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 standardmolarenthalpyofformation T 2 自身 稳定单质 O2 N2 H2 g Br2 l C 石墨 S 正交 s 在298 15K的标准摩尔生成焓对应如下反应的焓变 在298 15K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 15K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 利用各物质的标准摩尔生成焓求化学反应焓变 aA bBT py gG hHT 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 Standardmolarenthalpyofcombustion 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 显然 规定的指定产物不同 焓变值也不同 查表时应注意 298 15K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 利用各物质的标准摩尔燃烧焓求化学反应焓变 aA bBT py gG hHT py 稳定产物T py 10 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 C6H5 C2H3 8C 石墨 H2 g C6H5 C2H3 g 8CO2 g 4H2O l 说明 fHm 指生成1mol产物 cHm 燃烧1mol反应物 rHm 按计量式进行的反应 13 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 14 例2 8 1 已知25 时 求液态乙醇在25 时的标准摩尔生成焓 15 乙醇的燃烧反应为 解 16 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 17 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 18 19 其中 基希霍夫定律 注 T1 T2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 20 例2 8 1 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 82 393 510 35 3133 5837 1028 82 kJ mol 1 J mol 1 K 1 CH4 g H2O g CO2 g H2 g 21 T 1000K 49 91J mol 1 K 1 164 94kJ mol 1 199 97kJ mol 1 22 例2 8 2 求1000K下 下列反应的 已知298 15K 下列热力学数据 74 81 285 83 393 510 35 3133 5837 1028 82 kJ mol 1 J mol 1 K 1 已知298 15K时 水的摩尔蒸发焓为44 01kJ mol 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 23 T1 1000K 方法一 设计过程 T2 298 15K 24 例 求1000K下 下列反应的 74 81 285 83 393 510 35 3133 5837 1028 82 kJ mol 1 J mol 1 K 1 已知298 15K时 水的摩尔蒸发焓为44 01kJ mol 1 方法二 CH4 g H2O g CO2 g H2 g 298 15KCH4 g H2O l CO2 g H2 g CH4 g 2H2O g CO2 g 4H2 g 25 241 82kJ mol 1 K 1 方法二 298 15K 26 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 15K 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 27 燃烧反应的最高火焰温度 rHp H1 H2 0 28 爆炸反应的最高温度 绝热 恒V反应 rUV U1 U2 0 U1 H1 pV 1 H1 rHm 方法同上 29 例2 8 3 甲烷与过量100 的空气混合 于始态25 C 101 325kPa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1mol甲烷作计算基准 过程始态各物质的量见框图 整个过程 30 31 代入求解得