2-8标准摩尔反应焓的计算
2-8标准摩尔反应焓的计算
★ 8C (石墨) + H2(g)
cHm(石墨)
C6H5 · 2H3(g) C
cHm(H2,g)
cHm(C6H5· 2H3,g) C
8CO2 (g)+ 4H2O(l)
v
B
B
O O O O f H m (B, β, T ) f H m (C6 H5 C2 H3 , β, T ) r H m (T ) vB c H m (B, β, T ) B
CO + ½O2(g) = CO2(g)
r H m f H m (CO2)
H2(g) + 0.5O2(g) = H2O (g)
c H m(CO,g)
r H m f H m (H2O,g) c H m (H2,g)
2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l)
12
★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)
13
例2.8.1： 已知25 ℃时：
c Hm (C2H5OH, l) 1366.8kJ mol1
H2O(l) -285.83 H2O(g) 33.58
CO2(g) -393.51 CO2(g) 37.10
H2(g) 0 H2(g) 28.82
CH4(g)
Cp, m /J· -1· -1 35.31 mol K
已知298.15K时，水的摩尔蒸发焓为44.01kJ· -1 mol
22
方法一——设计过程 T1 =1000K T2=298.15K
标准摩尔生成焓计算
标准摩尔生成焓计算摩尔生成焓是指在标准状态下，1摩尔物质生成的焓变化。
在化学反应中，摩尔生成焓是一个重要的热力学参数，它可以帮助我们了解化学反应的热力学性质。
计算摩尔生成焓需要考虑反应物和生成物的热化学性质，以及反应的热力学过程。
本文将介绍如何计算标准摩尔生成焓，以及计算中需要考虑的一些关键因素。
首先，计算标准摩尔生成焓需要知道反应物和生成物的热化学性质。
这些性质包括标准生成焓、标准反应焓、标准燃烧焓等。
其中，标准生成焓是指在标准状态下，1摩尔物质生成的焓变化；标准反应焓是指在标准状态下，反应进行的焓变化；标准燃烧焓是指在标准状态下，1摩尔物质完全燃烧生成的焓变化。
这些性质可以通过实验数据或者计算方法得到。
其次，计算标准摩尔生成焓还需要考虑反应的热力学过程。
在化学反应中，反应物和生成物之间会发生化学键的断裂和形成，这会伴随着能量的吸收或释放。
因此，我们需要考虑反应中化学键的能量变化，以及反应物和生成物之间的相互作用。
这些因素可以通过热力学原理和实验数据来确定。
最后，计算标准摩尔生成焓的方法可以通过以下步骤进行：1. 确定反应的化学方程式，包括反应物和生成物的化学式和摩尔数。
2. 根据反应物和生成物的热化学性质，计算反应的标准焓变化。
3. 根据热力学原理，考虑反应中化学键的能量变化和相互作用，得到反应的标准摩尔生成焓。
在实际计算中，我们还需要考虑温度、压力等因素对反应的影响，以及化学反应的放热或吸热特性。
因此，计算标准摩尔生成焓需要综合考虑多种因素，进行准确的计算和分析。
总之，标准摩尔生成焓是化学反应热力学性质的重要参数，它可以帮助我们了解化学反应的热力学过程。
计算标准摩尔生成焓需要考虑反应物和生成物的热化学性质，以及反应的热力学过程。
通过综合考虑多种因素，我们可以准确地计算标准摩尔生成焓，从而更好地理解化学反应的热力学特性。
希望本文的介绍可以帮助大家更好地理解标准摩尔生成焓的计算方法，同时也希望大家在化学反应研究中能够更加深入地了解热力学性质，为化学领域的发展做出更大的贡献。
标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓课件
通过实例演示如何利用标准摩尔 生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标
准摩尔反应焓。
培养学生运用热力学数据进行化 学计算的能力。
适用范围
01
本课件适用于化学、化工、材料 等相关专业的大学生及研究生。
02
对于从事化学研究、生产及教育 的科研人员、工程技术人员及教 师等也具有一定的参考价值。
CHAPTER 02
标准摩尔燃烧焓
在标准状态下，1mol物质完全 燃烧生成稳定氧化物时的反应 焓变。
计算标准摩尔反应焓
利用标准摩尔生成焓或标准摩 尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓 。
实验步骤
