由生成热计算反应热
（三）由标准摩尔生成焓计算反应热
热力学规定：在指定的温度下，由稳定单质 生成1mol物质 B 时的焓变，称为物质 B 的摩尔生 成焓。用符号“∆fHm ”表示，单位为kJ· mol-1。 f：表示生成（formation）
fHm （最稳定单质）= 0
并规定：指定的稳定单质的标准摩尔生成焓为零。
= H2O（l，298.15K，p ）
ΔfHm （H2O，l，298.15K，p ）= –285.8kJ· mol-1 继续
如果设想化学反应从最稳定单质出发，经不同途径形 成产物，如下图：
稳定单质
H f m 产物）
产物
r H m
H f m（反应物）
反应物
根据Hess定律：
H H （产物） = （反应物） + H f m f m r m
H r H m = f m （产物）– f Hm （反应物）
继续
例：利用298.15K时，有关物质的ΔfHm 数据，求算 下列反应在298.15K的ΔrHm ， 4NH3（g）+ 5O2（g） = 4NO（g）+ 6H2O（l） 解：查附表得到298.15K时：
f Hm ( NH3 , g) 45.9kJ mol1
f Hm ( NO, g) 91.3kJ mol1
f Hm (O2 , g ) 0
f Hm (H2O, l ) 285.8kJ mol
1
ΔrHm =4 ΔfHm (NO,g)+6 ΔfHm (H2O,l) － 4 ΔfHm （NH3，g) △rHm =4×91.3+6×(－285.8) －4×(－45.9) =－1166(kJ· mol-1) 返回
继续
如果一种元素有几种结构不同的单质，只有一种是稳 定单质。 如：碳有石墨和金刚石，稳定单质是石墨；
磷有红磷和白磷，白磷是稳定单质；
O2和O3，O2是稳定单质。 例如：H2O（l）的标准摩尔生成焓ΔfHm （l， 298.15K）是下列生成反应的标准摩尔焓变： H2（g，298.15K，p ）+ 1/2O2 （g，298.15K，p ）
反应热的计算公式反应物减生成物
反应热的计算公式反应物减生成物自古以来，反应热就是许多化学过程的重要参数。
它既可以描述化学反应的活力，也可以预测反应的最终产物。
反应热可以用一个简单的计算公式来表示，其中反应物明确表示出来，而生成物则经过计算获得。
今天，我们着重来讨论这个计算公式如何用来计算反应物中应减少哪些物质以得到反应最终产物。
反应热计算公式说明，可以用反应物减去生成物来计算反应热。
首先，我们必须确定反应物和生成物的分子量，并确定反应的终点温度。
然后，将反应物的分子量乘以反应的最终温度，并减去生成物的分子量乘以反应的最终温度，就可以得到反应的热量。
可以将这个热量乘以反应的物质的总量即可得到反应的热量。
例如，当碱性氰化物反应时，反应物氰化物和氢氧化钠的分子量分别为62.03和40.02，反应的终点温度为25℃。
此时可以计算出反应的热量：62.03×25 - 40.02×25 = 1562.75J/mol。
这就是反应的热量。
这个计算公式也可以用来计算加热的量，如果有足够的反应物，反应的热量将会改变反应的最终产物，反应物中需要减少的物质也就清楚了。
可以将反应物中需要减少的物质乘以反应物的热量来计算需要减去的物质量。
例如，一个反应物中氯氧化钠的分子量为58.44，碱性氰化物的分子量为62.03，反应的最终温度为52℃，根据上述计算公式，可以计算出反应热量为-4381.12J/mol。
那么，如果将此反应中的氯氧化钠减少1 mol，则反应热量将减少58.44×(-4381.12)＝-255.99kJ。
这样一来，就可以知道反应物中应减少多少物质以得到反应最终产物。
反应热的计算公式是一个强有力的工具，它能够帮助我们更加准确地预测化学反应的结果，还可以确定反应物中应减少哪些物质以得到反应最终产物。
它对预测反应产物的积极作用，也有助于调节反应的活性。
