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2.3.1 化学反应热效应计算在线视频

2.3.1 化学反应热效应计算

下一节:第2.3节讨论 为什么温度对焓变和熵变影响很小

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2.3.1 化学反应热效应计算课程教案、知识点、字幕

同学你好

今天这一小节我们要讲

化学反应热效应计算

在化学热力学的研究过程当中

我们经常要从理论上

去计算一个化学反应的热效应

那么理论计算化学反应热效应

它需要一些基础的

化学热力学的函数值

下面我们先介绍几个

化学热力学的基本概念

标准摩尔生成焓

它的定义我们看一下

一定温度标准态下

由最稳定的纯态单质

生成1摩尔某物质时候的热效应

叫做该物质的标准摩尔生成焓

我们看一下它的符号

符号是ΔfHmθ

那么这个f代表的是生成的意思

那么m代表的是摩尔

生成1摩尔物质时候的热效应

那么这里面还有一个热力学的符号

我们叫做θ

θ的写法大家将来在

写作业的时候要注意这个θ的写法

要是一个圆圈

然后中间有一个横

那么写成这种是错误的

或者是写成这种也是错误的

所以大家要注意这个写法的这个标准性

然后它的单位我们用的是千焦每摩尔

那么这个概念

在化学热力学里面是非常重要的

下面我给大家解释一下它的定义的内容

第一句话

一定温度

这个一定温度

目前我们所能用到的标准

摩尔生成焓的数据都是在298K下的实验数据

第二句话是标准态

热力学的标准态我们看看是怎么定义的

在化学热力学上这个标准态是这么定义的

如果是气体

指的是P等于Pθ

Pθ是多少

是一个大气压

在这里面我们即是认为它等于1θθkPa

在这个压强下的纯的气体

这是气体的标准态

液体和固体

它的标准态指的是P等于Pθ下的

纯液体或者是纯固体

如果是溶液当中的物质

那么它指的是外压P等于Pθ

它的浓度C等于Cθ

Cθ是多少

是一摩尔每升

所以这个θ我们讲了代表热力学的标准态

那么一定温度标准态下

也就是说在这个变化过程当中

这些物质的物理状态

就是在这个热力学标准态下进行的

那么在这个标准态下

我们由最稳定的纯态单子生成

1摩尔某物质受热效应

叫做它的标准摩尔生成焓

那么这些最稳定的纯态单子

他们的标准摩尔生成焓

我们就定义它为θ

你比如说像碳最稳定的纯态单子是石墨

那么它的标准摩尔生成焓是为θ的

对于氢元素来说

它最稳定的就是氢气

那么它的标准摩尔生成焓也是θ的

那么也就是说这些最稳定的纯态单子

我们把它认为是一个热力学的起点

他们的标准摩尔生成焓为θ

这里面有一个元素是例外的

就是磷元素

磷元素我们都知道

最稳定的是红磷

但是我们这个起点用的是谁用的白磷

白磷的标准摩尔生成焓为θ

红磷的标准摩尔生成焓为负值

这个大家在热力学查表的时候可以看到

那么我们看看这些物质

它们的标准摩尔生成焓

这些物质都是我们比较熟悉的

碱金属的氧化物和过渡金属氧化物

氧化钠和氧化银

碱土金属氧化钙和过渡金属氧化汞

这是他们的标准摩尔生成焓

以及它们相应的这个物质的稳定性

通过这四个物质的稳定性

我们看一看标准摩尔生成焓的数值

和物质的稳定性有没有什么对应关系

通过观察我们可以看出来

对于物质来说

它的标准摩尔生成焓大多是负的

而且对于同一个类型物质来说

你比如说氧化钠和氧化银

那么我们会不会发现

它的标准摩尔生成焓带数值越小

那么相应的物质是越稳定的

所以根据标准摩尔生成焓的数据

我们可以大致判断一下

物质的稳定性的大小

那么有了标准摩尔生成焓的数据

我们最终的目的

是要计算一个化学反应的标准焓变

对于任意的一个化学反应

A加B生成C加D

那么它的标准摩尔反应焓变等于什么

这是一个数学表达式

等于∑νi乘以每一个物质的

