔反应焓的计算》课件

D21H = 0
t2， p2=p1 Ⅱ CO2(g) 1mol H2O 2mol O2 2mol N2 15.05mol
D31 H
D24 H
t3=25℃，Ⅲ 标准态
D
r
H
m
(298.15K )
CH4(g)1mol
t4= t3,标准态,Ⅳ CO2(g) 1mol H2O 2mol
O2 4mol
O2 2mol
)
mz C
⊙
P ,m
((MZ
,
)}dT
代入 式，积分形式为：
D
r
H
m
(T
)
D
r
H
m
(298.15K
)
T 298.15 K
D
r
C
⊙
P ,m
dT
①
式中
⊙
DrCP,m
⊙
BCP,m (B,)
微分形式为：
dD
r
H
m
(T
)
/
dT
⊙
D rCP,m
当D Cr p,m 0，表示标准摩尔反应焓不随温度变化。
单位：J·mol-1 (附录9,
P292)
依据：
DfHm(B, ) = 0
其中： B：单质； ：稳定相态
如：
D
f
H
m
(C
,
石墨,
T
)
0
D
f
H
m
(C
,
金刚石(或无定型),T
)
0
C(无定型) 2H2 ( g) CH4 ( g);
D
r
H
m
(T
)

2.9-标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓


2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
注意：
此温度及标准压力下 稀有气体的稳定单质为单原子气体 He(g)，Ne(g)，Ar(g)，Kr(g)，Xe(g)，Rn(g); 氢，氧，氮，氟，氯的稳定单质为双原子气体 H2(g)，O2(g)，N2(g)，F2(g)，Cl2(g)； 溴和汞的稳定单质为液态Br(l)和Hg(l)；
r H m vB c H m ( B)
B
此式表明：在一定温度下有机化学反应的标准摩尔反应焓， 等于同样温度下反应前后各物质的标准摩尔燃烧焓与其化学 计量数的乘积之和的负值。
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
注意： 室温下C的规定燃烧产物CO2(g)， H的燃烧产物为H2O(l)， N的燃烧产物为N2(g)。 其它物的燃烧产物S的燃烧产物为SO2(g)， Cl的燃烧产物为一定组成的盐酸水溶液HCl(aq)等 等。
p69
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
4. 恒容反应热与恒压反应热之间的关系
没有气态物质参加的凝聚态之间的化学反应： Q U H 有气态物质参加的化学反应： r H m rU m vB ( g ) RT B 其中
vB ( g )
CO2(g):1mol N2(g):15.05molH2O( g):2mol
100kPa，298K
H1
O2(g)：2mol
CO2(g):1mol N2(g):15.05molH2O( g):2mol H2
B
为气态反应物及气态产物化学计量数之和，显然
vB ( g ) 0
B
时
时
r H m rU m

标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓的关系

标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓的关系标准摩尔生成焓（standard molar enthalpy of formation）是指在标准状态下，物质从其组成元素的标准状态转变为一摩尔该物质的生成反应的焓变。

标准状态指温度为298K（25摄氏度）和1 atm压力下。

标准摩尔生成焓常用符号ΔHf0表示。

标准摩尔生成焓的单位是焦耳/摩尔（J/mol）。

根据热力学第一定律，一个化学反应的能量变化等于该化学反应进行过程中吸收的热量和对外做功的总和。

即ΔU=Q+W其中，ΔU表示系统的内能变化，Q表示吸热量，W表示对外做功量。

对于一个摩尔物质的生成反应，它的标准摩尔生成焓可以表示为：ΔHf0 = Σ(ΔHf0(products)) - Σ(ΔHf0(reactants))其中，ΔHf0(products)表示生成物的标准摩尔生成焓，ΔHf0(reactants)表示反应物的标准摩尔生成焓。

上式中的Σ表示对所有生成物和反应物进行求和。

类似地，对于一个物质的燃烧反应，它的标准摩尔燃烧焓可以表示为：ΔHc0 = Σ(ΔHf0(products)) - Σ(ΔHf0(reactants))这种关系使得我们可以通过已知物质的标准摩尔生成焓来确定其燃烧焓，或者通过已知物质的标准摩尔燃烧焓来确定其生成焓。

总结起来，标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓是热力学中描述化学反应能量变化的重要概念。

它们之间的关系通过能量守恒定律可以解释。

一个物质的标准摩尔生成焓等于其反应物的标准摩尔生成焓之和减去生成物的标准摩尔生成焓之和，而标准摩尔燃烧焓则可以通过对生成物和反应物标准摩尔生成焓之差求和得到。

这种关系使得我们可以通过已知物质的标准摩尔生成焓来确定其燃烧焓，或者通过已知物质的标准摩尔燃烧焓来确定其生成焓。

物化课件


gG + hH T, p
H1
H 2
r H H1 H2
m
(ac H
m, A
bc H
m, B
) ( gc H
m,G
hc H
m, H
)
Δr H νB Δc H ( B )
m m
标准摩尔燃烧焓数值较大，容易测定，准确度高， 可以用作基础热力学数据。
1.在298.15K及100kPa压力时，设环丙烷、 石墨及氢气的燃烧焓 c Hm （298.15K）分 1 1 别为-2092kJ· mol ，-393.8kJ· mol 及 1 -285.84kJ· mol 。若已知环丙烷C3H6(g)的 标准摩尔生成焓 Δf H （ 298.15K ） m 1 =20.50kJ· mol 。试求： （1）环丙烷的标准摩尔生成焓 Δf Hm （298.15K）。 （2）环丙烷异构化变为丙烯的摩尔反应焓 Δ H 变值 r m （298.15K）。
c H m
（β，T）
单位:
kJ mol1
“完全氧化”是指在没有催化剂作用下的自然燃烧
含C元素：完全氧化产物为 含H元素：完全氧化产物为 含S元素：完全氧化产物为 含N元素：完全氧化产物为 含Cl元素:完全氧化产物为
， CO （ 2 g） ，而不是 H2O（ l） ，而不是 SO （ 2 g）
•没有规定温度，一般298.15 K时的数据有表可查。Байду номын сангаас
•生成焓仅是个相对值，相对于稳定单质的焓值等于零。
•· 写化学反应计量式时，要注明物质的相态
H2 +1/2O2 → H2O(l) H2 +1/2O2 → H2O(g)