因此，反应热的计算公式受到化学工程师的高度重视，在许多反应中都得到了广泛的应用，从而让反应过程更加安全、精确、有效。
2.2.6 利用物质的标准摩尔生成焓计算反应热
2.2.6 利用物质的标准摩尔生成焓计算反应热(Calculate the Enthalpy of Reaction using Standard Enthalpy of Formation)
利用物质的标准摩尔生成焓计算反应热(Calculate the Enthalpy of Reaction using Standard Enthalpy of Formation)
2CO(g) + O2(g) Δ rH m ㊀ 2CO2(g)
ΔrHm1㊀ ΔrHm2㊀
ΔrHm3㊀
2C(石,s)+2O2(g)
ΔrHm3; ΔrHm㊀
ΔrHm1㊀ = 2 ΔfHm㊀(CO, g), ΔrHm2㊀ =ΔfHm㊀(O2, g),
ΔrHm3㊀ = 2 ΔfHm㊀(CO2, g)
ΔrHm㊀=2ΔfHm㊀(CO2, g)-ΔfHm㊀(O2, g)-2ΔfHm㊀(CO, g)
利用物质的标准摩尔生成焓计算反应热(Calculate the Enthalpy of Reaction using Standard Enthalpy of Formation)
2CO(g) + O2(g) Δr Hm ㊀2CO2(g)
ΔrHm㊀=2ΔfHm㊀(CO2, g)-ΔfHm㊀(O2, g)-2ΔfHm㊀(CO, g)
利用物质的标准摩尔生成焓计算反应热(Calculate the Enthalpy of Reaction using Standard Enthalpy of Formation)
在一定温度下，化学反应的标准摩尔焓变等于同温度下反应 前后各物质的标准摩尔生成焓与其化学计量数的乘积之和。
利用物质的标准摩尔生成焓计算反应热(Calculate the Enthalpy of Reaction using Standard Enthalpy of Formation)
10 由标准生成热计算反应热
根据盖斯定律，反应⑤的反应热为： △rHΘm,5 = （6△rHΘm,3+6△rHΘm,4）－
（△rHΘm,1+6△rHΘm,2）
基础化学
△rHΘm,1可理解为在指定温度及压力下，1mol C6H12O6(s)的焓值与单质石墨、氢及氧的焓值之差。
如果将稳定单质石墨、氢及氧的焓值规定为零， 则△rHΘm,1即为生成物C6H12O6(s)（相对于这些单 质）的生成焓（或生成热）。其余三种物质的生成 热也以此类推可定义。
基础化学
显然，其中的O2(g)是稳定单质，实际 上其生成反应并没有发生，故稳定单质的生 成热为零。从上例可见，反应式⑤ 的热效 应可由式中相关物质的生成热算出。为使实 验数据有统一的标准，有必要引出标准生成 热的概念。
基础化学
标准生成热(standard heat of formation) 是指在给定温度及标准压力下，由稳定单质 生成1mol物质的生成反应的热效应，用符 号△fHΘm(B,T)表示，下标“f”表示生成， B表示此物质，T表示反应温度。标准生成 热△fHΘm（298K）的数据见书末附表。
基础化学
所谓稳定单质是指在给定的温度和压力下 能够稳定存在的单质。如在298K、pΘ下， O2(g)、 H2(g) 、C(石墨)、S（斜方）、Br2(l)、 Hg(l) 等等均为稳定单质；而Br2(g)、O2(l)、 C(金刚石)、S(单斜)等等都不是稳定单质。
在定义标准生成热时，规定稳定单质的标 准生成热为零。
△rHΘm（298K）=∑υB△fHΘm(B,298K)
基础化学
例题： 反应 2C2H2(g)+5O2(g) = 4CO2(g)+2H2O(l)
在标准态及298.15K下的反应热效应为△rHΘm（298K） = -2600.4kJ·mol-1 。已知相同条件下，CO2(g)和 H2O(l)的标准生成热分别为–393.5 kJ·mol-1 和– 285.8 kJ·mol-1。