准备试剂和设备、测定反应物 和生成物的质量、测量温度变
化、计算反应焓变。
数据记录与处理
数据记录
记录实验过程中各物质的质量、温度变化等关键数据。
标准摩尔生成焓和标准 摩尔燃烧焓计算标准摩
尔反应焓课件
CONTENTS 目录
• 引言 • 标准摩尔生成焓 • 标准摩尔燃烧焓 • 标准摩尔反应焓 • 影响因素分析 • 实验验证及数据处理 • 结论与展望
CHAPTER 01
引言
目的和背景
阐述标准摩尔生成焓和标准摩尔 燃烧焓的概念及其在化学反应中
数据处理
利用公式计算标准摩尔反应焓变，进行数据分析和整理 。
结果分析与讨论
结果分析
对比实验值与理论值，分析误差来源及 可能原因。
VS
讨论
探讨影响实验结果的因素，提出改进实验 方法和数据处理方式的建议。
CHAPTER 07
结论与展望
主要结论总结
标准摩尔生成焓与标 准摩尔燃烧焓是计算 标准摩尔反应焓的基 础。
标准摩尔燃烧焓
定义与概念
标准摩尔反应焓
标准摩尔反应焓摩尔反应焓是描述化学反应中物质的热力学性质的一个重要参数，它可以用来计算化学反应的热效应。
在化学反应中，反应物和生成物之间的摩尔反应焓差值可以告诉我们反应过程中释放或吸收的热量。
通过实验测定反应前后的温度变化，结合摩尔反应焓的计算，可以帮助我们了解反应的热力学特性，对于工业生产和实验室研究都具有重要意义。
摩尔反应焓的计算通常使用热化学方程式和热化学数据来完成。
在标准状态下，1摩尔物质在标准温度（298K）和标准压力（1atm）下的摩尔反应焓被定义为标准摩尔反应焓（ΔH°）。
标准摩尔反应焓是化学反应中热效应的一种参考值，它可以帮助我们比较不同反应的热力学性质。
对于气态物质的摩尔反应焓，通常使用燃烧反应和生成反应来进行计算。
在燃烧反应中，一摩尔物质完全燃烧生成CO2和H2O，而在生成反应中，一摩尔物质生成的过程可以用来计算其摩尔反应焓。
通过实验测定反应前后的焓变，结合反应物和生成物的摩尔数，可以计算出标准摩尔反应焓。
对于固态和液态物质的摩尔反应焓，通常使用溶解反应和物质转化反应来进行计算。
在溶解反应中，一摩尔物质在溶液中的溶解过程可以用来计算其摩尔反应焓，而在物质转化反应中，一摩尔物质转化成另一种物质的过程也可以用来计算其摩尔反应焓。
通过实验测定反应前后的焓变，结合反应物和生成物的摩尔数，可以计算出标准摩尔反应焓。
总之，标准摩尔反应焓是描述化学反应热力学性质的重要参数，它可以帮助我们了解反应过程中的热效应。
通过实验测定和计算，我们可以得到不同反应的标准摩尔反应焓，从而比较不同反应的热力学特性。
在工业生产和实验室研究中，摩尔反应焓的计算具有重要意义，可以为我们提供重要的参考信息。
标准摩尔生成焓计算
标准摩尔生成焓计算摩尔生成焓是化学过程中一个重要的物理量，它描述了在标准状况下，1摩尔化合物生成的焓变化。
在化学工程、热力学等领域中，摩尔生成焓的计算具有重要的意义。
本文将介绍如何计算标准摩尔生成焓，以及一些常见化合物的标准摩尔生成焓数值。
首先，我们来看一下标准摩尔生成焓的定义。
标准状况是指在压力为1标准大气压，温度为298K（25摄氏度）下的状态。
摩尔生成焓是指在标准状况下，1摩尔化合物生成的焓变化，通常用ΔH°表示。
ΔH°的单位是千焦耳/摩尔（kJ/mol）。
计算标准摩尔生成焓的方法通常是利用热力学数据表中的数据。
对于一般的化学反应aA + bB → cC + dD，其标准摩尔生成焓的计算公式为：ΔH° = cΔH°(C) + dΔH°(D) (aΔH°(A) + bΔH°(B))。
其中，ΔH°(A)、ΔH°(B)、ΔH°(C)、ΔH°(D)分别表示反应物A、B和生成物C、D的标准摩尔生成焓。
在实际计算中，我们需要查阅热力学数据表，找到反应物和生成物的标准摩尔生成焓的数值，代入上述公式进行计算即可得到该化学反应的标准摩尔生成焓。
下面，我们来看一些常见化合物的标准摩尔生成焓数值。
以氧气（O2）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）为例，它们的标准摩尔生成焓分别为0kJ/mol、-285.8kJ/mol、-393.5kJ/mol。
这些数值反映了这些化合物在标准状况下生成时释放或吸收的热量。
除了单一物质的标准摩尔生成焓，我们还可以计算化学反应的标准焓变。
对于一个化学反应，其标准焓变ΔH°可以通过反应物和生成物的标准摩尔生成焓之差来计算。
这个过程也是利用热力学数据表中的数据，根据反应物和生成物的标准摩尔生成焓计算出反应的标准焓变。
