12化学反应热效应的计算

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1、 1.2.1 1.2.1 用盖斯定律求算用盖斯定律求算 1.2.2 1.2.2 用标准摩尔生成焓求算用标准摩尔生成焓求算 1.2.3 1.2.3 用燃烧热求算用燃烧热求算 1.2.4 1.2.4 用键能估算用键能估算 化学反应都有热效应产生，试问，热效化学反应都有热效应产生，试问，热效应能否预示该反应进行的方向？应能否预示该反应进行的方向？1.2 化学反应热效应的求算化学反应热效应的求算如如 rHm=-241.82 kJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)298.15K100kPa12请问请问,上反应式注明了什么条件上反应式注明了什么条件?1.1.注明反应的温度、压力等。注明反应的温度

2、、压力等。2.2.注明各物质的聚集状态。注明各物质的聚集状态。3.3.同一反应同一反应,反应式系数不同反应式系数不同,r rH Hm m不同不同 。rHm=-483.64 kJmol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)4.4.正、逆反应的正、逆反应的Q Qp p的的绝对值相同绝对值相同,符号相反。符号相反。HgO(s)Hg(l)+O2(g)rHm=90.83 kJmol-112Hg(l)+O2(g)HgO(s)rHm=-90.83 kJmol-112 化学反应一般为敞口容器，即恒压下反应，化学反应一般为敞口容器，即恒压下反应，故讨论化学反应焓变故讨论化学反应焓变HH很重要。很重要。1.

3、2.1 1.2.1 利用盖斯定律进行求算利用盖斯定律进行求算 18401840年年Hess G.H.(1802-1850Hess G.H.(1802-1850年）根据一系年）根据一系列的实验事实提出了盖斯定律：列的实验事实提出了盖斯定律：不管化学反应是一步完成或是分几步完成，过不管化学反应是一步完成或是分几步完成，过程中的热效应总是相同的。程中的热效应总是相同的。或者说，或者说，总反应的热总反应的热效应等于各分反应热效应之和效应等于各分反应热效应之和。Q A+B G+H Q1 Q2 C+D 下面是一个应用盖斯定律计算热效应的实际例子下面是一个应用盖斯定律计算热效应的实际例子:例例1-1：在恒压

4、在恒压(101.325kPa)(101.325kPa)和恒温和恒温(298.15K)(298.15K)下，下，求下反应求下反应的热效应的热效应:C(石墨石墨)+1/2O2(g)=CO(g)试问试问,该反应的热效应是否能用实验测量得到该反应的热效应是否能用实验测量得到?采用何办法来测算采用何办法来测算?根据盖斯定律，我们可以设计如下反应途径：根据盖斯定律，我们可以设计如下反应途径：Q=Q1+Q2 Q1=Q-Q2=(-393.51)-(-282.98)kJmol-1 =-110.53 kJmol-1C(s)+O2(g)Q CO(g)+O2(g)12Q1Q2CO2(g)测得测得Q =-393.51

5、kJmol-1,Q2=-282.98 kJmol-11.2.2 1.2.2 用标准摩尔生成热求算用标准摩尔生成热求算 标准摩尔生成焓（标准生成热）标准摩尔生成焓（标准生成热）：在标准态在标准态下、下、298K298K时，由最稳定的单质生成时，由最稳定的单质生成1mol1mol化合物化合物时的焓变，用时的焓变，用H表示表示最稳定的碳是最稳定的碳是?其中其中“”表示生成反应，表示生成反应，m表示反应进度表示反应进度为为1mol，其单位为，其单位为kJmol1。例如，例如，NaCl(sNaCl(s)、CaCOCaCO3 3(s)(s)、NO(g)NO(g)的标的标准生成焓准生成焓 应分别是下述反应的

6、标应分别是下述反应的标准焓变：准焓变：fmH =1206.92kJmol 1fmHCa(s)+C(石墨)+3/2O2(g)CaCO3(s),1/2N2(g)+1/2O2(g)NO(g),=+90.25kJmol-1fmHNa(s)+1/2Cl2(g)NaCl(s),fmH =411.12kJmol 1 关于生成焓的几点注意：1)稳定态单质的生成焓Hf 02)生成焓并非一个新概念，而只是一种特定的焓变。3)物质焓的绝对值H无法测定，生成焓是一种相对值，有些是实验测定的，有些则是间接计算的。当知道了各种物质的生成焓，就可以容易地计算许多化学反应的焓变。利用标准摩尔生成热求反应热利用标准摩尔生成热求

