标准摩尔生成焓单位变换
《标准摩尔生成焓》课件
总结和要点
1
定义和计算方法
了解标准摩尔生成焓的基本概念和计算
应用和影响因素
2
方法。
掌握标准摩尔生成焓的应用领域及影响
因素。
3
示例和意义
通过实例理解标准
通过标准摩尔生成焓的差值计算 反应的热变化。
能量转化
用于计算化学反应的能量转化过 程，帮助优化能源利用。
工程设计
在工程设计中，用于估计反应的 热效应，以确保工艺的可行性。
标准摩尔生成焓的影响因素
1 温度
温度的变化可以影响生成 焓值，不同温度下生成焓 有所差异。
2 化学反应类型
不同类型的化学反应，生 成焓的值也有所不同。
3 物质的状态
物质的不同状态（气体、 液体、固体）对生成焓值 有影响。
标准摩尔生成焓的示例
甲烷的生成焓
通过甲烷的标准生成焓示例，讲解生成焓的计算和应用过程。
氧气的生成焓
通过氧气的标准生成焓示例，展示生成焓在不同化学物质中的表现。
水的生成焓
通过水的标准生成焓示例，解释生成焓对于物质状态转变的作用。
标准摩尔生成焓的意义
通过热化学方程式和热量计等测量工具来计算得出。
标准摩尔生成焓的计算方法
1
标准生成焓公式
Δ H = Σ (νP × Δ H f(P)) - Σ (ν R × Δ H f(R ))
2
摩尔生成焓表
通过参考化学反应的生成焓表来获取生成焓数值。
3
化学键能
利用化学键的断裂和形成能量来计算生成焓。
标准摩尔生成焓的应用
第八节标准摩尔反应焓的计算
B为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取
正值。
二、 标准摩尔燃烧焓 和由标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓 1.标准摩尔燃烧焓
在标准压力下，反应温度时，1mol物质B与氧完全燃烧 成相同温度的指定氧化产物时的焓变。 用符号 c H m (物质、相态、温度)表示。
例如：在298.15 K及标准压力下：
T2
r Hm (T2 )
H (2)
r H m (T2 ) r H m (T1 ) {H (1) H (2)}
已知
H (1) dC p,m (D)dT eC p,m (E)dT
T1 T1
得 r H m (T2 ) r H m (T1 ) T rC p,mdT r C p,m BC p,m (B)
2.31 已知25℃甲酸甲酯的标准摩尔燃烧焓 Ө △cHm ( HCOOCH3,1)为-979.5 kJ· mol-1，甲酸 ( HCOOH,1) 、甲醇(CH3OH,1) 、水(H2O,1) 及二氧化 碳(CO2,g)的标准摩尔生成焓△f Hm分别为-424.72 kJ· mol-1，-238.66 kJ· mol-1，-258.83 kJ· mol-1及 -393.509 kJ· mol-1。应用这些数据求25℃时下列反应 的标准摩尔反应焓。 HCOOH(1) + CH3OH(1) = HCOOCH3(1) + H2O(1)
Ө △r Hm 三、
随 T 的变化 — 基希霍夫公式
1.Kirchhoff 公式 (反应物、产物在T1～T2温度范围内只发生p、V、T变化)
T1 :
T2 :
dD eE
H (1)
fF gG
fF gG
物理化学第三章2-8生成焓、燃烧焓、反应焓
＋
vBCP,m ( B)dT 298.15k B
T
T
令：rCP,m ( B) = BCP,m ( B)
B
rHm (T)=
rHm (298.15k)
＋ 298.15kΔ r CP,m ( B)dT
①
两边微分 d r H (T) △rCP,mdT
或 dΔ r H dT
m
m
②
Δ r C P ,m
①、②称作基希霍夫（Kirchhoff) 公式
7
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 = ΔH = 0 （恒压、绝热）
2) 爆炸反应的最高温度、最高压力 Qv = ΔU = 0 （恒容、绝热）
△ H1
25 ℃ PΘ CO2(g) : 1mol O2 : 2mol H2O(g): 2mol N2 : 4×0.79/0.21mol
△H1= x rHm(298.15k) △ H2=
T
nBCP,m ( B)dT 298.15k B
9
（H2，g） r Hm (T ) c Hm
T,P
H2 (g) 1 / 2 O2 (g) H2O(l)
（H2，g） r Hm (T ) c Hm
T, PΘ
f Hm （H 2O, l）
4
(2)
由标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
C2H5OH(l) + CH3COOH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l) + 5O2 (g) + 5O2 (g) rH m △ H1 4CO2(g) + 5H2O(l)
《标准摩尔反应焓的计算》课件
D21H = 0
t2， p2=p1 Ⅱ CO2(g) 1mol H2O 2mol O2 2mol N2 15.05mol
D31 H
D24 H
t3=25℃，Ⅲ 标准态
D
r
H
m
(298.15K )
CH4(g)1mol
t4= t3,标准态,Ⅳ CO2(g) 1mol H2O 2mol
O2 4mol
O2 2mol
)
mz C
⊙
P ,m
((MZ
,
)}dT
代入 式，积分形式为：
D
r
H
m
