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同学你好

今天我们讲一下标准摩尔反焓的计算

首先介绍一下标准摩尔生成焓

标准摩尔生成焓

就是在标准压力下

在某反应温度T时

由最稳定的热力学单质

合成标准状态下

单位物质的量的某物质B时候的焓变

我们称为这种物质

它的标准摩尔生成焓

标准摩尔生成焓

用下角标f来表示

m代表物质的量为一摩尔

标态是一百千帕

利用标准摩尔生成焓

可以计算反应焓

比如我们有乙炔

生成苯这样的一个反应

那么由于乙炔和苯

它都是由碳氢两种元素组成的

所以都可以由稳定的单质石墨和氢气来生成

这样呢

反应物的标准摩尔生成焓

是用左边的箭头表示

产物的标准摩尔生成焓

用右侧的箭头表示

由于焓是状态函数

只与始末状态有关

与反应的路径无关

所以这个反应的标准摩尔反应焓

我们就可以通过反应物和产物的

标准摩尔生成焓来求

那么通过这个箭头之间的相互关系

我们就可以看出

标准摩尔反应焓就等于

产物的标准摩尔生成焓

减去反应物的标准摩尔生成焓

用计量系数ν来表示

就可以写成求和的形式

下面我们介绍一下标准摩尔燃烧焓

标准摩尔燃烧焓是指在

标准压力下反应温度T时

物质B完全氧化

生成相同温度的指定产物时的焓变

我们把它称为标准摩尔燃烧焓

我们用符号C来表示

m代表摩尔

标准符号代表标态的压力

通常指定的产物

我们规定为

碳是生成气态的二氧化碳

硫生成气态的二氧化硫

氯生成溶液状的氯化氢

氢生成液态的水

氮生成气态的氮气

金属就生成游离态的金属

同样由标准摩尔燃烧焓

我们也可以计算标准摩尔反应焓

同样以乙炔生成苯这样一个反应为例

它们完全燃烧之后

生成相同的燃烧产物二氧化碳气体和水

液态的水

由于德尔塔H是状态函数

只与始末状态有关

所以我们得到标准摩尔反应焓

就等于

反应物的标准摩尔燃烧焓

减去产物的标准摩尔燃烧焓

用计量系数ν表示

就可以写成求和符号的负值

标准摩尔燃烧焓还有一个重要的意义

它可以求一些不能由单质直接合成的

有机物质的标准摩尔生成焓

比如甲醇通常不能由

稳定的单质 碳 石墨和氢气和氧气燃烧得到

那么它的标准摩尔生成焓怎么求呢

我们可以利用它的标准摩尔生成焓的

这样一个反应式

然后利用标准摩尔燃烧焓的数据

来求这个反应的标准摩尔反应焓

那么利用标准摩尔燃烧焓

求这个反应的标准摩尔反应焓

就等于反应物的标准摩尔燃烧焓之和

减去产物的标准摩尔燃烧焓

这里氧气的标准摩尔燃烧焓为零

所以只计算碳 石墨和氢气的

下面介绍一下自键焓估算反应焓变

键焓就是将化合物气态分子的

某一个键拆散成气态原子

它所需要的能量我们称为键的分解能以及

或者叫建能

通常可以用光谱方法进行测量

在双原子分子中

键焓与键能它是相等的

多原子分子

对于多原子分子

键焓是若干个相同键的键能的平均值

所以如果用键焓估算反应焓

就等于反应物的键焓之和减去产物的键焓之和

下面我们介绍一下

标准摩尔反应焓与温度的关系式

基尔霍夫公式

设在某温度T下某化学反应的摩尔反应焓

为德尔塔rHm(T1)

我们现在要求温度T2的时候

同样这也反映的

德尔塔rHm(T2)

那么我们怎么求呢

我们可以设计一个路径

让反应物

从温度T2

先横压降温到温度T1

在温度T1的时候发生化学反应

得到产物

产物之后恒压变温回到温度T2

那么由于德尔塔H是一个状态函数的改变值

只与始末状态有关

而与他所经历的途径无关

所以德尔塔rHm(T2)就可以等于

A物质的德尔塔rHm(T1)

加上B物质的rHm(T2)

再加上德尔塔rHm(T1)

再加上Y的德尔塔H3和Z的德尔塔H4

德尔塔H1

德尔塔H2

德尔塔H3

和德尔塔H4

都是纯物质单纯变温过程中的焓变

所以都等于Cp,mdT的积分

对于不同物质计量系数不同

所以他们的形势会有所不同

那么

对反应物的积分加上产物的积分

如果我们用计量系数来表示

就会比较容易

我们把反应物和产物的

计量系数和热容乘积之和

定义为一个新的量

称为化学反应的热容差

那么德尔塔rHm(T2)

就会用一个比较简单的公式来表示

德尔塔rHm(T2)就等于

德尔塔rHm(T1)

加上德尔塔于Cp,mdT进行积分

把这式子用微分式来表示

就是d德尔塔H比dT

等于德尔塔rCp,m

当热容差德尔塔Cp,m大于零的时候

我们升高温度

反应的焓变是增加的

当热容差小于零的时候

我们升高温度焓变是降低的

当热容差等于0的时候

升高温度反应的焓变不变

它保持是一个常数

这个式子我们就称为基尔霍夫公式

那么这也就是基尔霍夫公式的定积分式

基尔霍夫公式还可以进行不定积分

不定积分式我们这里就不再介绍了

同学们感兴趣可以自己课下了解

下面我们介绍一下绝热反应非恒温反应

根据状态函数的特点

我们对于绝热情况下非恒温反应

也就是反应物的温度

和产物的温度是不一样的

那么我们可以给它

根据状态函数的特点进行分布的计算

也是设计一个途径

让反应物先恒压变温

变到我们熟悉的298.15K标准压力

之后让它在298.15K的反应生成产物

之后产物在恒压变温

变到产物的温度T2

那么这时候由于反物和产物

它是在绝热情况下进行的

而且压力恒定

所以满足恒压热的条件

德尔塔H等于QP等于0

所以我们根据德尔塔H等于0

来求产物的终止温度T2

德尔塔H1和德尔塔H2的求法

我们都学过了

就是CpdT进行积分

这样呢

我们很容易根据这个德尔塔H1

加上298.15K时候的标准摩尔反应焓

德尔塔rHm再加上德尔塔H2

等于德尔塔H等于0

就可以求出末态温度了

这节课就介绍到这里