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2.8标准摩尔反应焓的计算

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2-8标准摩尔反应焓的计算

2-8标准摩尔反应焓的计算

★ 8C (石墨) + H2(g)
cHm(石墨)
C6H5 · 2H3(g) C
cHm(H2,g)
cHm(C6H5· 2H3,g) C
8CO2 (g)+ 4H2O(l)
v
B
B
O O O O f H m (B, β, T ) f H m (C6 H5 C2 H3 , β, T ) r H m (T ) vB c H m (B, β, T ) B
CO + ½O2(g) = CO2(g)
r H m f H m (CO2)
H2(g) + 0.5O2(g) = H2O (g)
c H m(CO,g)
r H m f H m (H2O,g) c H m (H2,g)
2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l)
12
★C(石墨) + O2 (g)＝CO2 (g) 与 H2(g) + 1/2O2 (g)＝H2O (l) 两反应的fHm与cHm有何特点？
fHm(CO2,g) = cHm (石墨,s) fHm(H2O,l) = cHm (H2,g)
13
例2.8.1： 已知25 ℃时：
c Hm (C2H5OH, l) 1366.8kJ mol1
H2O(l) -285.83 H2O(g) 33.58
CO2(g) -393.51 CO2(g) 37.10
H2(g) 0 H2(g) 28.82
CH4(g)
Cp, m /J· -1· -1 35.31 mol K
已知298.15K时，水的摩尔蒸发焓为44.01kJ· -1 mol
22
方法一——设计过程 T1 =1000K T2=298.15K

2.8标准摩尔反应焓的计算

2.8标准摩尔反应焓的计算


r
H
$ m
p -νAA + 纯态
p -νBB 纯态
r Hm$
p νYY + 纯态
] [ ΔH1
+xO2 +xO2 ΔH2
相同数量各自处在标准压力
p 下的完全燃烧产物
r Hm H1 H 2
BC Hm B
B
p νZZ 纯态
p
p
p
HCOOH 纯态
解： fHm(C6H6 l)= 3 cHm(C2H2 g) + 3cHm(C2H2 g)－c Hm (C6H6 l)
= [3 (－2267) + 3 (－12996)－(－32675)] kJ·mol1 = 488 kJ·mol1
3.标准摩尔反应焓随温度的变化 —基希霍夫公式(Kirchhoff’s Law)
故 fHm (CH4 , g , T) / J·mol1 =－64 270－46.5(T / K) + 33.9×103(T / K)2 + 5.02×106 (T /
K将)3 T= 500 K 代入 得 fHm (CH4 , g , 500 K ) / J·K1·mol1 = －79.67
标准状态下的H2O（l），CO2(g)等规定产物 的标准摩尔燃烧焓，在任何温度T 时均为零。