总结一下，标准摩尔生成焓是描述化学反应在标准状况下的焓变化的物理量，计算方法是利用热力学数据表中的数据，根据反应物和生成物的标准摩尔生成焓来计算。
标准摩尔反应焓
标准摩尔反应焓摩尔反应焓是指在一定条件下，反应物之间发生化学反应时，所释放或吸收的热量。
标准摩尔反应焓是指在标准状况下，1摩尔反应物在反应中所释放或吸收的热量。
标准状况是指温度为298K（25℃），压强为1atm，物质的浓度为1mol/L。
标准摩尔反应焓可以通过实验测定得到，也可以通过热力学数据计算获得。
在化学反应中，摩尔反应焓的计算是非常重要的。
它可以帮助我们了解反应的热力学特性，预测反应的热效应，指导工业生产中的化学反应过程等。
在实际应用中，我们经常需要计算和利用标准摩尔反应焓来解决问题。
计算标准摩尔反应焓的方法有多种，其中一种常用的方法是利用热力学数据进行计算。
热力学数据包括了各种物质在标准状态下的热力学性质，如标准生成焓、标准反应焓等。
通过这些数据，我们可以利用化学方程式和热力学定律来计算标准摩尔反应焓。
另外，实验测定也是确定标准摩尔反应焓的重要手段。
通过实验，我们可以测定反应前后系统的热量变化，从而得到反应的热效应。
通过实验测定得到的标准摩尔反应焓可以与理论计算结果进行对比，验证计算的准确性。
在工程实践中，我们经常需要利用标准摩尔反应焓来指导化工生产。
例如，在工业生产中，通过计算反应的标准摩尔反应焓，可以确定反应的热效应，从而确定反应的放热或吸热特性。
这对于控制反应过程、提高生产效率具有重要意义。
总之，标准摩尔反应焓在化学领域具有重要的意义。
它不仅可以帮助我们理解化学反应的热力学特性，还可以指导工程实践中的化学反应过程。
通过理论计算和实验测定，我们可以准确地获得标准摩尔反应焓的数值，为化学工程领域的发展和应用提供重要支持。
2.9-标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
注意：
此温度及标准压力下 稀有气体的稳定单质为单原子气体 He(g)，Ne(g)，Ar(g)，Kr(g)，Xe(g)，Rn(g); 氢，氧，氮，氟，氯的稳定单质为双原子气体 H2(g)，O2(g)，N2(g)，F2(g)，Cl2(g)； 溴和汞的稳定单质为液态Br(l)和Hg(l)；
r H m vB c H m ( B)
B
此式表明：在一定温度下有机化学反应的标准摩尔反应焓， 等于同样温度下反应前后各物质的标准摩尔燃烧焓与其化学 计量数的乘积之和的负值。
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
注意： 室温下C的规定燃烧产物CO2(g)， H的燃烧产物为H2O(l)， N的燃烧产物为N2(g)。 其它物的燃烧产物S的燃烧产物为SO2(g)， Cl的燃烧产物为一定组成的盐酸水溶液HCl(aq)等 等。
p69
2.8 由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
4. 恒容反应热与恒压反应热之间的关系
没有气态物质参加的凝聚态之间的化学反应： Q U H 有气态物质参加的化学反应： r H m rU m vB ( g ) RT B 其中
vB ( g )
CO2(g):1mol N2(g):15.05molH2O( g):2mol
100kPa，298K
H1
O2(g)：2mol
CO2(g):1mol N2(g):15.05molH2O( g):2mol H2
B
为气态反应物及气态产物化学计量数之和，显然
vB ( g ) 0
B
时
时
r H m rU m
摩尔反应焓定义
摩尔反应焓定义
摩尔反应焓是一种物理化学概念，指物质从稳定态转变到另一稳定态所需要的能量。
它可以用来衡量一个化学反应的热力学效益。
摩尔反应焓定义：摩尔反应焓(ΔHrxn)是一种特殊的物理化学量，指当一定物质由反应前的稳定态转变到反应后的稳定态时所需要的
所有能量。
它表示物质从反应前的稳定态到反应后的稳定态之间所需要消耗掉的能量。
它可以通过反应前反应后的焓值(molar
enthalpies of reactants and products)之差计算出来：ΔHrxn = ∑ΔHfproducts - ∑ΔHfreactants
其中，ΔHf表示某一物质的标准摩尔焓(standard molar enthalpy of formation)，表示将这种物质从原子状态到标准状态（即标准状态下的1 mol）所消耗的能量。
二、摩尔反应焓的应用
1、摩尔反应焓可以用来检验某一化学反应的热力学效益，并估
