化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算第1頁(yè)/共16頁(yè)

化學(xué)反應(yīng)一般為敞口容器，即恒壓下反應(yīng)，故討論化學(xué)反應(yīng)焓變?chǔ)很重要。1.2.1利用蓋斯定律進(jìn)行求算

1840年HessG.H.(1802-1850年）根據(jù)一系列的實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出了蓋斯定律：

不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或是分幾步完成，過程中的熱效應(yīng)總是相同的?；蛘哒f，總反應(yīng)的熱效應(yīng)等于各分反應(yīng)熱效應(yīng)之和。QA+B→G+HQ1↓↑Q2→C+D→下面是一個(gè)應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算熱效應(yīng)的實(shí)際例子:第2頁(yè)/共16頁(yè)例1-1：在恒壓(101.325kPa)和恒溫(298.15K)下，求下反應(yīng)的熱效應(yīng):C(石墨)+1/2O2(g)=CO

(g)

試問,該反應(yīng)的熱效應(yīng)是否能用實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到?

采用何辦法來測(cè)算?根據(jù)蓋斯定律，我們可以設(shè)計(jì)如下反應(yīng)途徑：第3頁(yè)/共16頁(yè)Q=Q1+Q2Q1=Q-Q2=[(-393.51)-(-282.98)]kJ·mol-1=-110.53kJ·mol-1C(s)+O2(g)QCO(g)+O2(g)12Q1Q2CO2(g)測(cè)得Q=-393.51kJ·mol-1,Q2

=-282.98kJ·mol-1第4頁(yè)/共16頁(yè)1.2.2用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱求算

標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓（標(biāo)準(zhǔn)生成熱）：在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下、298K時(shí)，由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol化合物時(shí)的焓變，用ΔｆHｍ?表示．最穩(wěn)定的碳是?其中“ｆ”表示生成反應(yīng)，m表示反應(yīng)進(jìn)度為1mol，其單位為kJ·mol–1。

例如，NaCl(s)、CaCO3(s)、NO(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓

應(yīng)分別是下述反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變：第5頁(yè)/共16頁(yè)=–1206.92kJ·mol–1Ca(s)+C(石墨)+3/2O2(g)→CaCO3(s),

1/2N2(g)+1/2O2(g)→NO(g),

=+90.25kJ·mol-1Na(s)+1/2Cl2(g)→NaCl(s),

=–411.12kJ·mol–1●關(guān)于生成焓的幾點(diǎn)注意：1)

穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)的生成焓ΔHf?

＝02)

生成焓并非一個(gè)新概念，而只是一種特定的焓變。3)

物質(zhì)焓的絕對(duì)值H無法測(cè)定，生成焓是一種相對(duì)值，有些是實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，有些則是間接計(jì)算的。當(dāng)知道了各種物質(zhì)的生成焓，就可以容易地計(jì)算許多化學(xué)反應(yīng)的焓變。第6頁(yè)/共16頁(yè)

利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱求反應(yīng)熱

ΔfHｍ,2?=ΔrHｍ?

+ΔｆHｍ,1?或ΔrHｍ?

=ΔｆHｍ,2?

-ΔｆHｍ,1?標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),298K,反應(yīng)物標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),298K,產(chǎn)物ΔrHｍ?標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),298K,穩(wěn)定單質(zhì)ΔfHｍ,2?ΔfHｍ,1?第7頁(yè)/共16頁(yè)例1-2

利用標(biāo)準(zhǔn)生成焓，計(jì)算下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熱效應(yīng)：

Al2O3(s)+6HCl(g)=2AlCl3(s)+3H2O(g)

解

自附錄二中分別查出反應(yīng)中各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓（

）；注意各物質(zhì)的聚集態(tài)；代入數(shù)值時(shí)不要忘記各物質(zhì)化學(xué)式前的計(jì)量系數(shù)：

第8頁(yè)/共16頁(yè)Al2O3(s)+6HCl(g)=2AlCl3(s)+3H2O(g)

kJ/mol -1675.7-92.31-704.2-241.82

熱效應(yīng)為正值，表明該反應(yīng)吸熱；主要原因是生成物H2O為氣態(tài)，吸收了相當(dāng)數(shù)量的熱。=95.73kJ·mol-1kJ·mol-1第9頁(yè)/共16頁(yè)

1.2.3用燃燒熱求反應(yīng)熱

標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱(ΔｃHｍ?)：在1.013×105Pa下，1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)的熱效應(yīng)。

反應(yīng)物產(chǎn)物各種燃燒產(chǎn)物(反)(產(chǎn))（1-6）有機(jī)物燃燒時(shí)釋放出熱量，因此可以利用其標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱來求算反應(yīng)熱．第10頁(yè)/共16頁(yè)例:已知甲醇和甲醛的燃燒熱分別為726.64kJmol-1及563.58kJmol-1，求反應(yīng)

CH3OH(l)+1/2O2(g)→HCHO(g)+H2O(l)的反應(yīng)熱。解：

HCHO(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(l)（1）

rHq1

=563.58kJmol-1CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

（2）

rHq2

=726.64kJmol-1

（2）-（1）得：

CH3OH(l)+1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(l)

rHqm=726.64(563.58)=163.06kJmol-1第11頁(yè)/共16頁(yè)例

試?yán)脴?biāo)準(zhǔn)生成熱數(shù)據(jù)計(jì)算乙炔的燃燒熱解：乙炔燃燒反應(yīng)：

C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)fHqm/kJmol-1

226.8393.5285.3rHqm=2(393.5)+(285.3)(226.8)=1299.7kJmol-1

該反應(yīng)rHqm即表示1mol純乙炔在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下完全燃燒所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即乙炔的燃燒熱第12頁(yè)/共16頁(yè)

1.2.4從鍵能估算●鍵焓的概念化學(xué)變化過程只涉及參與反應(yīng)的各原子的部分外層電子之間的結(jié)合方式的改變，或者說發(fā)生了化學(xué)鍵的改組?；瘜W(xué)變化的熱效應(yīng)即來源于此。以此為線索，可提出反映化學(xué)鍵強(qiáng)度屬性的鍵焓的概念，用以計(jì)算反應(yīng)過程的焓變。●鍵焓的定義(鍵能)：在溫度T與標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，氣態(tài)分子斷開1mol化學(xué)鍵的焓變。通常用縮寫符號(hào)B.E.代表鍵焓。

例如：H2O(g)→H(g)+OH(g)ΔrHm?＝+502kJ?mol?1這里的鍵焓通常也叫鍵能(bondenergy)。因?yàn)樵诖祟惙磻?yīng)中焓變值是實(shí)驗(yàn)平均值，其誤差范圍較大，ΔH≈ΔE，常常把鍵焓、鍵能兩詞通用，數(shù)值也相同。第13頁(yè)/共16頁(yè)

某些物質(zhì)無法用ΔfHｍ?和ΔcHｍ?進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可采用比對(duì)反應(yīng)物和產(chǎn)物鍵能大小來估算反應(yīng)熱．

將反應(yīng)物的鍵能與產(chǎn)物的鍵能進(jìn)行比較，若產(chǎn)物的鍵能強(qiáng)，則產(chǎn)物比反應(yīng)物穩(wěn)定，反應(yīng)放熱。第14頁(yè)/共16頁(yè)

例：反應(yīng)：CO+2H2=CH3OH

反應(yīng)物有1個(gè)C-O鍵，2個(gè)H-H鍵