化学反应热的计算公式
化学反应热的计算公式1.根据反应物与生成物的生成焓之差计算反应热：热力学第一定律表明，在恒定压力下，化学反应的反应热与化学反应物与生成物的焓变有关。
如果我们可以精确测量反应物与生成物的生成焓，就可以通过它们的差值计算反应热。
生成焓（也称为摩尔生成焓）是指在标准状态下，物质生成的过程中所吸收或放出的热量。
通常使用反应热的标准状态为298 K和1 atm的压力。
反应热（ΔH）的计算可以通过化学方程式中物质的化学键能和生成焓之间的关系来进行。
计算公式如下：ΔH=Σ（生成物的摩尔生成焓）-Σ（反应物的摩尔生成焓）其中，Σ表示对所有物质求和，生成焓为正值当物质吸热，为负值当物质放热。
例如，对于以下反应：2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)可以通过查阅化学数据手册获得反应物和生成物的生成焓值：ΔH=2ΔHf(H2O)-2ΔHf(H2)-ΔHf(O2)2.根据燃烧热计算反应热：燃烧热（也称为标准燃烧焓）是指物质完全燃烧所释放的热量。
对于燃烧反应，反应热可以直接通过燃烧热进行计算。
燃烧热是物质在燃烧过程中生成的水和二氧化碳释放的热量。
计算公式如下：燃烧热=（燃烧生成的水的摩尔数）×ΔHf(H2O)+（燃烧生成的二氧化碳的摩尔数）×ΔHf(CO2)其中，ΔHf(H2O)和ΔHf(CO2)为水和二氧化碳的摩尔生成焓，可以从化学数据手册中获取。
需要注意的是，计算反应热时必须考虑反应物和生成物之间的摩尔比例关系。
在上述计算燃烧热的公式中，根据燃烧反应的化学方程式确定了生成水和二氧化碳的摩尔比例。
总之，计算化学反应热可以通过求取反应物与生成物的生成焓差异或利用燃烧热进行。
这两种方法都需要了解化学反应方程式和化学数据手册中提供的物质摩尔生成焓。
通过计算化学反应热，我们可以更全面地了解化学反应的热力学性质，对于化学反应的研究和工业应用具有重要意义。
[工学]AspenPlus应用基础-反应器
![[工学]AspenPlus应用基础-反应器](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/3b6687a018e8b8f67c1cfad6195f312b3069eb7a.webp)
以上两个反应的反应热各是多少？
RYield——产率反应器
性质：根据每一种产与输入物流间的产 率关系进行反应,只考虑总质量平 衡,不考虑元素平衡.
包含两种反应器.
1、化学计量反应器〔RStoic〕 Stoichiometric Reactor
2、产率反应器〔RYield〕 Yield Reactor
RStoic — 化学计量反应器
性质：按照化学反应方程式中的计量关 系进行反应,有并行反应和串联反 应两种方式,分别指定每一反应的 转化率或产量.
Aspen Plus 使用方法
Models for Reactors 反应器模块 <I>
反应器模块的类别
分为三大类七种反应器：
1. 生产能力类反应器〔2种〕 2. 热力学平衡类反应器〔2种〕 3. 化学动力学类反应器〔3种〕
生产能力类反应器
由用户指定生产能力,不考虑热力学 可能性和动力学可行性.
RYield —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
1、操作条件 <Operation Conditions> <1> 压力； <2> 温度/热负荷
2、有效相态 <Valid Phases> 汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
RYield —— 产率
定义RStoic中进行的每一个化学反应 的编号、化学计量关系、产物生成速率 或反应物转化率.并指明计算多个反应的 转化率时是否按照串联反应方式计算.
