【文章內容簡介】 kg 50 ℃ ： H苯（ l） =50 ℃ ： H苯（ g） =121kcal/kg, ? ?? ?? ?kmol/kJ18173kmol/??????????????????????10 ℃ ： H甲苯 (l)＝ 4kcal/kg 50 ℃ :H甲苯 (l)＝ 22kcal/kg 50 ℃ ： H甲苯 (g)＝ 118kcal/kg 苯 甲苯 4—8 溶解和混合過程 一、溶解熱和混合熱 積分溶解熱 —— 1摩爾溶質于恒溫恒壓下溶于 n 摩 爾溶劑中 ， 形成溶液時焓的變化 。 溶解及混合過程 ， 會伴隨有能量吸收或放出 ，這兩種過程的熱分別稱為溶解熱和混合熱 。 無限稀釋積分溶解熱 —— 1摩爾溶質于恒溫恒壓 下溶于無窮多的溶劑中 ， 形成溶液時焓 的變化 。 混合熱和溶解熱數(shù)據(jù)可查有關資料得到。 表 5－ 1（ P142）給出 25 ℃ 鹽酸、燒堿和硫酸溶液的積分溶解熱和積分混合熱。該表取純物質（純溶質和純溶劑）為基準（ 此時焓為零 ）。 BIAO 溶解熱和混合熱 也可選用 25 ℃ 純溶劑和一個指定的稀溶液為基準，可與前一種基準下的值進行換算。 如：氯化氫的水溶液（ n＝ 10molH2O/molHCl), 該溶液以 25 ℃ 純 HCl（ g）和純 H2O(l)為 基準的焓 求以 25 ℃ 純 H2O(l) 和極稀的 HCl溶液(n=106molH2O/molHCl)為基準時該溶液的焓 。 SH?(n=10)＝ 。 以 25186。C H2O為基準，（ 106－ 10） molH2O的焓為零，則上過程的焓變?yōu)橛?HCl含量為 1mol的極稀溶液變化為 10molH2O/molHCl溶液的焓差。 上問題可看為下面過程 : 純組分 1mol HCl 106molH2O 溶液 1molHCl 10molH2O + 106－ 10 molH2O（液） 25186。C 溶液 1mol HCl 106molH2O H?25186。C 25186。C )10( ?? nSH )( ??? nSH )n(S)10n(S HHH ??? ????? m olHCl/ )10n(S ??? ?查表 5－ 1得 m olHC l/ ?????題目所求 H＝ 。 ? ? molH ClkJH nS ??? ?? 二、溶解與混合過程的 能量衡算（略） 可知， nmolH2O/mol溶質的溶液的焓為： 以 25 ℃ 純溶劑和無限稀釋的溶液為基準： 溶液以 25 ℃ 純溶質和溶劑為基準 )n(HH S?? )(H)n(HHSS ?????對于溶解和混合過程的熱量衡算，可以列一進出口焓表，過程 H?即為所求 Q。 若過程物料有純溶質，則宜選擇 25186。C （或已知 SH?的其它溫度）溶質和溶劑作為計算焓的基準。 若進出口物料是稀溶液，則宜選擇 25186。C 無限稀釋的溶液和純溶劑為基準。 T不是 25186。C 時，其 H可按下法求之： )n(H S?? )(H)n(HHSS ?????（ 1）先由下兩公式求出 25186。C 的焓值： （ 2）再加上 25186。C至 t186。C 的焓變。 例題 鹽酸由氣態(tài) HCl用水吸收而制得，用 100 186。C 的 HCl（氣）和 25186。C的 H2O（液），生產(chǎn) 40 186。C、20％（質量） HCl水溶液 1000kg/h,問吸收設備應加入或移出多少熱量？ 解 （ 1）先作物料衡算，求出進料的物質量。 hmolhkmoln HCl /548 0/ %20230 0 ???? hmolhkmoln OH /444 00/ %80100 02????畫出物料流程圖 5480molHCl(g)/h, 100186。