【正文】
, 即: ?rHm (正向反應(yīng) ) = ? ?rHm (逆向反應(yīng) ) ② Hess定律 反應(yīng)的熱效應(yīng)只與起始和終了狀態(tài)有關(guān),與變化途徑無(wú)關(guān)。 不管反應(yīng)是一步完成的,還是分幾步完成的,其熱效應(yīng)相同,當(dāng)然要保持反應(yīng)條件(如溫度、壓力等)不變。 Hess定律只對(duì)等容過程或等壓過程才完全正確。 應(yīng)用: 對(duì)于進(jìn)行得太慢的或反應(yīng)程度不易控制而無(wú)法直接測(cè)定反應(yīng)熱的化學(xué)反應(yīng),可以用赫斯定律,利用容易測(cè)定的反應(yīng)熱來(lái)計(jì)算不容易測(cè)定的反應(yīng)熱。 167。 Hess定律 例如:求 C(s)和 生成 CO(g)的反應(yīng)熱。 g)(O2已知 :( 1) ( 2) ( g )CO)(OC ( s ) 22 ?? g m,1r H?2212C O ( g ) O ( g ) C O ( g )??m,2r H?則 ( 1) ( 2) 得 ( 3) ( 3) C O ( g )g)(OC ( s )221 ?? m,3r H?m , 2rm , 1rm , 3r HHH ?????Hess定律 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓( standard molar enthalpy of formation) 在標(biāo)準(zhǔn)壓力下,反應(yīng)溫度時(shí),由最穩(wěn)定的單質(zhì)合成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一摩爾物質(zhì)的焓變,稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,用下述符號(hào)表示: fmH?( 物質(zhì),相態(tài),溫度) 例如:在 K時(shí) 221122H ( g, ) Cl ( g, ) H Cl( g, )p p p??1rm ( 298 .15 K) kJ m olH? ? ?HCl(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓: 1mf ( H Cl , g , 2 9 8 .1 5 K ) 9 2 .3 1 k J m o lH? ? ? ?? 生成焓僅是個(gè)相對(duì)值,定義 最穩(wěn)定單質(zhì)的焓值等于零 。 ? ? ? ?r m f m f m f m f m( C) 3 ( D ) 2 ( A ) ( E )H H H H H? ? ? ? ? ? ? ? ?B f mB( B )H? ?? ?3DCEA2 ???利用各物質(zhì)的摩爾生成焓求化學(xué)反應(yīng)焓變: 在標(biāo)準(zhǔn)壓力 p? 和反應(yīng)溫度時(shí)(通常為 K) 為計(jì)量方程中的系數(shù),對(duì)生成物取正值,反應(yīng)物取負(fù)值。 Bv反應(yīng)物)生成物) (( ??? mBfBmBfBmr HvHvH ?? ????或 鍵焓 在雙原子分子中,鍵焓與鍵能數(shù)值相等。在含有若干個(gè)相同鍵的多原子分子中, 鍵焓是若干個(gè)相同鍵鍵能的平均值 。 ? 鍵焓 ?鍵能 將化合物氣態(tài)分子的某一個(gè)鍵拆散成氣態(tài)原子所需的能量,稱為鍵的分解能即鍵能。顯然同一個(gè)分子中相同的鍵拆散的次序不同,所需的能量也不同,拆散第一個(gè)鍵花的能量較多。 鍵能與鍵焓 則 OH( g)的鍵焓等于這兩個(gè)鍵能的平均值 12 r m1rmH O ( g ) = H ( g ) + O H ( g ) H ( 1 ) 5 0 2 . 1 k J m o lO H ( g ) = H ( g ) + O ( g ) H ( 2 ) = 4 2 3 . 4 k J m o l ? ? ??? 例如:在 K時(shí),自光譜數(shù)據(jù)測(cè)得氣相水分子分解成氣相原子的兩個(gè)鍵能分別為: 1m1( O H ,g ) ( 5 0 2 .1 4 2 3 .4 ) k J m o l / 2 = 4 6 2 .8 k J m o lH ?? ? ? ?? 鍵焓 ?????BBmr H 生成物)反應(yīng)物) (( ??離子生成焓 因?yàn)槿芤菏请娭行缘模?、?fù)離子總是同時(shí)存在,不可能得到單一離子的生成焓。 所以,規(guī)定了一個(gè)目前被公認(rèn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn): 標(biāo)準(zhǔn)壓力下,在無(wú)限稀薄的水溶液中, H+的摩爾生成焓等于零。 其它離子生成焓都是與這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)比較的相對(duì)值。 1fm ( H C l ,g) kJ m olH ?? ? ? ?查表得 fm ( H , a q) 0H ?? ? ?規(guī)定: 1175. 14 kJ m ol ( 92. 30 kJ m ol )??? ? ? ? ? ?所以: fm ( Cl , a q )H ???116 7. 44 k J m ol ?? ? ?0a q ) },(H{f ??? ??mH kJ m ol ?? ? ?s o l m f m f m f m( 2 9 8 K ) ( H , a q ) ( Cl , a q ) ( H Cl ,g )H H H H??? ? ? ? ? ? ? ? ?2HOH C l ( g , ) H ( a q) C l ( a q)p ?????? ? ? ?燃燒焓 ?下標(biāo) “ c”表示 bustion。 ?