标准摩尔生成焓

那么这里面这个νi

我们知道它是化学计量数

化学计量数是有正有负的

对于产物来说它是和系数是一致的

是正值

对于反应物来说

它数值和系数是一致的

但是符号是负的

所以按照这数学表达式我们就知道了

对于一个化学反应来说

它的标准摩尔反应焓变等于什么

等于它的生成物的标准摩尔生成焓

乘以相应的系数之和

再减去反应物的标准摩尔生成焓

乘以相应的系数之和

所以这样的话有了标准摩尔生成焓的数据

我们就可以从理论上

计算一个化学反应的标准焓变

那么这部分的计算我们书上有一些例题

大家回去以后可以看一下

除了利用标准摩尔生成焓

来计算一个化学反应的热效应以外

那么我们有的时候比如说

针对有机化合物

我们可能更为方便的

利用的是它的标准摩尔燃烧焓

来计算一个化学反应的热效应

那么下面我们再给大家介绍一下

标准摩尔燃烧焓的定义

它的定义是一定温度标准态下

那么前面的要求和标准摩尔生成焓

都是一样的

但是对应的变化过程变了

它对应的是1摩尔物质完全燃烧过程

这个过程或者说完全氧化过程当中

所放出的能量

把它叫做物质的标准摩尔燃烧焓

它和物质的标准摩尔生成焓

对应的反应过程是不一样的

它对应的是物质的完全燃烧

或者完全氧化过程

那么它对应的符号是ΔcHmθ

它的单位也是千焦每摩尔

那么对于这些物质的完全的燃烧

或者是完全氧化的产物

我们定义它的标准摩尔燃烧焓值为θ

那么不同的元素

它的完全燃烧的产物是这么规定的

碳氢硫磷氮和氯

它们所对应的完全燃烧的产物

分别是二氧化碳气体

液态水 二氧化硫气体

无氧化二磷固体 氮气 氯化氢液体

这是不同的元素它们的完全燃烧的产物

那么这些完全燃烧产物

他们的标准摩尔燃烧焓值

我们认为它为θ

对于任意的一个化学反应来说

它的标准摩尔反应焓变

和各个物质的标准摩尔燃烧焓的关系

就是下面这个公式

一个化学反应的标准摩尔反应焓变

等于负的∑νB乘以每个物质的

标准摩尔燃烧焓

那么这个计算公式

和利用标准摩尔生成焓

计算一个化学反应焓变

它的公式的差别就差了一个符号

差了一个符号

说明什么

说明在利用燃烧焓计算焓变的时候

它是等于反应物的标准摩尔燃烧焓

乘以相应的系数之和减去产物的

标准摩尔燃烧焓乘以相应的系数之和

所以这块计算的时候大家要注意了

除了以上两种用标准摩尔生成焓

和标准摩尔燃烧焓计算化学反应焓变以外

对于气象的反应

我们还可以利用键焓

来计算一个化学反应的焓变

那么怎么利用键焓

来计算化学反应焓变

在介绍之前我们先明确一下键焓的概念

那么我们首先看一看这个键离解能的概念

这个键离解能是怎么定义的

一定温度标准态下

断裂气态多原子分子中

1摩尔的某化学键形成相应的气态的碎片时

所需要的能量叫做该键的键离解能

你比如说我们举个例子

比如说氢气分子

我们知道这里面有一个氢氢键

我们把它段裂变成两个氢气的原子

气态原子

那么这个过程所放出的热量

四百三十六千焦每摩尔

就是氢氢键的键离解能

我们再来看水分子

气态水分子

那么里面有两个氧氢键

我们先断裂其中的一个

就会得到一个汽态的氢原子

加上一个氧氢的气态的原子团

这个过程所需要吸收的能量

是四百九十九千焦每摩尔

然后这个氧氢的原子团

我们继续断裂

变成一个气态的氢原子

和一个气态的氧原子

这个过程所需要吸收的能量

是四百二十九千焦每摩尔

那么也就是说对于水分子里面

这个两个氧氢键

由于它断裂以后形成的碎片的差别

它就有两个键离解能

一个是499

一个是429

那么这个键离解能和键能又是什么关系

键能或者说键焓

那么它指的是什么

我们看看定义

他说一定温度标准态下

1摩尔的气态分子断裂成气态原子的时候

其中1摩尔的某化学键

断裂所需要能量的平均值

所以这样的话对于水分子里面

它这个两个氧氢键的键能

他就是分别是两个键离解能的平均值