C 44400molH2O(l)/h, 25186。C 吸 收 塔 1000kg/h 20%(w)HCl 40186。C 5840molHCl/h 44400molH2O/h Q 基準進料有純溶質，且 25186。C 積分溶解熱已知，選取 25186。C 純 HCl（氣）和 H2O（液）為基準。出料的焓值。 molHClOmolHmolHClOmolHn 22 548 0444 00 ??由表 5－ 1 數(shù)據(jù)采用內插法求得 SH?? ?molHClkJH S/510?????????? 25186。C 至 40186。C 的焓變： 查得 20％鹽酸溶液的熱容為 )2540( ?????進料物料的焓值： 水進料溫度為基準溫度，其焓值為零。 molHClkJHHH s/????????? 查附錄用內插法求 HCl 的熱容 ? ?KmolkJC p H Cl./373400298400??????? ? m olHC l/ kJH HC l ＝＝進 ??能量衡算 ? ?kJ/h33566 1HnHnQ ???? ?＝＝－－＝進進出出過程需移出熱量為 335661kJ/h. 實際是設計下過程求 Q 321 HHHH ???????1000kg(l)25 ℃ 20%鹽酸 5480molHCl(g) 100 ℃ 44400H2O(液） 25 ℃ 5480molHCl (g)25 ℃ 44400H2O(液） 25 ℃ 1000kg(l)40 ℃ 20%鹽酸 H?1H?2H? 3H? 第四節(jié) 化學反應過程的能量衡算 4—9 反應熱及其表示 化學反應熱 —— 在等溫條件下 ， 不作非體積功時反應系統(tǒng)所吸收或放出的熱量 。 一、恒壓反應熱 ΔHr —— 恒溫恒壓下 ， 反應物按化學計量式完全反應 ，物料在反應前后的焓差 。 恒壓下若不作非體積功，則有 QP=ΔHr aA + bB cC + dD 討論反應熱時注意的幾點： （ 1）反應熱是對一定反應方程式而言，又叫 1反應 摩爾的反應熱，即各反應物反應的摩爾數(shù)和產(chǎn)物生成的摩爾數(shù)等于其相應的化學計量系數(shù)。 （ 2） 各反應物和產(chǎn)物的相態(tài) 相態(tài)不同， ΔHr不同 （ 3）各物質所處的狀態(tài) （溫度壓力濃度等均有影響） AAr nHH???? 二、恒容反應熱 ΔUr —— 在恒溫恒容條件下，反應物在溫度 T時按化學計量關系完全反應后的內能變化。 )( TUQ rV ?? 當氣體為理想氣體時 nRTTHPVTHTU rrr ????????? )()()()( ?? ?? 氣態(tài)反應物）氣態(tài)產(chǎn)物） (( iin ?? 5—10 反應熱的計算 ΔHr、 ΔUr的求 取僅取決于始終態(tài)。 （ 1）由標準生成熱 求取反應熱 標準生成熱 —— 在標準狀態(tài)下 （ 298K， 帕 ） 由穩(wěn)定單質生成 1摩爾化合物的恒壓反應熱 。 標準狀態(tài) —— 在溫度為 T,壓力為 純物質狀態(tài)稱為該物質反應的標準態(tài) （ 對氣體還應為具有理想氣體性質的純氣體 ） 。 標準反應熱 —— 在標準狀態(tài)下 ， 反應物在溫度 T按化學計量關系完全反應后所放出或吸收的熱量 能寫出所給物質的生成反應（例子）。 ?? ????? 反應物生成物 )()( 000 fiifiir HHH ??（ 2）由標準燃燒熱 00 rC HH ?? 求 標準燃燒熱 —— 298K， 1大氣壓下 ， 各種處于穩(wěn)定狀態(tài)的物質進行燃燒反應生成燃燒產(chǎn)物時的焓變 。 稀的水溶液）()()()()(2222HClClgSOSgNNlOHHgCOC?????