反应热的计算
1、浓硫酸和氢氧化钠固体反应生成1mol水时，放出的热量一定大于57.3kJ（浓硫酸稀释和氢氧化钠固体溶解时都会放出热量）
2、醋酸和氢氧化钠溶液反应生成1mol水时，放出的热量一定小于57.3kJ（醋酸电离会吸热）
3、稀硫酸和氢氧化钡溶液反应生成1mol水时，放出的热量一定大于57.3kJ（SO42-和Ba2+反应生成的BaSO4沉淀会放热）
-116
练习3：[2018年全国II卷]CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+
O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
练习：下列各组热化学方程式中，△H1>△H2的是（ ）①H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H1 H2(g)+I2(g)=2HI(g) △H2②C2H4O2(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H1 C2H4O2(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H2③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H1 Na2O(s)+H2O(l)=2NaOH( aq) △H2④2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) △H1 2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(g) △H2A.②③ B.①④ C.①② D.③④
+247
3.利用燃烧热求反应热
热力学第一定律
物理化学卡片(一) 热力学第一定律一、理想气体状态方程 pV = nRT 混合理想气体 p i V = n i RT (分压) pV i = n i RT(分体积)二、热力学第一定律 ∆U = Q + W辅助函数焓H H = U + PV热容P p T H C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= VV T U C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=理想气体热容C p, m – C v, m = R 单原子 C v, m = 3/2RC p, m / C v, m = γ 双原子 C v, m = 5/2R非线性多原子 C v, m = 3R1、理想气体∆U 、Q V 计算 ∆U = Q V =⎰) T -(T C ndT C n 12m V, 常数 m V,C m V,∆H 、Q P 计算 ∆H = Q P =⎰) T -(T C ndT C n 12m P, 常数 m P,C m P,膨胀功计算 W = ⎰⎰PdVdV P可逆 外等温可逆 2112P P lnnRT V V lnnRT W -=-=恒外压 W = -p 外 ( V 2 – V 1 )真空膨胀、等容 W = 0 绝热 W =∆U 终态温度计算绝热可逆pV γ = 常数TV γ-1 = 常数 常数Tp-1=γγ绝热恒外压 )T p p T R()T T (C 112212m V,--=-2、非理想气体节流膨胀 焦－汤系数 Hp T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=μ ∆U 计算 ∆U =⎰⎰⎰⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+ dT C dV V U dT C V TV 恒容∆H 计算∆H =⎰⎰⎰⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+ dT CdP P H dT C P TP 恒压 C p,m = a + bT + cT 2 或 C p,m = a + bT + c/T 2 (查表 )三、热化学1、∆r H 、∆r U 关系 ∆r H m = ∆r U m + ∆(pV) 凝聚体系 ∆r H m ≈ ∆r U m 有气体存在 ∆r H m = ∆r U m + ∆nRT ∆n = ∑n 产物 – ∑n 反应物Q P = Q V + ∆nRT （只计算气体）2、反应进度ii n ν∆=ξ3、反应热∆r H m 计算由生成热计算 ∆r H ︒m =∑ν∆f H ︒m （ν：计量系数，反应物为负） 由燃烧热计算 ∆r H ︒m =–∑ν∆ c H ︒m由键焓估算 ∆r H ︒m =∑(n ∆H ︒键焓, m ) 反应物–∑(n ∆H ︒键焓, m ) 产物 4、温度对反应热的影响 微分式 P Pm r C T )H ( ∆=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∆∂定积分 ∆r H m,2 = ∆r H m,1＋⎰∆C P dT∆C P =∑νi C p, m∆C P 为常数∆H 2 = ∆H 1 + ∆C P ( T 2 – T 1 )∆C P 不为常数 查表积分。
13级 无机化学(一)-期中考试试题及答案