所以氧氢键

水分子里面氧氢键的键能

就是四百九十九四百二十九

然后取平均值是四百六十四千焦每摩尔

所以我们查表查键能的时候查到的数据

就是464这个数据

那么键能和键离解能

他俩之间的关系我们可以总结一下

对于双原子分子键能就等于键离解能

它俩是一致的

比如像氢气分子

键能和键离解能是以一个数值

对于多原子分子来说

键能和键离解能就是不等的

键能是同类化学键的

键离解能的平均值

那么有了键能的数据

我们怎么来计算一个化学反应焓变

我们看看它们之间的关系

对一个气相反应来说

它的标准摩尔反应焓变等于

在这个变化过程当中

所有断裂的化学键的键能的总和

减去所有的化学键形成化学键

所对应的键能的总和

换句话说也就等于什么

等于反应物里面含有的所有化学键的键能的总和

减去产物的化学键的键能的总和

那么由于键能的数据对应的是气态条件下的数据

所以这种计算方法只适用于气相反应

那么以上我们介绍了三种

计算化学反应焓变的方法

分别是利用标准摩尔生成焓

标准摩尔燃烧焓以及键能的数据

可以计算一个化学反应的标准焓变

那么我们目前查表能查到的

是298K条件下的数据

那么如果我需要计算

另外一个温度下的一个化学反应的反应热

他和298K条件下的化学反应

这有什么关系

这就是我们给大家介绍一下这个

基尔霍夫定律

这个基尔霍夫定律

指的是一个化学反应在任意温度下的

这个焓变标准摩尔反应焓变

和298K条件下的标准焓变

它们之间的一个计算的定量关系式

那么后面这一项是什么

是这个反应的各个物质的

恒压摩尔热容的差值

然后乘以温度的变化值

那么这个ΔCp等于什么

等于产物的它的恒压摩尔热容之和

减去反应物的恒压摩尔热容之和

所以这样的话

有了这个基尔霍夫定律

我们可以根据298K条件下的反应热

来计算任意温度下的反应的热效应

那么在我们无机化学的计算过程当中

那么由于后面这一项

和前面这一项相比较

它的数值是比较小的

所以我们通常做了一个近似处理

就是我们近似地认为

一个化学反应在

T温度下的焓变近似的等于

他在298K条件下的标准摩尔反应焓变

也就这是一个近似值

我们做了一个近似处理

以上就是这一节知识点的内容

无机化学课程列表:

第1章 物质的聚集状态

-1.1 物质的聚集状态和分压定律

--1.1.1 物质的聚集状态和分压定律

--第1.1节讨论 应用理想气体状态方程的时候应注意哪些问题

--第1.1节测试 物质的聚集状态和分压定律

-1.2 稀溶液的依数性

--1.2.1 稀溶液的依数性(1)

--1.2.2 稀溶液的依数性(2)

--第1.2节讨论 为什么讨论稀溶液的依数性时将溶质限定为难挥发非电解质

--第1.2节测试 稀溶液的依数性

-第1章测试 物质的聚集状态

-第1章课件 物质的聚集状态

第2章 化学热力学基础

-2.1 化学热力学基本概念

--2.1.1 化学热力学基本概念

--第2.1节测试 化学热力学基本概念

-2.2 化学反应热效应

--2.2.1 化学反应热效应

--第2.2节测试 化学反应的热效应

-2.3 化学反应热效应计算

--2.3.1 化学反应热效应计算

--第2.3节讨论 为什么温度对焓变和熵变影响很小

--第2.3节测试 化学反应热效应计算

-2.4 化学反应方向判据

--2.4.1 化学反应方向判据

--第2.4节讨论 吉布斯自由能变的求算方法有哪些

--第2.4节测试 化学反应方向判据

-第2章测试 化学热力学基础

-第2章课件 化学热力学基础

第3章 化学反应速率与化学反应平衡

-3.1 影响化学反应速率的因素

--3.1.1 影响化学反应速率的因素

--第3.1节测试 影响化学反应速率的因素

-3.2 化学反应速率理论

--3.2.1 化学反应速率理论

--第3.2节讨论 有人说根据反应方程式可以直接写出速率方程,这种说法对吗?