(T
)
D
r
H
m
(298.15K
)
T 298.15 K
D
r
C
⊙
P ,m
dT
①
式中
⊙
DrCP,m
⊙
BCP,m (B,)
微分形式为：
dD
r
H
m
(T
)
/
dT
⊙
D rCP,m
当D Cr p,m 0，表示标准摩尔反应焓不随温度变化。
单位：J·mol-1 (附录9,
P292)
依据：
DfHm(B, ) = 0
其中： B：单质； ：稳定相态
如：
D
f
H
m
(C
,
石墨,
T
)
0
D
f
H
m
(C
,
金刚石(或无定型),T
)
0
C(无定型) 2H2 ( g) CH4 ( g);
D
r
H
m
(T
)
标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓
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溴和汞的稳定单质为液态Br(l)和Hg(l)；
其余元素的稳定单质均为固体。
碳的稳定态为石墨，而非金刚石；
硫的稳定单质为正交硫即S（正交），而非单斜硫。
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
2.标准摩尔燃烧焓
定义：一定温度下化学计量数vB=-1的有机物质B与氧气进行
完全燃烧反应生成规定的燃烧产物时的标准摩尔反应焓，称 为物质B在该温度下的标准摩尔燃烧焓。
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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
3.标准摩尔反应焓随温度的变化——基希霍夫公式
r
H
m
(T2)Βιβλιοθήκη rH m
(T1)
T2 T1
rC
θ
p,m
dT
其中
r
Cθ p,m
vACpθ,m
(
A)
vBCpθ,m
(B)
vY
Cθ p,m
(Y
)
vZ
Cθ p,m
(Z
)
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 Hm rUm vB (g) RT
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
1.标准摩尔生成焓
定义：一定温度下由热力学稳定单质生成化学计量数vB=1的物
标准摩尔生成焓
3
1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程
自发过程和非自发过程都是可以进行的，区别在 于自发过程可以自动进行，而非自发过程需要借 助外力才能进行。
在条件变化时，自发过程和非自发过程可以发生 转化。如CaCO3的分解反应，在常温下为非自发 过程，而在910 ℃时，该反应可以自发进行。在 一定条件下，自发过程能一直进行到其变化的最 大程度，即化学平衡状态。
标准摩尔生成焓
4
1.化学反应的自发过程和熵变 （1）自发过程
焓变判据：
很多自发反应，其过程中都伴随有能量 放出，即有使物质体系能量降至最低的 趋势,如H2和O2化合生成水的过程。因此， 早在19世纪，人们就试图用反应的焓变 作为自发过程的判据，m 认为在恒温恒压 下， ∆rHӨ <0 时，过程能自发进行，反 之不能。
表达式中Pi 为该气体分压，当反应中各物质均处于标准 态时，Q=1，则∆rGm = ∆rGmӨ ，可用∆rGmӨ 来判断反应 的方向。但多数反应处于非标准态， ∆rGm ≠ ∆rGmӨ ,此 时，只有当I∆rGmӨI >40kJ·mol−1 时,才可以用∆rGmӨ判定 反应方向。 ∆rGmӨ < −40kJ·mol−1 一般反应能够正向自发进行 ∆rGmӨ > 40kJ·mol−1 一般正向非自发、逆向自发进行过程
标准摩尔生成焓
13
吉布斯（Gibbs）自由能
（1）Gibbs自由能
G =H─TS
上式中，H、T、S均为状态函数， 所以G也为状态函数，上式称吉布斯 函数或吉布斯自由能。
标准摩尔生成焓
14
吉布斯（Gibbs）自由能
（1）Gibbs自由能
G =H─TS
∆G=∆H─T∆S
2.11 标准摩尔反应焓的计算
6C(s)+3H2 (g)
∆f Hm{C6H6 (g)}
∆
r
H
m
= ∆f Hm{C6H6 (g)} −
3∆f
Hm{C2H2 (g)}
∑ =
ν
B∆f
H
m
(B)
B
标准摩尔燃烧焓
在标准压力下，反应温度 T 时，物质 B 完全氧化成
相同温度的指定产物时的焓变称为标准摩尔燃烧焓。
用符号
∆
c
H
m
(物质、相态、温度)表示。
C(s)
+
2H 2
(g)
+
1 2
O2
(g)
=
CH 3 OH(l)
∆f
H
m
(CH3OH,l)
=∆
c
H
m
(C,s)
+
2∆c
H
m
(H
2
,g)
−∆c
H
m
(CH
3OH,l)
自键焓估算反应焓变
键的分解能：将化合物气态分子的某一个键拆散成 气态原子所需的能量，称为键的分解能即键能，可 以用光谱方法测定。 键焓：在双原子分子中，键焓与键能数值相等。在 含有若干个相同键的多原子分子中，键焓是若干个 相同键键能的平均值。
∆rCp=,m 0, T ↑ , ∆r Hm不变(反应热与温度无关)
基尔霍夫Kirchhoff’s Law
绝热反应-非恒温反应
根据状态函数的特点，分步进行热力学计算：
p,T1 dD + eE ∆r Hm=Q p =0→ fF + gG
p,T2 = ?