f
H

m
CO2
g,T



c
H

m
C石墨,T


c
H

m
CO2
g
,
T

ห้องสมุดไป่ตู้
0

f

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况下，一摩尔物质生成的焓变化。

在化学反应中，生成焓可以帮助我们了解反应的热力学性质，对于工业生产和实验室研究都具有重要意义。

本文将介绍如何计算标准摩尔生成焓，以及相关的计算方法和实际应用。

首先，我们需要了解标准状态的定义。

在化学中，标准状态通常指的是物质的温度为298K（25摄氏度），压强为1个大气压（101.3kPa），物质的浓度为1摩尔/升。

在这样的条件下，物质的生成焓被定义为标准摩尔生成焓。

计算标准摩尔生成焓的方法通常是利用化学方程式和已知物质的标准生成焓。

以化学方程式中的反应物和生成物的摩尔数为基础，通过将生成物的标准生成焓减去反应物的标准生成焓，来计算反应的标准摩尔生成焓。

举个例子，考虑以下反应：2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)。

根据该方程式，我们可以得知在标准状态下，2摩尔的氢气和1摩尔的氧气生成2摩尔的水。

根据已知数据，氢气和氧气的标准生成焓分别为0kJ/mol和0kJ/mol，水的标准生成焓为-285.8kJ/mol。

因此，根据反应物和生成物的摩尔数关系，可以计算出该反应的标准摩尔生成焓为-285.8kJ/mol。

除了利用已知物质的标准生成焓进行计算外，我们还可以利用热力学数据手册中的数据来进行计算。

热力学数据手册中包含了大量物质在标准状态下的热力学数据，包括标准生成焓。

通过查阅这些数据，我们可以快速准确地得到所需物质的标准生成焓，从而进行标准摩尔生成焓的计算。

在实际应用中，标准摩尔生成焓的计算对于工业生产和实验室研究都具有重要意义。

通过计算生成焓，我们可以了解反应的热力学性质，为工业生产过程的优化提供依据；同时，在实验室研究中，我们也可以通过生成焓的计算来评估反应的热效应，为实验设计和数据分析提供支持。

总之，标准摩尔生成焓的计算是化学领域中重要的计算方法之一。

通过利用化学方程式、已知物质的标准生成焓以及热力学数据手册中的数据，我们可以准确地计算出反应的标准摩尔生成焓，从而更好地了解反应的热力学性质，为工业生产和实验室研究提供支持。

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化学过程中一个重要的物理量，它描述了在标准状况下，1摩尔化合物生成的焓变化。

在化学工程、热力学等领域中，摩尔生成焓的计算具有重要的意义。

本文将介绍如何计算标准摩尔生成焓，以及一些常见化合物的标准摩尔生成焓数值。

首先，我们来看一下标准摩尔生成焓的定义。

标准状况是指在压力为1标准大气压，温度为298K（25摄氏度）下的状态。

摩尔生成焓是指在标准状况下，1摩尔化合物生成的焓变化，通常用ΔH°表示。

ΔH°的单位是千焦耳/摩尔（kJ/mol）。

计算标准摩尔生成焓的方法通常是利用热力学数据表中的数据。

对于一般的化学反应aA + bB → cC + dD，其标准摩尔生成焓的计算公式为：ΔH° = cΔH°(C) + dΔH°(D) (aΔH°(A) + bΔH°(B))。

其中，ΔH°(A)、ΔH°(B)、ΔH°(C)、ΔH°(D)分别表示反应物A、B和生成物C、D的标准摩尔生成焓。

在实际计算中，我们需要查阅热力学数据表，找到反应物和生成物的标准摩尔生成焓的数值，代入上述公式进行计算即可得到该化学反应的标准摩尔生成焓。

下面，我们来看一些常见化合物的标准摩尔生成焓数值。

以氧气（O2）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）为例，它们的标准摩尔生成焓分别为0kJ/mol、-285.8kJ/mol、-393.5kJ/mol。