--第3.2节测试 化学反应速率理论

-3.3 化学平衡理论

--3.3.1 化学平衡理论

--第3.3节测试 化学平衡理论

-3.4 化学平衡移动

--3.4.1 化学平衡移动

--第3.4节讨论 标准平衡常数与经验平衡常数的区别

--第3.4节测试 化学平衡移动

-第3章测试 化学反应速率与化学反应平衡

-第3章课件 化学反应速率与化学反应平衡

第4章 酸碱平衡

-4.1 酸碱理论

--4.1.1 酸碱理论

--第4.1节讨论 阿雷尼乌斯电离理论、酸碱质子理论和酸碱电子理论各有什么优缺点?

--第4.1节测试 酸碱理论

-4.2 水的电离平衡

--4.2.1 水的电离平衡

--第4.2节测试 水的电离平衡

-4.3 弱酸弱碱平衡

--4.3.1 弱酸弱碱平衡

--第4.3节测试 弱酸弱碱平衡

-4.4 盐水解平衡

--4.4.1 盐水解平衡

--第4.4节测试 盐水解平衡

-4.5 缓冲体系

--4.5.1 缓冲体系

--第4.5节讨论 人体血浆中有哪些缓冲系统,最重要的是哪一个?

--第4.5节测试 缓冲体系

-第4章测试 酸碱平衡

-第4章课件 酸碱平衡

第5章 沉淀-溶解平衡

-5.1 溶度积常数

--5.1.1 溶度积常数

--第5.1节测试 溶度积常数

-5.2 溶度积常数与溶解度换算关系

--5.2.1 溶度积常数与溶解度换算关系

--第5.2节测试 溶度积常数与溶解度换算关系

-5.3 溶度积规则

--5.3.1 溶度积规则

--第5.3节讨论 溶度积规则用途是什么?怎么理解?

--第5.3节测试 溶度积规则

-5.4 影响沉淀生成因素

--5.4.1 影响沉淀生成因素

--第5.4节测试 影响沉淀生成因素

-5.5 分步沉淀

--5.5.1 分步沉淀

--第5.5节测试 分步沉淀

-5.6 沉淀溶解

--5.6.1 沉淀溶解

--第5.6节测试 沉淀溶解

-5.7 沉淀转化

--5.7.1 沉淀转化

--第5.7节测试 沉淀转化

-第5章讨论 人体中有沉淀溶解平衡吗?举例说明

-第5章测试 沉淀-溶解平衡

-第5章课件 沉淀-溶解平衡

第6章 氧化还原平衡

-6.1 原电池

--6.1.1 原电池

--第6.1节测试 原电池

-6.2 电极电势

--6.2.1 电极电势

--第6.2节测试 标准电极电势

-6.3 Nernst方程

--6.3.1 Nernst方程

--第6.3节讨论 电池反应和电极反应的能斯特方程有什么异同点?

--第6.3节测试 电极电势Nernst方程

-6.4 电极电势的应用

--6.4.1 电极电势的应用(1)

--6.4.2 电极电势的应用(2)

