2-8标准摩尔反应焓的计算

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mHΔfstandardmolarenthalpyofformation（β，T）1molkJ2自身0fmH稳定单质：O2,N2,H2(g)，Br2(l)C(石墨)，S(正交)(s)2COg（）2HSOl4（）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：)()()(2,15.2982gCOgOCK标准态石墨)()(2)()(42,15.29822lSOHgOSgHK标准态正交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,pgG+hHT,p稳定单质T,p1H2HmrH512HHHmr)()(,,,,BmfAmfHmfGmfHbHaHhHg)(HΔνHΔfBrBmm为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。B62.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mcH（β，T）Standardmolarenthalpyofcombustion1molkJ7“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2COg（）COg（）2HO（l）2HO（g）2SO（g）3SO（g）2N（g）完全氧化物的0mHΔc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)8O(l)3H(g)2CO(g)3OOH(l)HC22252(g)N21O(l)H25(g)5CO(g)O425N(l)HC222255规定产物不一定是物质燃烧所实际生成的产物l)N,H(C55mHΔcmHΔr只有可燃性物质才有燃烧焓l)OH,H(C52mHΔcmHΔr9(2).利用各物质的标准摩尔燃烧焓求化学反应焓变：aA+bBT,pgG+hHT,p稳定产物T,p1H2HmrH1021HHHmr)()(,,,,HmcGmcBmcAmcHhHgHbHa)(HΔνHΔcBrBmm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mrHmcH(CO,g)(石墨,s)mfHC(石墨)+½O2(g)=CO(g)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)mcH(CO2)(CO,g)mfHmrHH2(g)+0.5O2(g)=H2O(g)mcH(H2O,g)(H2,g)mfHmrHmfHmcH(H2O,l)mrHCO+½O2(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：BOmcBOmr3256OmfBOmfB),,B()(),,HCHC(),,B(TβHvTHTβHTβHvrHm=fHm(C6H5·C2H3)8C(石墨)+H2(g)C6H5·C2H3(g)8CO2(g)+4H2O(l)cHm(石墨)cHm(H2,g)cHm(C6H5·C2H3,g)★rHmθfHmcHm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。152mcmolkJ.81366)l,OHHC(HlOH,HC52mfH12mf12mfmolkJ.83285lO,HmolkJ.51393g,COHH151152mc2mf2mf52mfmolkJ.71277molkJ.81366.832853.513932lOH,HCΔlO,H3Δg,CO2ΔlOH,HCΔHHHH乙醇的燃烧反应为：O(l)3H(g)2CO(g)3OOH(l)HC22252解:lOH,HClO,H3g,CO252mf2mf2mfHHHBmfBr52mcBlOH,HCHνHHm163.随温度的变化--------基希霍夫(Kirchhoff)公式rmHT298.15K,下的可直接由手册查出计算pmHΔrmHΔfmHΔc但其它温度的如何计算？mHΔr17已知：待求：)(1THmraA(α)+bB(β)T2,标准态gG(γ)+hH(δ)T2,标准态)(2THmr1H2H)(2THmr)(1THmraA(α)+bB(β)T1,标准态gG(γ)+hH(δ)T1,标准态182112HHTHTHmrmr)()(dTHhCGgCdTBbCAaCTHmpTTmpmpTTmpmr)]()([)]()([)(,,,,21121dTBbCAaCHhCggCTHmpmpmpTTmpmr)]()()()([)(,,,,211dTCTHTTmprmr211,)(19dTCTHTHTTmprmrmr2112,)()(mprmrCdTTHd,)(其中，),(,,BCCmpBmpr基希霍夫定律注：①T1~T2间不能有相变问题：若反应焓不随T变化，表明？②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)g(H4)g(CO)g(OH2)g(CH2224例2.8.1：求1000K下，下列反应的mHΔr已知各物质在298.15K下的热力学数据：mHΔf-74.81-241.82-393.510mp,C35.3133.5837.1028.82/kJ·mol-1/J·mol-1·K-1CH4(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)21).(TCΔ).()(mp,r1529815298ΔΔmrmrKTHHT=1000K)15.298,()15.298(BmfBmrKBKHνHBm,p,mp,CCBr),(C),(C),(C),(Cmp,mp,mp,mp,gOHgCHgHgCO242224=49.91J·mol-1·K-1g,CHgO,H2g,CO4mf2mf2mfHHH=164.94kJ·mol-1=199.97kJ·mol-1)g(H4)g(CO)g(OH2)g(CH222422例2.8.2：求1000K下，下列反应的已知298.15K，下列热力学数据：-74.81-285.83-393.510mp,C35.3133.5837.1028.82/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)mHΔrmHΔf23T1=1000K(g)H4(g)COO(g)H2(g)CH2224)(g)O,(H2g),(CH122m,4m,1TTppCCH3H)15.298,()15.298(BmfBmrKBKHνH)(g),(H4g),(CO212m,2m,4TTppCCH....)1000(4321mrHHHHHK方法一——设计过程)(2mvapmlgHHH22O(l)H2(g)CH24T2=298.15K3H(g)H4(g)CO22T2=298.15K1HO(g)H2(g)CH24状变4H状变2H相变可逆24例：求1000K下，下列反应的-74.81-285.83-393.510mp,C35.3133.5837.1028.82/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)mfHmrH25mvapffHΔHΔHΔl)O,(Hg)O,(H2m2mO(g)HO(l)H22=-241.82kJ·mol-1·K-1方法二298.15K：mvap2mf2mfΔl)O,(HΔg)O,(HΔHHH264.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）0ΔHQp0ΔUQV27①燃烧反应的最高火焰温度绝热、恒p反应：a+bT1=298K，pcT2=?,p绝热、恒prHp=Qp=0cT1=298K，pH1H2rHp=H1+H2=02K298m,2θmr1d)c(TpTnCHHHT228②爆炸反应的最高温度绝热、恒V反应：a+bT1=298K，VcT2=?,V绝热、恒VrUV=QV=0U1cT1=298K，VU2rUV=U1+U2=02298m,2d)c(TKVTnCUU1=H1－(pV)1←H1=rHm(方法同上)T229例2.8.3:甲烷与过量100%的空气混合，于始态25ºC、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：)(2)()(2)(2224gOHgCOgOgCH0ΔHQp30始态末态4222CH:1molO:2molO:2molN:15.05mol反应过量11298.15K101.325kPaTp0pQH2222CO:1molHO:2molO:2molN:15.05mol反应过量22101.325kPaTp？1H2H4222CH:1molO:2molO:2molN:15.05mol反应过量2222CO:1molHO:2molO:2molN:15.05mol反应过量状变状变kPapKT10015.2981kPapKT10015.2981)15.2198(mrKH31代入求解得：21497KT21181Ct=?015298m21rΔHΔH).(HΔΔHK),(HΔ),(HΔ),(HΔ),(HΔ).(HΔffffrgO