對氯化物 ， 若無足夠的 H形成氯化氫 ， 則一般添加水作為反應物 00 , 2 ?? OHCH 如： （ 3）由標準燃燒熱求標準生成熱 根據(jù)蓋斯定律，由化學方程式組合根據(jù)由標準燃燒熱求標準反應熱 。 具體方法見例 5— 16和例 5— 17 。 會寫物質的燃燒反應。作業(yè)： C2H2Cl C2Cl4 CHCl3+1/2O2+H2O （ l） CO2+3HCl（稀的水溶液） CCl4+2H2O（ l） 2CO2+4HCl（稀的水溶液） ?? ????? 產(chǎn)物反應物（ iCiicir HH )()H000 ??例 5— 15 P147~148 4—11 化學反應過程的能量衡算 一、基準的選取 第一種基準 若已知標準反應熱 ， 可 取 298K， 基準 。 對非反應物可另選適當?shù)臏囟葹榛鶞? 求過程的 ΔH。 dTCHTpii ??2 98 nAR—— 過程中消耗或生成的 A的摩爾數(shù)（此數(shù)不一 定是進料或出料中 A 的摩爾數(shù)。） μA—— A的化學計量系數(shù)。 當過程中有多個反應時，上式應包含每個反應的 ArAR Hn?0?A—— 化學方程式中任意一種反應物或產(chǎn)物。 ? ?????? 輸入輸出 （ ))(0iiiiArAR HnHnHnH? 注意：每個反應只考慮一個反應物 ， nAR應 為相應反應消耗的 A 的量 ， μA應為相應反應物的化學計量系數(shù) 。 輸入輸出項中的 ni應包括所有的組分（如惰性物質）。 計算中注意單位的一致性。（如反應熱與熱容單位往往不同。） 取此反應在 25℃ ， 1atm的反應熱為 ΔHr =。 現(xiàn)有 25℃ 的 100molNH3/h和 200molO2/h連續(xù)進入反應器 ， 氨在反應器內全部反應 ， 產(chǎn)物于 300℃ 呈氣態(tài)離開反應器 。 如操作壓力 1atm，計算反應器應輸入或輸出的熱量 。 4NH3（ g） +5O2（ g） = 4NO（ g） +6H2O（ g） 例 5— 18氨氧化反應式為： 反 應 器 100molNH3/h200molO2/h 100molNO/h 150molH2O/h75molO2/h 25℃ 300℃ Q 解：取 100molNH3/h進料為計算基準 （ 單位時間 ） 由物料衡算得各個組分流率標于流程圖上 注意，積分式中溫度是用攝氏溫度還是熱力學溫度要由熱容與溫度關系而定。 ArAR Hn?0?=100 （ ） /4=22615kJ/h 選取第一種基準 ， 即取 298K， 及產(chǎn)物 NH O NO和 H2O的計算基準 。 由 求出各 Hi值。 ??3 0025dTCnHn piii 第二種基準 以組成反應物及產(chǎn)物的元素在 298K， 。 非反應物以任意適當?shù)臏囟葹榛鶞?。 =22615+（ ++） 0 =19700 kJ/h ? ?????? 輸入輸出 （ ))(0 iiiiArAR HnHnHnH? 第二種基準中的基準物質是組成反應物和產(chǎn)物的以自然形態(tài)存在的原子 。 這時反應物或產(chǎn)物的焓 H是各物質 298K的生成熱與由 298K變到其進出口狀態(tài)的顯熱和潛熱之和 。 過程總焓變?yōu)椋? 298K ， 1atm，元 素 298K， 1atm，化合物 T 進 （ T出 ）， P進 （P出 ）化合物 0298fH?ΔH i ?? ??? 輸入輸出 （ ))( iiii HnHnH例 5— 19 P151~153 看書后講解。 注意各化合物的 H計算應包含生成熱的值。 建議采用 P152表 5— 2形式計算 。 反應過