算反应的热力学特性。
2、摩尔反应焓可以用来决定一定物质在何种状态下是最稳定的
状态，以及判断反应是否是可逆反应还是不可逆反应。
3、摩尔反应焓可以用来计算反应的逆温，即反应温度的大小。
4、摩尔反应焓可以用来估算反应中物质的形态转变，确定物质
是否可以以可逆的方式进行反应。
5、摩尔反应焓可以用来检测物质的形态变化，判断物质是否存
在化学可逆反应。
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B
B
12
★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)
13
例2.8.1： 已知25 ℃时：
c H m (C 2 H 5 O ,l)H 13 .k 8 6 m J 6 1ol
CH4(g) H2O(g) CO2(g) H2(g)
Δf
H
m
/kJ·mol-1
-74.81
-241.82 -393.51
0
C p, m /J·mol-1·K-1 35.31
33.58 37.10 28.82
20
T =1000K C 4 ( g ) H 2 H 2 O ( g ) C 2 ( g ) O 4 H 2 ( g )
10
C(石墨) + ½O2(g) = CO(g)
rHm f Hm (CO,g) cHm(石墨,s)
CO + ½O2(g) = CO2(g)
rHm f Hm (CO2) cHm(CO,g)
H2(g) + 0.5O2(g) = H2O (g)
rHm f Hm (H2O,g) c Hm (H2,g)
fH m C2O ,g39.53k1J m1 ol fH m H 2Ol , 28.85k3J m1 ol
求液态乙醇在25 ℃时的标准摩尔生成焓。
fH m C 2H 5OH l ,
14
解: 乙醇的燃烧反应为：
C 2 H 5 O H 32 ( O ( g 2 l) )C 2 ( g 3 O ) 2 O H(l)
= -241.82kJ·mol-1·K-1
25
4. 非恒温反应过程热的计算举例
状态函数法：设计包含298.15 K、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:
1) 燃烧反应的最高火焰温度 Qp ΔH0 （恒压、绝热）
2) 爆炸反应的最高温度、最高压力
QV ΔU0
（恒容、绝热）
26
① 燃烧反应的最高火焰温度
rC pm , C Bpm ,B,
C p m ( C ,2 , g ) 4 O C p m ( H ,2 , g ) C p m ( C , 4 , g ) 2 H C p m ( H ,2 O , g )
= 49.91J·mol-1·K-1
r H m ( 2.1 9 K ) 5 8ν B fH m ( B ,2.1 9 K ) 5 8
H 22 lgH m 2 ( va H p m )
H3 r H m ( 2.1 9 K ) 5 8ν B fH m ( B ,2.1 9 K ) 5 8
B
H 4 C p , m (2 C , g 4 C p ) , m O (2 , g H ( T 1 ) T 2 )
aC p,m(A)bC p,m(B)]dT
rHm (T1)TT12rCp,mdT
18
rH m (T 2) rH m (T 1)T T 12rC p,m dT
基希霍夫定律
其中， rC p ,m B C p ,m (B , )
drHm (T) dT
问题：若反应焓不随
rCp,mT变化，表明？
注：①T1~T2间不能有相变
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；
19
例2.8.1：求1000K下，下列反应的
Δr
H
m
C 4 ( g ) H 2 H 2 O ( g ) C 2 ( g ) O 4 H 2 ( g )
已知各物质在298.15K下的热力学数据：
即为该物质B( )在温度T 时的标准摩尔燃烧焓
c
H
m
（β，T）
单位:
kJmo1l
6
“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 CO（ 2 g，）而不是 含H元素：完全氧化产物为 H2O（，l） 而不是 含S元素：完全氧化产物为 SO（ 2 g） ，而不是 含N元素：完全氧化产物为 N（2 g） 含Cl元素:完全氧化产物为 HCl(aq)
r H m ( 1K 0 ) 0 H 1 0 H 2 H 3 H 4 ..
