当前课程知识点：大学化学 > 第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡 > 6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一) > Video
同学们好
这一节呢我们将继续
化学反应中的
能量变化的学习
在上一节当中
我们通过盖斯定律
和热化学方程式
帮大家了解了
化学反应过程当中的
能量变化规律
以及求解
复杂化学反应当中的
反应焓变的方法
这一节
我们将跟大家介绍
化学反应过程当中
能量变化研究的
最后一个概念
也就是用
标准的摩尔反应热
来讨论
热化学反应过程当中的
能量的变化
为了更好的理解这个问题
首先我们从
标准摩尔生成焓
与标准摩尔反应热之间的关系入手
来讨论化学反应过程当中的
热效应
首先 我们来了解一下
标准摩尔生成焓
所谓的标准摩尔生成焓
所指的在室温298.15K
和热力学标准态下
所谓热力学的标准态
同学们已经熟练掌握了
就是
压力为100kPa的条件下
这时候
由稳定的单质生成1mol
某物质时的反应的焓变
这时候称为标准的
摩尔生成焓
标准摩尔生成焓呢
通常我们用
这样的式子来表示
这个式子看起来
和我们的
反应的焓变非常相似
不同的是
反应焓变当中
我们Δ的下标是小写的r
代表reaction
而这里呢
标准摩尔生成焓
它的下标是f
f呢是formation的简写
也就意味着
是生成的这样一个焓变
类似的规律
在其它的标准摩尔焓当中
还有所体现
在后续的学习当中
同学们再加以
了解和甄别
由于标准摩尔生成焓
它的焓的特征呢
所以它的量纲的特征呢
也和我们的焓
是完全一致的
量纲也为kJ·mol-1
稳定单质它的摩尔生成焓
被规定为零
而稳定单质
对于不同物质来讲
还有不同的物理含义
比如说
像我们熟悉的碳
这当中常见的石墨
是碳的最稳定的形式
因而我们说的
碳的稳定单质的生成焓为零
是指石墨状态
而碳的
另外一个同素异形体呢
金刚石
它有独特的光学性质
和力学性质
但是它却是碳的一个
非稳定单质
金刚石的摩尔标准生成焓
就不能够用等于零
这样一个标准来描述
相似的情况
还发生在
黑磷、红磷和白磷
这样的同素异形体之间
同学们在以后的学习当中呢
可以根据不同的情况
来加以甄别
什么是稳定的单质
什么呢 不是稳定的单质
了解了标准摩尔生成焓
我们对于一个
具体的反应来讲
这样的一个反应过程当中
如果它生成的
这样一个物质
它的化学计量比恰恰是1
而且它是由稳定的单质
反应成的一个
新的化合物
这时候
反应的焓变
与反应进度之比
当反应进度等于1的时候
那么这时候呢
我们的反应的焓变
就是我们标准的
摩尔生成焓
对于H2和Cl2的反应呢
生成HCl的气态
它的反应是一个放热反应
反应的生成焓呢
是92.31kJ·mol-1
这个反应当中的
反应热
与生成焓之间的关系
就体现了我们在前叙
讨论的反应进度
对反应的焓变
和反应的热效应之间的
影响规律
同时我们还要了解
标准摩尔生成焓
它的完整的表达方式
这种完整的表达方式当中
不仅要像我们刚才讲的
要把Δr变成Δf
而且在这当中
还需要考虑
我们所要研究的
物质所处的物质的名称
它的状态以及
我们测量这个状态时
所处的环境的温度
这是关于一个
特殊的物质
它的标准的或者是完全的
生成焓的表述的方式
如果把这样的一个数值
描述成精确的
数学的语言的话
我们还要用
完整表达形式来表示
完整表达形式
和完全符号之间
它的联系部分
是这部分
而完整的表达方式当中
就需要表示出
这个反应当中的热效应
或者是反应的焓变
这是对于标准摩尔生成焓的
总体的了解
既有完全符号
也有完整的数学表达式
在我们实际应用当中呢
更多的应用的是
它的完整的
数学表达式的形式
了解了生成焓的表示方法
我们来针对一个
典型的反应
来看看这个反应过程当中
怎么样用每一种物质的
标准的摩尔生成焓
来计算
我们反应的热效应
研究发现
任意一个恒压反应的
标准摩尔反应热呢
等于该反应产物的
注意这里是产物的
标准摩尔生成热之和
减去呢 反应物的
标准摩尔生成热之和
这看起来像一个口诀
它的道理呢
我们可以从
这样一个式子当中
去形象的理解
也就是说
我们的生成物这一侧的
它的标准摩尔生成焓之和
减去
我们反应物这一侧的
标准摩尔生成焓之和
这就是我们
这样一个反应的
标准摩尔反应热
如果从口诀上
大家一时还不能找到
它的数学的关系的话
我们可以用这样一个
数学的式子
来进一步的
加以细致的探讨
同样对于这样一个反应
在反应进度当中
已经跟同学们讨论了
系数ν
针对反应物的取值和
生成物取值的不同的规则
当ν是反应物时
它所取值的方式呢
要是我们的反应物系数的
相反数
也就是加一个负号
当ν是生成物的系数的时候
这时候
就直接用生成物前面的
化学计量比的系数
来代替
有了反应进度对于ν的
这样一个取值关系的认识
同学们就不难理解
下面这个式子
这个式子就是刚才
我们对于用
标准的摩尔生成焓
来计算反应的
热效应的
这样一个数学关系的
最精确的表达
在这个过程当中
每一个ν要根据
反应物或者是生成物
它的取值规则
来相应的取
反应物的负值
或者是生成物的正值
这时候
我们把反应方程两边的
各个物质的相应的
标准摩尔生成焓的数值代入
我们就会精确的找到
我们要处理的
化学反应的
反应的标准摩尔热效应
这样的关系
帮我们解决实际问题当中
可以有许多的方便
我们来看
在标准状态下
和室温条件下
对于这样一个
常见的反应
同学们已经看出来了
这是我们钢铁工业当中的
两步反应当中的第一步
也就是把
铁矿石还原成铁的
这样一个反应
这样一个反应的反应热
我们如何计算呢
依据刚才的原则
同学们马上就想到
我们首先要找到每一个
参与反应的物质的
标准摩尔生成焓
很好