这些数值反映了这些化合物在标准状况下生成时释放或吸收的热量。

除了单一物质的标准摩尔生成焓，我们还可以计算化学反应的标准焓变。

对于一个化学反应，其标准焓变ΔH°可以通过反应物和生成物的标准摩尔生成焓之差来计算。

这个过程也是利用热力学数据表中的数据，根据反应物和生成物的标准摩尔生成焓计算出反应的标准焓变。

总结一下，标准摩尔生成焓是描述化学反应在标准状况下的焓变化的物理量，计算方法是利用热力学数据表中的数据，根据反应物和生成物的标准摩尔生成焓来计算。

标准摩尔反应焓

标准摩尔反应焓

标准摩尔反应焓摩尔反应焓是指在一定条件下，反应物之间发生化学反应时，所释放或吸收的热量。

标准摩尔反应焓是指在标准状况下，1摩尔反应物在反应中所释放或吸收的热量。

标准状况是指温度为298K（25℃），压强为1atm，物质的浓度为1mol/L。

标准摩尔反应焓可以通过实验测定得到，也可以通过热力学数据计算获得。

在化学反应中，摩尔反应焓的计算是非常重要的。

它可以帮助我们了解反应的热力学特性，预测反应的热效应，指导工业生产中的化学反应过程等。

在实际应用中，我们经常需要计算和利用标准摩尔反应焓来解决问题。

计算标准摩尔反应焓的方法有多种，其中一种常用的方法是利用热力学数据进行计算。

热力学数据包括了各种物质在标准状态下的热力学性质，如标准生成焓、标准反应焓等。

通过这些数据，我们可以利用化学方程式和热力学定律来计算标准摩尔反应焓。

另外，实验测定也是确定标准摩尔反应焓的重要手段。

通过实验，我们可以测定反应前后系统的热量变化，从而得到反应的热效应。

通过实验测定得到的标准摩尔反应焓可以与理论计算结果进行对比，验证计算的准确性。

在工程实践中，我们经常需要利用标准摩尔反应焓来指导化工生产。

例如，在工业生产中，通过计算反应的标准摩尔反应焓，可以确定反应的热效应，从而确定反应的放热或吸热特性。

这对于控制反应过程、提高生产效率具有重要意义。

总之，标准摩尔反应焓在化学领域具有重要的意义。

它不仅可以帮助我们理解化学反应的热力学特性，还可以指导工程实践中的化学反应过程。

通过理论计算和实验测定，我们可以准确地获得标准摩尔反应焓的数值，为化学工程领域的发展和应用提供重要支持。

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

2.9-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

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)

第八节标准摩尔反应焓的计算.精选PPT


（1）C10H8 (s) + 12O2 (g)=10CO2 氧气是助燃剂，燃烧焓等于？。
(g)
+
4H2O
(1)的反应进2 度；
2
rHm a
a H （3）C10H8 (s)的△cHm 。 rm
cHm
石墨fHm
CO2,g
4）查表 H2(g)，C(石墨)的标准摩尔燃烧焓等于 ? 298.15 K时的燃烧焓值有表可查。
rHm
C 6 H 6 (g) +7.5O2(g)
4）查表 H2(g)，C(石墨)的标准摩尔燃烧焓等于 ?
3H{CH(g)} （A）
（B）
（C）
(D)
4）查表 H2(g)，CC (石墨m )的标准摩2尔燃2烧焓等于 ?
CHm{C6H6(g)}
6CO(g)+3HO (l) 如果在该温度区间内有物质发生相变，就要进行分段积分，加入相变焓。
rH m 8 7 0 .3k Jm o l-1 则 c H m (C H 3 C O O H ,l,2 9 8 .1 5 K ) 870.3kJm ol-1
强调：
1）完全燃烧生成指定氧化产物，指定产物通常规定为：
CCO 2(g) HH2O(l) SSO2(g) NN2(g)
1如5果K2摩在时）该的尔温燃度对烧区焓燃间值于内有烧有表完物可焓质查全发。生为相氧变？，化就；要产进行氧分物段气积如分是，C加入助O相变2燃(焓g。剂)，，H燃2O烧(l)焓，等SO于2(？g)的。标准
四、非恒温反应过程热的计算 （3）C10H8 (s)的△cHm 。
2
2
四、非恒温反应过程热的计算
H 3 H { C H ( g ) } H { C H ( g ) } 四、非恒温反应过程热的计算

冶金物理化学


v
B
C p ,m ( B)dT

——基希霍夫公式
习 题
已知CH3COOH(g), CH4(g), CO2 (g),的平均定压热容 C p,m分 别为52.3J· –1· –1, 37.7J· –1· –1，31.4J· –1· –1 。试由 mol K mol K mol K 附录中的各化合物的标准摩尔生成焓计算1000K时下列反应的 rHɵm。 CH3COOH(g)＝CH4(g)＋CO2 (g) 解： 1000K CH3COOH(g) rHɵm(1000K) 1000K CH4(g) H2
标准态：任意温度T，标准压力pɵ=100 kPa下的纯物质。
§ 2.8 标准摩尔生成焓的计算
标准摩尔反应焓— 在某温度下，各自处在标准态下的反应物
，反应生成同样温度下各自处于标准态下的产物，该过程的
摩尔反应焓即为标准摩尔反应焓。 用公式表示：
r H m νB H m (B)
B
在实际上，通过物质的标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓 来计算标准摩尔反应焓。
热力学第一定律即能量转化与守恒定律，利用它可解决过
程的能量衡算问题。 封闭体系热力学第一定律：
U Q W
在本章中，U、H、Q、W 等物理量被引入，其中U 和H 为状态函数， Q和W为途径函数，它们均具有能量单位。 为了计算过程的Q、U及H 等，本章重点介绍了三类基 础热数据： 摩尔定容（压）热容 摩尔相变焓
1. 标准摩尔生成焓
定义：物质B在某温度的标准摩尔生成焓是，在一定温度T ， 由热力学稳定相态单质生成化合物B，而且B的化学计量数 νB=1的反应的标准摩尔反应焓，记为 f H m 。
几点说明：
1）所谓“一定温度”，一般指 25 °C。 2）所谓“稳定相态单质”：碳指 C(石墨)；硫指 S(正交) ；磷 ，过去指白磷，近年有些文献指红磷；溴指Br2(l)；汞指Hg(l) ；稀有气体指单原子气体；氢、氟、氧、氮等指双原子气体 3） 显然，稳定相态单质本身的标准摩尔生成焓为零。