2.11 标准摩尔反应焓的计算


6C(s)+3H2 (g)
∆f Hm{C6H6 (g)}
∆
r
H
m
= ∆f Hm{C6H6 (g)} −
3∆f
Hm{C2H2 (g)}
∑ =
ν
B∆f
H
m
(B)
B
标准摩尔燃烧焓
在标准压力下，反应温度 T 时，物质 B 完全氧化成
相同温度的指定产物时的焓变称为标准摩尔燃烧焓。
用符号
∆
c
H
m
(物质、相态、温度)表示。
C(s)
+
2H 2
(g)
+
1 2
O2
(g)
=
CH 3 OH(l)
∆f
H
m
(CH3OH,l)
=∆
c
H
m
(C,s)
+
2∆c
H
m
(H
2
,g)
−∆c
H
m
(CH
3OH,l)
自键焓估算反应焓变
键的分解能：将化合物气态分子的某一个键拆散成 气态原子所需的能量，称为键的分解能即键能，可 以用光谱方法测定。 键焓：在双原子分子中，键焓与键能数值相等。在 含有若干个相同键的多原子分子中，键焓是若干个 相同键键能的平均值。
∆rCp=,m 0, T ↑ , ∆r Hm不变(反应热与温度无关)
基尔霍夫Kirchhoff’s Law
绝热反应-非恒温反应
根据状态函数的特点，分步进行热力学计算：
p,T1 dD + eE ∆r Hm=Q p =0→ fF + gG
p,T2 = ?
∆H (1)
∆H (2)
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其余元素的稳定单质均为固体。
碳的稳定态为石墨，而非金刚石；
硫的稳定单质为正交硫即S（正交），而非单斜硫。
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
2.标准摩尔燃烧焓
定义：一定温度下化学计量数vB=-1的有机物质B与氧气进行 完全燃烧反应生成规定的燃烧产物时的标准摩尔反应焓，称 为物质B在该温度下的标准摩尔燃烧焓。
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
1.标准摩尔生成焓
定义：一定温度下由热力学稳定单质生成化学计量数vB=1的物 质B的标准摩尔反应焓，称为B在该温度下的标准摩尔生成焓。
rH m


B
vB f H m ( B )

此式表明：在一定温度下化学反应的标准摩尔反应焓，等于同 样温度下反应前后各物质的标准摩尔生成焓与其化学计量数的 乘积之和。 某些物质的标准摩尔生成焓可从附表九 查得。
其中
B
vB ( g )
为气态反应物及气态产物化学计量数之和，显然
时
vB ( g ) 0
B
r H m rU m
vB ( g ) 0
B
时
r H m rU m
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
5. 燃烧和爆炸反应的最高温度
计算恒压燃烧反应的最高火焰温度的依据是：
( B ) vY C
θ
p ,m
(Y ) v Z C
(Z )
p69
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
4. 恒容反应热与恒压反应热之间的关系
没有气态物质参加的凝聚态之间的化学反应： Q U H 有气态物质参加的化学反应：
r H m rU m vB ( g ) R T B
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
3.标准摩尔反应焓随温度的变化——基希霍夫公式
r H m ( T 2 ) r H m ( T1 )

T 1
T2
rC
θ
p ,m
dT
θ
p ,m
其中
rC
θ
p ,m
v AC
θ
p ,m
( A) vB焓计算标准摩尔反应焓
注意：
此温度及标准压力下 稀有气体的稳定单质为单原子气体 He(g)，Ne(g)，Ar(g)，Kr(g)，Xe(g)，Rn(g); 氢，氧，氮，氟，氯的稳定单质为双原子气体 H2(g)，O2(g)，N2(g)，F2(g)，Cl2(g)； 溴和汞的稳定单质为液态Br(l)和Hg(l)；
100kPa，298K O2(g)：4mol CH4(g):1mol N2(g):15.05mol H=0 恒压，绝热 100kPa，T O2(g)：2mol
CO2(g):1mol N2(g):15.05molH2O( g):2mol
100kPa，298K
H1
O2(g)：2mol
CO2(g):1mol N2(g):15.05molH2O( g):2mol H2
Q p H 0
计算恒容爆炸反应的最高温度的依据是：
Qv U 0
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
例题： 解 恒定100kPa燃烧反应于298K时用过量100%的空气使甲烷燃烧，求燃 烧产物所能达到的最高温度。
CH4(g)+2O2(g) = CO2 (g)+2H2O(g)
r H m vB c H m ( B )

B
此式表明：在一定温度下有机化学反应的标准摩尔反应焓， 等于同样温度下反应前后各物质的标准摩尔燃烧焓与其化学 计量数的乘积之和的负值。
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
注意： 室温下C的规定燃烧产物CO2(g)， H的燃烧产物为H2O(l)， N的燃烧产物为N2(g)。 其它物的燃烧产物S的燃烧产物为SO2(g)， Cl的燃烧产物为一定组成的盐酸水溶液HCl(aq)等 等。