《无机化学》期中试卷-参考答案一．简答题：（40分）1. 下列四种水溶液（1）0.2 mol·dm --3KCl ；（2）0.1 mol·dm -3C 12H 22O 11；（3）0.25 mol·dm -3NH 3；（4）0.04 mol·dm -3BaCl 2 按凝固点由高到低应该如何排列？答：（2）（4）（3）（1）分子或离子（质点）浓度越大，凝固点越低2.下列两个反应在298K 和标准态时均为非自发反应，哪一个在高温时仍为非自发反应?(1) HgO (s) === Hg (l) +21O 2 (g) (2) 2 N 2 (g) + O 2 (g) === 2 N 2O (g)答：反应 (2) 在高温时仍为非自发反应，因为该反应为熵减反应。
3.试举例说明在什么情况下θr m H ∆、θf m H ∆ 和θc m H ∆的数值相等。
答：符号θf m H ∆ 表示的是某温度下，由处于标准状态的各种元素的指定单质生成标准状态的1mol 某纯物质时的热效应。
符号θc m H ∆表示的是在100 kPa 的压强下1mol 物质完全燃烧时的热效应。
完全燃烧在热力学上有严格的规定，碳的燃烧产物为CO 2 (g)，氢的燃烧产物是H 2O (l)，氮、硫、氯的燃烧产物分别为N 2 (g)，SO 2 (g) 和HCl (aq)。
如：1mol H 2(g)完全燃烧反应H 2 (g) +21O 2 (g) === H 2O (l) 的θr m H ∆、θf m H ∆ 和θc m H ∆在数值上相等，即该反应的焓变等于H 2 (g)的标准摩尔燃烧焓，也等于H 2O (l)的标准摩尔生成焓，即2θc m ,H (g)H ∆= 2θf m,H O (l)H ∆ = θr m H ∆注意：如果上述反应的产物是H 2O (g)，则2θc m ,H (g)H ∆≠2θfm,H O (l)H ∆ 因为H 2 (g) 完全燃烧的产物应是液态H 2O ，而不是气态H 2O 。
化学反应热效应的计算
1.5 化学反应热效应的计算1.5.1 状态函数法计算恒压与恒容反应热——赫斯（Hess ）定律不管恒压或恒容化学反应是一步完成还是分几步完成，它们的热效应相同。
这就是赫斯定律，其本质为状态函数法。
如：)NaCl()(Cl 21)Na(2s g s =+（1）-1298mol kJ 00.411⋅-=∆ H是下面三个反应之和：)NaOH()O(H )Na(2s l s =+ （2）-1298mol kJ 89.140⋅-)HCl()(Cl 212g g =+ （3）-1298mol kJ 31.92⋅-=∆H)O(H)NaCl()NaOH()HCl(2l s s g +=+ （4）-1298mol kJ 80.177⋅-=∆ H第一个反应的热效应也是后三个反应的热效应之和：－411.00=(－140.89)+(－92.31)+(－177.80)赫斯定律是赫斯在1840年从实验中总结出来的，当时热力学第一定律还未发现。
热力学第一定律发现之后，这个定律就成了热力学第一定律的必然结果了，因恒压热效应H ∆和恒容热效应U ∆都是状态函数，它们只与体系的始末态有关，而与具体途径无关。
1.5.2 热化学数据的建立及应用 （1） 化合物的生成焓定义:一定温度，由标准状态下最稳定的单质生成标准状态下指定相态的1mol 化合物的焓变，叫该化合物的标准生成焓，用符号f H ∆表示（下标f 来自formation ）。
如标态下：)(H C )(3H ),C(6662g g s =+石墨1H ∆ （1）标态下：)(H C )(H ),C(2222g g s =+石墨2H ∆ （2）那么)(H C ,66g f H ∆= 1H ∆)(H C ,22g f H ∆=2H ∆什么是最稳定的单质呢？如25℃，1atm.下，碳有石墨、无定型及金刚石三种相态，其中只有石墨是最稳定的相态，故生成反应中当涉及到最稳定的单质碳时必须是石墨。
化学反应与能量 1.3 化学反应热的计算
目 录
• 化学反应热基本概念 • 化学反应热计算原理及方法 • 典型化学反应热计算实例分析 • 误差来源及减小误差措施 • 化学反应热计算在工业生产和环境保护中应用
01 化学反应热基本概念
反应热定义及分类
反应热定义
在化学反应过程中，系统吸收或 释放的热量称为反应热。
中和反应是酸和碱反应生成盐和水的反应，其热 力学基础是反应物和生成物的热力学数据。
中和热的测定方法
通过量热计测定反应前后的温度差，从而计算出 中和热。
3
中和热计算实例
以强酸强碱的中和反应为例，通过已知的热力学 数据和实验测定的温度差，可以计算出中和热。
沉淀溶解平衡反应热计算
01
沉淀溶解平衡的定义和热力学基础
在一定条件下，由最稳定单质生成 1mol某化合物的反应焓变称为该化合 物的生成焓。
对于同一物质，其生成焓与燃烧焓之 和等于该物质的标准摩尔焓。
燃烧焓定义
在一定条件下，1mol某物质完全燃烧 生成稳定氧化物时的反应焓变称为该 物质的燃烧焓。
盖斯定律在反应热计算中应用
盖斯定律内容
在条件不变的情况下，化学反应 的热效应只与始态和终态有关，
化学反应热计算在碳捕集和储存方面的应用
利用化学反应热计算可以确定碳捕集和储存的潜力和方式，实现碳的捕集、转化和储存， 降低大气中二氧化碳的浓度，减缓全球气候变化。
未来发展趋势预测
化学反应热计算与人工智能技术的结合
随着人工智能技术的不断发展，未来可以将化学反应热计算与人工智能技术相结合，实现 更加精准、高效的能量转化和回收利用。
改进数据处理方法
采用更合适的数学模型或计算 方法处理数据，提高数据处理