化学反应热

n f H m c H m ，T [CO2 ( g )] n f H m，T [ H 2O(l )] f H m，T (Cn H 2 n ) ，T (Cn H 2 n ) r H m，T
3 T Cn H 2 n nO2 ( g ) nCO2 ( g ) nH 2O(l ) 2
例题：（1）1mol水在373K、101.325kPa下全部蒸发为水蒸气，求该过程的 W、Q、Δ U、Δ H。已知水的汽化热为40.7kJ·mol-1； （2）若是1mol、373K、101.325kPa的水向真空蒸发，变成同温同压 下的水蒸气，上述各量又如何？（水蒸气看成理想气体，水的 体积忽略不计） 分析：水的蒸发过程（1）是恒压过程，过程（2）与过程（1）具有相同的 始态及终态 解题： （1）蒸发过程在恒温、恒压条件下进行，且过程只做体积功
B( g )
热化学中将恒温且非体 积功为零的条件下，化 学反应进行时吸收或放 出的热量称为化学反应 的热效应，简称反应热
----化学反应计量式中气态物质的化学计量数之和
§2.8 化学反应热
• 8.6 燃烧和爆炸的最高温度
★恒压燃烧反应最高燃烧温度
Qp H 0
(恒压、绝热)
★恒容爆炸反应最高温度
1 f Hm [ H O ( l )] 285.83 kJ mol ，T 2
f Hm ( 环丙烷 ) 3 H [ CO ( g )] 3 H [ H O ( l )] H ，T f m，T 2 f m，T 2 c m，T (环丙烷)
r m 1 r p ,m 2 1
§2.8 化学反应热
• 8.5 恒容反应热与恒压反应热之间的关系
（1）凝聚态之间的化学反应
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标准状态下的H2O（l），CO2(g)等规定产物 的标准摩尔燃烧焓，在任何温度T 时均为零。

f
H

m
CO2
g,T



c
H

m
C石墨,T


c
H

m
CO2
g
,
T


0

f
H

m
H
2Ol
,
T



c
H

m
H
2
,
T


c
H

m
H
2Ol
,
T


0
(2)由

C
H
$ m
计算
+ CH3OH 纯态
rHm$
HCOOCH3 + 纯态
] [ ΔH1
+2O2 +2O2 ΔH2
相同数量各自处在标准压力p 下
的完全燃烧产物2CO2+3H2O
p H2O 纯态
r Hm H1 H 2
BC Hm B
B
例. 已知：25℃时，乙炔C2H2(g)的标准摩尔生成 焓fHm (C2H2 g) =－2267 kJ·mol1，标准摩尔燃烧 焓c Hm (C2H2 g) =－12996 kJ·mol1，及苯C6H6(l) 的标准摩尔燃烧焓c Hm (C6H6 l) =－32675kJ·mol1 。求25℃时苯的标准摩尔生成焓 fHm (C6H6 l)。
（4）C2H6(g) + Cl2(g) == C2H5Cl(g) + HCl(g) ，
13 4
1 2
rH,
4
=
－112.0
kJ5·mol1
2
；
求反应 C2H5Cl(g) + O2 == Cl2(g) + 2CO2(g) + H2O(g)
的 H (298 K)， U (298 K)。
解： (1)式－(4)式 + (3)式 － 1 (2)式 得：
7 2
O2(g)
==
2CO2(g)
+
3H2O(l)
，
rH, l = －1426.8 kJ·mol1
；
1
2
（2）H2(g) + O2(g) == H2O(g) ，
1
1
2
2
rH, 2 = －241.84 kJ·mol1 ；
（3） H2(g) + Cl2(g) == HCl(g) ，
rH, 3 = －92.3 kJ·mol1 ；
2
C2H5Cl(g) +
13 4
O2
==
1 2
Cl2(g) + 2CO2(g) +
5 2
H2,l －rHm,4 + rHm,3－
1 2
rHm,2 = －1 286 kJ·mol1
rUm (298 K) = rHm (298 K) －[ ∑BνB(g) ]RT = －1 286 kJ·mol1 －0.758.314×103×298 K
1.标准摩尔生成焓
(1).定义
在温度T的标准态下由稳定单质生成化学计量数
νB=1的β相态的物质B的反应焓变，称为物质B (β) 在该
温度下的标准摩尔生成焓