上標(biāo) “ ? ”表示各物均處于標(biāo)準(zhǔn)壓力下。 ?下標(biāo) “ m”表示反應(yīng)進(jìn)度為 1 mol。 在標(biāo)準(zhǔn)壓力下,反應(yīng)溫度時(shí),物質(zhì) B完全氧化成相同溫度的指定產(chǎn)物時(shí)的焓變稱為 標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓 ( Standard molar enthalpy of bustion) 用符號(hào) (物質(zhì)、相態(tài)、溫度 )表示。 cmH?? 對(duì)于含有碳、氫、氧的有機(jī)化合物,其燃燒焓均指: 碳被氧化成 CO2 (g), 氫被氧化成 H2O (l), 若還含有 S, N 等元素,指氧化到 SO2 (g)、 N2 (g) , 手冊(cè)中有說明。 例如:在 K及標(biāo)準(zhǔn)壓力下: O ( l )2Hg)(2 C Og)(2OC O O H ( l )CH 2223 ???1rm kJ m olH? ? ? ?1c m 3( CH CO O H , l , 2 9 8 .1 5 K ) 8 7 0 .3 k J m o lH? ? ? ?則 顯然,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓的定義,所指定產(chǎn)物如 CO2(g), H2O(l)等的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓,在任何溫度 T時(shí),其值均為零。 利用燃燒焓求化學(xué)反應(yīng)的焓變 化學(xué)反應(yīng)的焓變值等于 各 反應(yīng)物 燃燒焓的總和 減去 各 產(chǎn)物 燃燒焓的總和 。 r m B c mB( 2 9 8 . 1 5 K ) ( B , 2 9 8 . 1 5 K )HH ?? ? ??例如:在 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下,有反應(yīng): l)(O2Hs)()( C O O C HO H ( l )2 C Hs)(C O O H )( 22332 ??? ( A) ( B) ( C) (D) 則 r m c m c m c m( A ) 2 ( B ) (C )H H H H? ? ? ? ? ?用通式表示為: )生成物,)反應(yīng)物,或 ((K)(BB??? mcBmcBmr HvHvH ???? ??利用燃燒焓求生成焓 用這種方法可以求一些 不能由單質(zhì)直接合成 的有機(jī)物的生成焓。 O H ( l )CHg)(Og)(2HC ( s ) 322 21 ???f m 3 c m c m 2( C H O H ,l ) ( C ,s) 2 ( H ,g )H H H? ? ? ? ?該反應(yīng)的反應(yīng)焓變就是 CH3OH(l)的生成焓,則: 例如:在 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下: c m 3 ( C H O H ,l )H?因?yàn)殪蕿闋顟B(tài)函數(shù),僅與狀態(tài)有關(guān),與過程無(wú)關(guān),所以: 167。 反應(yīng)焓變與溫度的關(guān)系 —— 基爾霍夫定律 dTCTH TT pmr ? ???? 21)( 1 反應(yīng)焓變值一般與溫度關(guān)系不大。如果溫度區(qū)間較大 ,在等壓下雖化學(xué)反應(yīng)相同,但其焓變值則不同。 T1: dD + eE + ??? fF + gG + ??? ?rHm(T1) T2: dD + eE + ??? fF + gG + ??? ?rHm(T2) ?H(1) ?H(2) ?rHm(T1) = ?H(1) + ?rHm(T2) + ?H(2) ?rHm(T2) = ?rHm(T1) – {?H(1) + ?H(2) } 反應(yīng)物)生成物) (( , ????B mpBB mpBpCvCvC式中, 基爾霍夫定律 根據(jù)熱容定義: ppCTH ??????? ??ppCTH ???????? ???dTCHd p? ??? )(故: 上式積分得: dTCTHTH TT p? ????? 21)()( 12 ?Cp也是溫度的函數(shù),只要將 Cp T的關(guān)系式代入,就可從一個(gè)溫度時(shí)的焓變求另一個(gè)溫度下的焓變。 如有物質(zhì)發(fā)生 相變 ,就要進(jìn)行 分段積分 。 167。 絕熱等壓反應(yīng) ? 非等溫反應(yīng) 實(shí)際反應(yīng)如果過快,例如,燃燒、爆炸反應(yīng),由于速度快, 來(lái)不及與環(huán)境發(fā)生熱交換 ,近似作為絕熱反應(yīng)處理,以求出火焰和爆炸產(chǎn)物的最高溫度。 注:反應(yīng)過程保持等外壓, ?H = Qp rmd =0, 0012D + E F + G( ) ( )ppQHd e f gT T x?????????已知? rm(1)H? rm(2)H??rm ( 2 9 8 . 1 5 K )D + E F + G( 2 9 8 . 1 5 K ) ( 2 9 8 . 1 5 K )Hd e f g????????根據(jù)狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì) r m r m r m( 1 ) ( 2 9 8 .1 5 K ) ( 2 ) 0H H H? ? ? ? ? ?可由 表值計(jì)算 rm ( 298 .15 K )H? fm ( 298 .15 K )H?1298rm ( 1 ) (pTH C T?? ?? 反應(yīng)物) d可求出 2rm 298( 2 ) (TpH C T?? ?? 生成物) d從而可求出 T2值 絕熱等壓反應(yīng)