标准摩尔反应焓的计算.ppt

1,2-8 标准摩尔反应焓的计算,1. 标准摩尔生成焓,基础热数据：标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓,在温度为T 的标准态下，由稳定相态的单质生成1mol的相态的化合物B()，该生成反应的焓变即为该化合物B()在温度T 时的标准摩尔生成焓,单位:,（1）定义,standard molar enthalpy of formation,（，T）,2,自身,稳定单质：O2, N2, H2(g)，Br2(l) C(石墨)，S(斜方晶) (s),在298.15 K的标准摩尔生成焓对应如下反应的焓变：,在298.15 K的标准摩尔生成焓对应如下反应的焓变：,3,没有规定温度，一般298.15 K时的数据有表可查。,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),4,(2).利用各物质的摩尔生成焓求化学反应焓变：,aA + bB T, py,gG + hH T, py,稳定单质 T, py,5,为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。,6,2. 标准摩尔燃烧焓,在温度为T 的标准态下，1mol的相态的物质B()与氧进行完全氧化反应时 ，该反应的焓变即为该物质B()在温度T 时的标准摩尔燃烧焓,单位:,（1）定义,（，T）,Standard molar enthalpy of combustion,7,“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 ， 而不是 含H元素：完全氧化产物为 ，而不是 含S元素：完全氧化产物为 ，而不是 含N元素：完全氧化产物为 含Cl元素:完全氧化产物为,完全氧化物的,= 0,显然，规定的指定产物不同，焓变值也不同，查表时应注意。298.15 K时的燃烧焓值有表可查。,HCl(aq),8,规定产物不一定是物质燃烧所实际生成的产物,只有可燃性物质才有燃烧焓,9,(2).利用各物质的摩尔燃烧焓求化学反应焓变：,aA + bB T, py,gG + hH T, py,稳定产物 T, py,10,为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。,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。,11,C(石墨) + O2(g) = CO(g),2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l),H2(g) + 0.5O2(g) = H2O (g),CO + O2(g) = CO2(g),(H2,g),12,(3)标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧反应焓间的相互关系：,rHm= fHm(C6H5C2H3),cHm(石墨) cHm(H2,g) cHm(C6H5C2H3,g),8C (石墨) + H2(g),C6H5 C2H3(g),8CO2 (g)+ 4H2O(l),说明： fHm： 指生成 1 mol 产物 cHm ：燃烧 1 mol 反应物 rHm ：按计量式进行的反应,fHm(CO2,g) = cHm (石墨,s) fHm(H2O,l) = cHm (H2,g),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？,13,例12： 已知25 时：,求液态乙醇在25 时的标准摩尔生成焓。,14,乙醇的燃烧反应为：,解:,15,298.15K, 下的 可直接由手册查出 计算,但其它温度的 如何计算？,3. 随温度的变化 -基希霍夫(Kirchhoff)公式,16,已知：,待求：,aA()+bB() T2,标准态,gG()+hH() T2,标准态,aA()+bB() T1,标准态,gG()+hH() T1,标准态,17,18,其中，,基希霍夫定律,注：T1T2间不能有相变,问题：若反应焓不随T变化，表明？,对于理想气体、液态、固体：压力 p 的影响可忽略，只考虑温度 T 的影响；,19,例14：求1000K下，下列反应的,已知各物质在298.15K下的热力学数据：,-74.81 -241.82 -393.51 0,35.31 33.58 37.10 28.82,/kJmol-1,/Jmol-1K-1,CH4(g) H2O(g) CO2(g) H2(g),20,T =1000K,= 49.91Jmol-1K-1,= 164.94kJmol-1,= 199.97kJmol-1,21,例15：求1000K下，下列反应的,已知298.15K，下列热力学数据：,-74.81 -285.83 -393.51 0,35.31 33.58 37.10 28.82,/kJmol-1,/Jmol-1K-1,已知298.15K时，水的摩尔蒸发焓为44.01kJmol-1,若在温度区间 T1 到T2 范围内，反应物或产物有相变化,CH4(g) H2O(g) CO2(g) H2(g),CH4(g) H2O(l) CO2(g) H2(g),CH4(g) + 2H2O(g) = CO2(g) + 4H2(g),22,T1 =1000K,方法一设计过程,T2=298.15K,状变,状变,相变 可逆,23,例15：求1000K下，下列反应的,-74.81 -285.83 -393.51 0,35.31 33.58 37.10 28.82,/kJmol-1,/Jmol-1K-1,已知298.15K时，水的摩尔蒸发焓为44.01kJmol-1,方法二,CH4(g) H2O(g) CO2(g) H2(g),298.15K CH4(g) H2O(l) CO2(g) H2(g),CH4(g) + 2H2O(g) = CO2(g) + 4H2(g),24,= -241.82kJmol-1K-1,方法二,298.15K：,25,4. 非恒温反应过程热的计算举例,1) 燃烧反应的最高火焰温度,状态函数法：设计包含298.15 K、标准态下的反应途径,以非恒温反应绝热反应为例予以介绍:,2) 爆炸反应的最高温度、最高压力,（恒压、绝热）,（恒容、绝热）,26, 燃烧反应的最高火焰温度,rH p= H1 + H2 =0,27, 爆炸反应的最高温度,绝热、恒 V 反应：,rUV = U1 + U2 =0,28,例 甲烷与过量100%的空气混合，于始态25C、101.325 kPa条件下燃烧，求燃烧产物能达到的最高温度。假设空气中仅有O2(g)、 N2(g) ，且两者物质的量之比为21/79，所需热容及燃烧焓数据见附录。,解：甲烷于空气中燃烧反应为,以1 mol甲烷作计算基准，过程始态各物质的量见框图,整个过程：,29,状变,状变,30,代入求解得：,