f
H
$。
m
显然，稳定态单质的标准摩尔生成焓等于零。
文献给出298K和100kPa下的
f
H
$ m
,在此温度和压力下，
稀有气体的稳态单质为单原子气体He、Ne、Ar、Kr、
p
4NH3 + 5O2
纯态
纯态
r Hm$
4NO 纯态
+
↖ ΔH1
↗ ΔH2
相同种类相同数量各自
处 在 标 准 压 力 p 下 的 稳
定单质2N2,6H2,5O2
p 6H2O 纯态
r Hm H 2 H1
Bf Hm B
B
例. 已知：
（1）C2H6(g) +
Xe、Rn；氢氧氮氟氯的稳定单质为双原子气体H2、O2、 N2、F2、Cl2；溴和汞的稳定单质为液态Br2和Hg，其余 元素的稳定单质均为固态。炭的稳定态为石墨，硫的稳
定态为正交硫，磷的稳定态为红磷。
(2)由
f
H
$ m
计算
r
H
$ m
p -νAA + 纯态
p -νBB 纯态
p
r Hm$
= －1 288 kJ·mol1
2.标准摩尔燃烧焓
(1).定义
在温度T下化学计量数为vB=－1的β相态的物 质B与氧气进行完全氧化反应生成规定的产物时的 反应焓变，称为物质B在该温度下的标准摩尔燃烧 焓CHm 。 注意物质的完全氧化产物及聚集状态。
C→CO2(g) H→H2O(l) N→N2(g) S→SO2(g) Cl→HCl(aq)（一定组成）
通过在不同温度间设计途径可推导得到
AA BB rHTm$2T2 YY+ ZZ
△H1
△H2
AA BB rHTm$1T1 YY ZZ
r Hm (T2 ) r Hm (T1)
T2 T1
rC
p,mdT
其中
rC p,m

r
H
$ m
p -νAA + 纯态
p -νBB 纯态
r Hm$
p νYY + 纯态
] [ ΔH1
+xO2 +xO2 ΔH2
相同数量各自处在标准压力
p 下的完全燃烧产物
r Hm H1 H 2
BC Hm B
B
p νZZ 纯态
p
p
p
HCOOH 纯态
νYY 纯态
+
↖ ΔH1
↗ ΔH2
相同种类相同数量各自 处 在 标 准 压 力 p 下 的 稳 定单质
r Hm H 2 H1
Bf Hm B
B
p νZZ 纯态
例如 f Hm CH3OH,l,298.15K 是下列反应的焓变的
简写：
C 石墨 ,298.15K , p 2H 2 g ,298.15K , p
解： fHm(C6H6 l)= 3 cHm(C2H2 g) + 3cHm(C2H2 g)－c Hm (C6H6 l)
= [3 (－2267) + 3 (－12996)－(－32675)] kJ·mol1 = 488 kJ·mol1
3.标准摩尔反应焓随温度的变化 —基希霍夫公式(Kirchhoff’s Law)
1
2
O2
g ,298.15K , p
CH 3OH l ,298.15K , p
最稳定单质的标准摩尔生成焓，
在任何温度T 时均为零。
例如： f Hm C,石墨,T 0
由教材和手册中可查得B的 f Hm B,298.15K 数
据(见本书附录九)。
p
p