幸运的是这样的
典型的热力学数据
我们可以通过
查表的方式
直接得到
首先
对于反应物
我们可以看到
它们相应的这样一个
标准的摩尔生成焓
都是小于零的
而对于生成物来讲呢
对于CO2
它的生成的焓变
是小于零的
而对于生成物当中的铁
由于没有特殊的说明
我们可以用铁的稳态的
单质的形式
来代替此时
的生成物的状态
按照前边
我们对于生成焓的
取值的规律
这时候
我们可以毫无例外的
取稳定的单质
它的生成焓呢 是零
通过查表我们得到了
在热力学的标准状态的
298K条件下的
所有的反应物和产物的
标准摩尔生成焓
下一步呢
我们针对这个反应
利用我们已知的
反应的热效应
与各物质的
标准摩尔生成焓
之间的关系
我们代入到
ν的取值规律当中
我们把每个部分的加和
直接按代数加和的方式
把它表示出来
注意的是
虽然括号外是代数加和
但是由于ν的取值
我们有反应进度的要求
所以这时候
去掉括号以后
相加就变成了相减
这也就是印证了
我们在前边口诀当中
所描述的反应的热效应
等于生成物的
生成焓之和减掉
反应物的生成焓之和
如果把括号去掉以后呢
马上就会体现出
口诀当中
所告诉我们的内容
那么更进一步的
对于这个反应
我们把已知的
各反应物和产物的相应的
标准的摩尔生成焓
代入到我们的代数式当中
零的一项
我们也把它依次地写出来
这时候
我们通过简单的
算术的运算
我们就可以找到
最终这样一个
还原铁的
也就是
钢铁生产过程当中的
第一步的氧化还原反应
最后它的反应的热效应呢
依然是一个放热的反应
从这里
同学们就了解了
我们对一个
看似无从下手的
化学反应
怎么样去找到
化学反应的焓变
以及化学反应的热效应
这中间一个有效的工具
就是要找到
在我们的化学反应过程当中
生成物的生成焓与
反应物的生成焓
之间的差值
这个差值
就可以帮我们最终的确定
复杂化学反应的
反应的热效应
课后我们还准备了
相应的例题
帮大家去训练
怎么样运用好
这样的数学关系呢
来找到我们不熟悉的
化学反应当中的
能量的变化过程
同时
找到了这样一个变化过程呢
也为我们正确的书写和把握
热化学反应方程式
奠定了良好的基础
课后同学们
针对这些问题
可以多加练习
这节课我们就介绍到这儿
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
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-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
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-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
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-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
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-2.1 物质的聚集状态—液体
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-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
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-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
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-2.1 物质的聚集状态—等离子体
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-2.1 物质的聚集状态—液晶
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-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
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-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
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-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
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-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
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-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
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-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
--Video
-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