∆H (1)
∆H (2)
标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的关系
标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的关系标准摩尔燃烧焓是指将一摩尔化合物完全燃烧所释放的能量，单位为焦耳/mol。
标准摩尔生成焓则是指在标准状态下，将一摩尔反应物生成一摩尔产物所吸收或释放的能量，单位也为焦耳/mol。
两者之间的关系可以通过焦化反应来解释。
焦化反应是指将有机物在缺氧条件下加热分解产生焦炭和一氧化碳等气体的反应。
由于焦化反应是一个燃烧过程，所以其反应热可以通过标准摩尔燃烧焓来计算。
同时，焦化反应也可以看成是将有机物转化为焦炭和一氧化碳的生成过程，因此其反应热也可以通过标准摩尔生成焓来计算。
具体来说，焦化反应的反应式为：
C6H6 → 6C + 3H2
该反应的标准摩尔燃烧焓为 -3930.1 kJ/mol，表示将一摩尔苯完全燃烧所释放的能量。
同时，该反应的标准摩尔生成焓为 326.7 kJ/mol，表示在标准状态下，将一摩尔苯分解为六摩尔碳和三摩尔氢气所吸收的能量。
可以看到，标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓的符号相反，这是因为燃烧是放热反应，而生成是吸热反应。
因此，可以得出结论：对于一个化学反应，其标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓之间的关系为相反数。
这一关系可以通过焦化反应来解释，同时也适用于其他化学反应。
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标准摩尔生成焓单位变换
标准摩尔生成焓单位变换
标准状况下的化学反应生成焓（ΔH°）是指在常压和25℃温度下，化学反应中所有废物和反应物资料的标准状态之下所发生的热效应。
生成焓可以告诉我们一个化学反应如何
消耗或释放能量，因此在化学中十分重要。
生成焓的单位是焦耳（J），但通常其值过大，因此常用单位为千焦耳（kJ）。
在进行热力学计算时，需要将个体物质的生成焓转化为摩尔生成焓（ΔH°m）。
摩尔生成焓的单
位为千焦耳每摩尔（kJ/mol）。
若要将个体物质的生成焓转化为摩尔生成焓，需要使用化学计量法进行计算。
化学计
量法是化学反应计算的基本原则，即基于反应平衡方程式和反应物质的化学计量数目计算
反应式中的物质的数量以及生成的产物。
将生成焓转化为摩尔生成焓时，需要将生成焓除以反应物质的摩尔数。
例如，一克硫
酸生成24.97焦耳的焓，若要将其转化为摩尔生成焓，需要首先确定硫酸的摩尔质量，即98 g/mol。
将1 g硫酸转化为摩尔数，即1g / 98 g/mol = 0.01020408 mol。
因此，将1
克硫酸的生成焓转化为摩尔生成焓的值为24.97 J / 0.01020408mol = 2447.16 kJ/mol.
在进行化学计算时，我们还需要将单位从千焦耳（kJ）转换为焦耳（J）或其他单位。
常用的换算关系包括：
1 kJ = 1000 J
1 kJ/mol = 1000 J/mol
1 kcal = 4.184 kJ
1 kcal/mol = 4.184 kJ/mol
需要注意的是，在进行单位转换时应进行足够的精度保留，以确
保计算结果的准确性。
在热力学计算中，精确性尤其重要，因为微小的计算误差可能会导致不稳定的结果和不正
确的结论。
因此，在进行单位转换时，应使用精确的数字并避免舍入误差。
总而言之，将个体物质的生成焓单位转化为摩尔生成焓单位是化学计算中的基本原则。
了解单位转换关系和计算方法是进行热力学计算的重要前提，这有助于确保实验和计算结
果的准确和可靠。