2-8标准摩尔反应焓的计算课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,）,1,自身,稳定单质：O,2, N,2, H,2,(g)，Br,2,(l),C,(,石墨),，S,(正交,),(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：,2,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,H,2,+1/2O,2, H,2,O(l),H,2,+1/2O,2, H,2,O(g),3,(2).利用各物质的标准摩尔生成焓求化学反应焓变：,aA + bB,T, p,y,gG + hH,T,p,y,稳定单质,T, p,y,4,为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。,5,2. 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,6,“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,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),7,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,8,(2).利用各物质的标准摩尔燃烧焓求化学反应焓变：,aA + bB,T,p,y,gG + hH,T, p,y,稳定产物,T, p,y,9,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。,10,(CO,g) (石墨,s),C(石墨) +,O,2,(g) = CO(g),2H,2,(g) + O,2,(g) = 2H,2,O,(l),(CO,2,) (CO,g),H,2,(g) + 0.5O,2,(g) = H,2,O,(g),(H,2,O,g) (H,2,g),(H,2,O,l),CO +,O,2,(g) = CO,2,(g),(,H,2,g),11,(3)标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧反应焓间的相互关系：,r,H,m,=,f,H,m,(,C,6,H,5,C,2,H,3,),8C,(石墨) + H,2,(g),C,6,H,5,C,2,H,3,(g),8CO,2,(g)+ 4H,2,O(l),c,H,m,(石墨),c,H,m,(H,2,g),c,H,m,(C,6,H,5,C,2,H,3,g),r,H,m,f,H,m,c,H,m,说明：,f,H,m,：,指生成 1 mol 产物,c,H,m,：,燃烧 1 mol 反应物,r,H,m,：,按计量式进行的反应,12,C(石墨) + O,2,(g),CO,2,(g),与 H,2,(g) + 1/2O,2,(g),H,2,O (l),两反应的,f,H,m,与,c,H,m,有何特点？,f,H,m,(CO,2,g) =,c,H,m,(石墨,s),f,H,m,(H,2,O,l) =,c,H,m,(H,2,g),13,例： 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:,15,3.,随温度的变化 -基希霍夫(Kirchhoff)公式,298.15K,下的,可直接由手册查出,计算,但其它温度的,如何计算？,16,已知：,待求：,aA(,),+bB(,),T,2,标准态,gG(,)+hH(,),T,2,标准态,aA(,),+bB(,),T,1,标准态,gG(,)+hH(,),T,1,标准态,17,18,其中，,基希霍夫定律,注：,T,1,T,2,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：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,/,k,Jmol,-1,/,Jmol,-1,K,-1,CH,4,(g),H,2,O(g),CO,2,(g) H,2,(g),20,T,=1000K,= 49.91J,mol,-1,K,-1,= 164.94kJ,mol,-1,= 199.97kJ,mol,-1,21,例：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,/,k,Jmol,-1,/,Jmol,-1,K,-1,已知298.15K时，水的摩尔蒸发焓为44.01kJmol,-1,若在温度区间,T,1,到,T,2,范围内，反应物或产物有相变化,CH,4,(g),H,2,O(g) CO,2,(g) H,2,(g),CH,4,(g),H,2,O(l),CO,2,(g) H,2,(g),CH,4,(g) +,2H,2,O(g),= CO,2,(g) + 4H,2,(g),22,T,1,=1000K,方法一,设计过程,T,2,=298.15K,T,2,=298.15K,状变,状变,相变,可逆,23,例：求1000K下，下列反应的,-74.81,-285.83,-393.51 0,35.31,33.58,37.10 28.82,/,k,Jmol,-1,/,Jmol,-1,K,-1,已知298.15K时，水的摩尔蒸发焓为44.01kJmol,-1,方法二,CH,4,(g),H,2,O,(g),CO,2,(g) H,2,(g),298.15K CH,4,(g),H,2,O,(l),CO,2,(g) H,2,(g),CH,4,(g) + 2,H,2,O,(g),= CO,2,(g) + 4H,2,(g),24,= -241.82kJ,mol,-1,K,-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,绝热、恒,p,反应：,a + b,T,1,=298K，,p,c,T,2,= ? ,p,绝热、恒,p,r,H,p,=,Q,p,=0,c,T,1,=298K，,p,H,1,H,2,r,H,p,= ,H,1,+ ,H,2,=0,T,2,27, 爆炸反应的最高温度,绝热、恒,V,反应：,a + b,T,1,=298K，,V,c,T,2,= ? ,V,绝热、恒,V,r,U,V,=,Q,V,= 0,U,1,c,T,1,=298K，,V,U,2,r,U,V,= ,U,1,+ ,U,2,=0,U,1,=,H,1, ,(,pV,),1,H,1,=,r,H,m,(,方法同上,),T,2,28,例 2.8.3: 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O,2,(g)、 N,2,(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,始态,末态,状变,状变,30,代入求解得：,31,