--第6.4节讨论 怎么解释单质银不能从盐酸溶液中置换出氢气,但可从氢碘酸中置换出氢气

--第6.4节测试 电极电势应用

-6.5 元素电势图及其应用

--6.5.1 元素电势图及其应用

--第6.5节测试 元素电势图及其应用

-第6章测试 氧化还原平衡

-第6章课件 氧化还原平衡

第7章 原子结构与元素周期律

-7.1 玻尔氢原子模型

--7.1.1 玻尔氢原子模型

--第7.1节测试 玻尔氢原子模型

-7.2 波粒二象性

--7.2.1 波粒二象性

--第7.2节测试 波粒二象性

-7.3 薛定谔方程

--7.3.1 薛定谔方程

--第7.3节测试 薛定谔方程

-7.4 四个量子数

--7.4.1 四个量子数

--第7.4节测试 四个量子数

-7.5 波函数角度分布图

--7.5.1 波函数角度分布图

--第7.5节讨论 波函数角度分布图上的正、负号有什么含义

--第7.5节测试 波函数角度分布图

-7.6 多电子原子结构

--7.6.1 多电子原子结构

--第7.6节测试 多电子原子结构

-7.7 元素性质的周期性变化

--7.7.1 元素性质的周期性变化

--第7.7节讨论 说说电离能和电子亲合能的变化趋势,其中有哪些特例

--第7.7节测试 元素性质的周期性变化

-第7章测试 原子结构与元素周期律

-第7章课件 原子结构与元素周期律

第8章 分子结构

-8.1 现代价键理论

--8.1.1 现代价键理论

--第8.1节测试 现代价键理论

-8.2 杂化轨道理论

--8.2.1 杂化轨道理论

--第8.2节讨论 sp、sp2、sp3杂化轨道的成键能力的大小次序?

--第8.2节测试 杂化轨道理论

-8.3 价层电子对互斥理论

--8.3.1 价层电子对互斥理论

--第8.3节测试 价层电子对互斥理论

-8.4 分子轨道理论

--8.4.1 分子轨道理论

--第8.4节测试 分子轨道理论

-第8章讨论 为什么说杂化轨道理论和价层电子对互斥理论存在互补关系

-第8章测试 分子结构

-第8章课件 分子结构

第9章 晶体结构

-9.1 晶体结构

--9.1.1 晶体结构

--第9.1节测试 晶体结构

-9.2 金属键理论与金属晶体

--9.2.1 金属键理论与金属晶体

--第9.2节测试 金属键与金属晶体

-9.3 离子键与离子晶体

--9.3.1 离子键与离子晶体

--第9.3节测试 离子键与离子晶体

-9.4 离子极化理论

--9.4.1 离子极化理论

--第9.4节讨论 离子极化对无机化合物的颜色产生什么影响

--第9.4节测试 离子极化理论

-9.5 分子间力与分子晶体

--9.5.1 分子间力与分子晶体

--第9.5节测试 分子间力与分子晶体

-9.6 氢键

--9.6.1 氢键理论

--第9.6节讨论 氢键的存在对水的性质有哪些影响

--第9.6节测试 氢键

-第9章测试 晶体结构

-第9章课件 晶体结构

第10章 配位化学基础

-10.1 配位化合物组成及命名

--10.1.1 配位化合物组成及命名

--第10.1节讨论 为什么螯合物会更稳定

--第10.1节测试 配位化合物组成和命名

-10.2 配合物解离平衡

--10.2.1 配合物解离平衡

--第10.2节测试 配合物解离平衡

-10.3 配合物解离平衡的移动

--10.3.1 配合物解离平衡的移动

--第10.3节测试 配合物解离平衡移动

-10.4 配合物的化学键理论-杂化轨道理论

--10.4.1 配合物的化学键理论(1)

--10.4.2 配合物的化学键理论(2)

--第10.4节测试 配合物的化学键理论-杂化轨道理论

-10.5 配合物的晶体场理论

--10.5.1 晶体场理论(1)

--10.5.2 晶体场理论(2)

--10.5.3 晶体场理论(3)

--第10.5节测试 配合物的晶体场理论

-第10章讨论 为什么大多数金属水合离子有颜色,但是锌离子、银离子无色

-第10章测试 配位化学基础

-第10章课件 配位化学基础

第11章 氢和稀有气体

-第11章课件 氢和稀有气体

-第11章测试 氢和稀有气体

第12章 碱金属和碱土金属

-第12章课件 碱金属和碱土金属

-第12章测试 碱金属和碱土金属

第13章 硼族、碳族和氮族元素

-第13章课件 硼族、碳族和氮族元素

-第13章测试 硼族、碳族和氮族元素

第14章 氧族元素和卤素

-第14章课件 氧族元素和卤素

-第14章测试 氧族元素和卤素

第15章 过渡元素

-第15章课件 过渡元素

-第15章测试 过渡元素

无机化学实验专区

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2.3.1 化学反应热效应计算笔记与讨论

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