7、反应热 fH,2=rH +H,1或或 rH =H,2-H,1标准状态标准状态,298K,反应物反应物标准状态标准状态,298K,产物产物rH标准状态标准状态,298K,稳定单质稳定单质fH,2fH,1例例1-2 利用标准生成焓，计算下列反应的标准热效应：利用标准生成焓，计算下列反应的标准热效应：Al2O3(s)+6HCl(g)=2AlCl3(s)+3H2O(g)解解 自附录二中分别查出反应中各物质的标准生自附录二中分别查出反应中各物质的标准生成焓成焓（）；）；注意各物质的聚集态；代入数值时注意各物质的聚集态；代入数值时不要忘记各物质化学式前的计量系数：不要忘记各物质化学式前的计量系数：fmH

8、Al2O3(s)+6HCl(g)=2AlCl3(s)+3H2O(g)kJ/mol-1675.7 -92.31 -704.2 -241.82 fmHrmfmfmHHH生成物反应物12704.23241.821657.7692.31kJ mol 热效应为正值，表明该反应吸热；主要原因热效应为正值，表明该反应吸热；主要原因是生成物是生成物H H2 2O O为气态，吸收了相当数量的热。为气态，吸收了相当数量的热。=95.73 kJmol-1kJmol-1 1.2.3 1.2.3 用燃烧热求反应热用燃烧热求反应热 标准摩尔燃烧热标准摩尔燃烧热(H )：在在1.0131.01310105 5Pa Pa 下

9、，下，1mol1mol物质完全燃烧时物质完全燃烧时的热效应。的热效应。反应物反应物 产产 物物各种燃烧产物各种燃烧产物rmHcmH(反)cmH(产)rmicmicmHHH 反产（1-6）有机物燃烧时释放出热量，因此可以利用有机物燃烧时释放出热量，因此可以利用其标准摩尔燃烧热来求算反应热其标准摩尔燃烧热来求算反应热例例:已知甲醇和甲醛的燃烧热分别为726.64kJmol-1及563.58kJmol-1，求反应 CH3OH(l)+1/2O2(g)HCHO(g)+H2O(l)的反应热。解：HCHO(g)+O2(g)=CO2 (g)+H2O(l)（1）rHq1 =563.58kJmol-1 CH3OH

10、(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)（2）rHq2 =726.64 kJmol-1（2）-（1）得：CH3OH(l)+1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(l)rHqm=726.64 (563.58)=163.06 kJmol-1例 试利用标准生成热数据计算乙炔的燃烧热解：乙炔燃烧反应：C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)fHqm/kJmol-1 226.8 393.5 285.3rHqm=2 (393.5)+(285.3)(226.8)=1299.7 kJmol-1 该反应rHqm即表示1mol纯乙炔在热力学标准态下完全燃烧所产生的热效应，即乙

11、炔的燃烧热 1.2.4 1.2.4 从键能估算从键能估算 键焓的概念键焓的概念 化学变化过程只涉及参与反应的各原子的部分外层电子之间的结合方式的改变，或者说发生了化学键的改组。化学变化的热效应即来源于此。以此为线索，可提出反映化学键强度属性的键焓的概念，用以计算反应过程的焓变。键焓的定义键焓的定义(键能键能)：在温度在温度T与标准压力时，气态分子断开与标准压力时，气态分子断开1 mol化学键的化学键的焓变。通常用缩写符号焓变。通常用缩写符号B.E.代表键焓。代表键焓。例如：H2O(g)H(g)+OH(g)rHm+502 kJ mol1这里的键焓通常也叫键能(bond energy)。因为在此类

12、反应中焓变值是实验平均值，其误差范围较大，H E，常常把键焓、键能两词通用，数值也相同。某些物质无法用某些物质无法用fH和和cH进行计算时，进行计算时，可采用比对反应物和产物键能大小来估算反应可采用比对反应物和产物键能大小来估算反应热热 将反应物的键能与产物的键能进行比较，若将反应物的键能与产物的键能进行比较，若产物的键能强，则产物比反应物稳定，反应放产物的键能强，则产物比反应物稳定，反应放热。热。rmiiiiHEE 反产 例：反应：例：反应：CO+2H2=CH3OH 反应物有反应物有1 1个个C-OC-O键，键，2 2个个H-HH-H键，产物有键，产物有3 3个个C-HC-H键，键，1 1个个C-OC-O键和键和1 1个个O-HO-H键，因此，其反应键，因此，其反应热效应为：热效应为：=E(C O)+2E(H-H)3E(C-H)E(C-O)E(O-H)rmH 又例：反应：又例：反应：O+2H2=HO