化學反應熱效應的計算

討論熱效應前,要了解:熱化學方程式如rHm=-241.82kJ·mol-1H2(g)+

O2(g)

H2O(g)

298.15K100kPa12請問,上反應式注明了什么條件?1.注明反應的溫度、壓力等。

2.注明各物質的聚集狀態(tài)。3.同一反應,反應式系數(shù)不同,rHm不同

。rHm

=

-483.64kJ·mol-12H2(g)+O2(g)→2H2O(g)

4.正、逆反應的Qp的絕對值相同,符號相反。HgO(s)→Hg(l)+O2(g)rHm

=90.83kJ·mol-112Hg(l)+O2(g)→HgO(s)rHm

=-90.83kJ·mol-112

化學反應一般為敞口容器，即恒壓下反應，故討論化學反應焓變ΔH很重要。1.2.1利用蓋斯定律進行求算

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

不管化學反應是一步完成或是分幾步完成，過程中的熱效應總是相同的?；蛘哒f，總反應的熱效應等于各分反應熱效應之和。QA+B→G+HQ1↓↑Q2→C+D→下面是一個應用蓋斯定律計算熱效應的實際例子:例1-1：在恒壓(101.325kPa)和恒溫(298.15K)下，求下反應的熱效應:C(石墨)+1/2O2(g)=CO

(g)

試問,該反應的熱效應是否能用實驗測量得到?

采用何辦法來測算?根據(jù)蓋斯定律，我們可以設計如下反應途徑：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)測得Q=-393.51kJ·mol-1,Q2

=-282.98kJ·mol-11.2.2用標準摩爾生成熱求算

標準摩爾生成焓（標準生成熱）：在標準態(tài)下、298K時，由最穩(wěn)定的單質生成1mol化合物時的焓變，用ΔｆHｍ?表示．最穩(wěn)定的碳是?其中“ｆ”表示生成反應，m表示反應進度為1mol，其單位為kJ·mol–1。

例如，NaCl(s)、CaCO3(s)、NO(g)的標準生成焓

應分別是下述反應的標準焓變：=–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●關于生成焓的幾點注意：1)

穩(wěn)定態(tài)單質的生成焓ΔHf?

＝02)

生成焓并非一個新概念，而只是一種特定的焓變。3)

物質焓的絕對值H無法測定，生成焓是一種相對值，有些是實驗測定的，有些則是間接計算的。當知道了各種物質的生成焓，就可以容易地計算許多化學反應的焓變。

利用標準摩爾生成熱求反應熱

ΔfHｍ,2?=ΔrHｍ?

+ΔｆHｍ,1?或ΔrHｍ?

=ΔｆHｍ,2?

-ΔｆHｍ,1?標準狀態(tài),298K,反應物標準狀態(tài),298K,產物ΔrHｍ?標準狀態(tài),298K,穩(wěn)定單質ΔfHｍ,2?ΔfHｍ,1?例1-2

利用標準生成焓，計算下列反應的標準熱效應：

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

解

自附錄二中分別查出反應中各物質的標準生成焓（

）；注意各物質的聚集態(tài)；代入數(shù)值時不要忘記各物質化學式前的計量系數(shù)：

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

kJ/mol -1675.7-92.31-704.2-241.82

熱效應為正值，表明該反應吸熱；主要原因是生成物H2O為氣態(tài)，吸收了相當數(shù)量的熱。=95.73kJ·mol-1kJ·mol-1

1.2.3用燃燒熱求反應熱

標準摩爾燃燒熱(ΔｃHｍ?)：在1.013×105Pa下，1mol物質完全燃燒時的熱效應。

反應物產物各種燃燒產物(反)(產)（1-6）有機物燃燒時釋放出熱量，因此可以利用其標準摩爾燃燒熱來求算反應熱．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

CH3OH(l)+1/2O2(g)→HCHO(g)+H2O(l)的反應熱。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例

試利用標準生成熱數(shù)據(jù)計算乙炔的燃燒熱解：乙炔燃燒反應：

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rHqm即表示1mol純乙炔在熱力學標準態(tài)下完全燃燒所產生的熱效應，即乙炔的燃燒熱

1.2.4從鍵能估算●鍵焓的概念化學變化過程只涉及參與反應的各原子的部分外層電子之間的結合方式的改變，或者說發(fā)生了化學鍵的改組。化學變化的熱效應即來源于此。以此為線索，可提出反映化學鍵強度屬性的鍵焓的概念，用以計算反應過程的焓變。●鍵焓的定義(鍵能)：在溫度T與標準壓力時，氣態(tài)分子斷開1mol化學鍵的焓變。通常用縮寫符號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)。因為在此類反應中焓變值是實驗平均值，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。

某些物質無法用ΔfHｍ?和ΔcHｍ?進行計算時，可采用比對反應物和產物鍵能大小來估算反應熱．

將反應物的鍵能與產物的鍵能進行比較，若產物的鍵能強，則產物比反應物穩(wěn)定，反應放熱。

例：反應：CO+2H