.
. 23
方法二
例：求1000K下，下列反应的
r Hm
CH4(g) + 2H2O(g) = CO2(g(g)
f Hm /kJ·mol-1 -74.81
H2O(l) CO2(g) -285.83 -393.51
H2SO（ 4 l） 在298.15 K的标准摩尔生成焓对应如下反应的焓变：
H 2 ( g ) S ( 正 ) 2 O 2 ( g 交 ) 2 . 1 9 K , 标 5 8 H 准 2 S 4 ( l 态 ) O
2
•没有规定温度，一般298.15 K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。
rH m
gG + hH T, p
H 1
稳定产物 T, p
H 2
9
rHm H1H2
( a c H m ,A b c H m ,B ) ( g c H m ,G h c H m ,H )
Δ rH m ν B Δ c H m (B )
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。
2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l)
rHm f Hm (H2O,l) cHm (H2,g)
11
(3)标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧反应焓间的相互关系：
rHmθ
fHm cHm
★ 8C (石墨) + H2(g)
说明： fHm： 指生成 1 mol 产物
cHm ：燃烧 1 mol 反应物 rHm ：按计量式进行的反应
§2-8 标准摩尔反应焓的计算
基础热数据：标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓
1. 标准摩尔生成焓 standard molar enthalpy of formation
（1）定义
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
CH4(g)
C p, m /J·mol-1·K-1 35.31
H2O(g) 33.58
CO2(g) H2(g) 37.10 28.82
已知298.15K时，水的摩尔蒸发焓为44.01kJ·mol-1
22
方法一——设计过程
T1 =1000K C 4 (H g 2 H 2 O ) C (2 ( g O g 4 ) H 2 ) (g)
rHm= fHm(C6H5·C2H3) C6H5 ·C2H3(g)
cHm(石墨)
cHm(H2,g)
cHm(C6H5·C2H3,g)
8CO2 (g)+ 4H2O(l)
v B f H m O ( B , β , T ) f H m O ( C 6 H 5 C 2 H 3 , β , T ) r H m O ( T ) v B c H m O ( B , β , T )
B
f H m C 2 , g 2 f O H m H 2 O g f H m , C 4 , g H
= 164.94kJ·mol-1
Δ r H m ( T ) Δ r H m ( 2.1 9 K ) 5 8 Δ r C p m ( , T 2.1 9 )5 8
= 199.97kJ·mol-1
rHm(T2)
gG(γ)+hH(δ) T2,标准态
H1
H 2
aA(α)+bB(β)
T1,标准态
r
Hm(T1)
gG(γ)+hH(δ) T1,标准态
17
rHm(T2) rHm(T1)H1 H2
rHm (T1)TT21[aCp,m(A)bCp,m(B)]dT TT12[gCp,m(G)hCp,m(H)]dT rHm (T1)TT12[gC p,m(g)hC p,m(H)
21
若在温度区间 T1 到T2 范围内，反应物或产物有相变化
例2.8.2：求1000K下，下列反应的
Δr
H
m
CH4(g) + 2H2O(g) = CO2(g) + 4H2(g)
已知298.15K，下列热力学数据：
CH4(g)
Δ
f
H
m
/kJ·mol-1
-74.81
H2O(l) CO2(g) H2(g) -285.83 -393.51 0
Δ f H m（β，T） 单位: kJmo1l
1
稳定单质：O2, N2, H2(g)，Br2(l) C(石墨)，S(正交) (s)
自身 f Hm 0
CO（ 2 g）在298.15 K的标准摩尔生成焓对应如下反应的焓变：
C ( 石 ) O 2 墨 ( g ) 2 .1 9 K , 5 标 8 准 C 2 ( 态 g ) O
Δ rH m ν BΔ fH m (B )
为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取
B
正值。
5
2. 标准摩尔燃烧焓 Standard molar enthalpy of combustion
（1）定义
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
CO（g） H2O（g） SO（ 3 g）
显然，规定的指定产物不同，焓变值也不同，查表
时应注意。298.15 K时的燃烧焓值有表可查。