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📜  不同类型反应的焓

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:10.289000             🧑  作者: Mango

不同类型反应的焓

热力学是一个物理学领域，研究热、功和温度之间的关系，以及它们与能量、熵以及物质和辐射的物理性质的关系。热力学的四个原理调节这些量的行为，它们使用可量化的宏观物理量提供定量描述，但可以使用统计力学根据微观元素进行描述。热力学是科学和工程的一个分支，涵盖了广泛的主题，包括物理化学、生物化学、化学工程和机械工程，以及气象学等其他复杂领域。

不同类型反应的焓

系统的焓是其内能与压力和体积的乘积。它也被称为热含量。也就是说，

焓的绝对值无法计算，因为它是一个状态函数。另一方面，与过程相关的焓变化 (ΔH) 可以精确测量并由公式提供。

ΔH = H产品- H rectants

= H p – H r

如果 ΔV 是在恒定温度和压力下反应中的体积变化，则焓的变化将等于内能变化 (ΔE) 和膨胀或收缩所做的功之和。那是正确的。

ΔH = ΔE + P × ΔV

伴随化学过程的焓或焓变化以多种方式表示，具体取决于反应的性质。这些将进一步探索。

生成焓

形成焓是当一摩尔化合物由其组成部分制成时发生的焓变化。 ΔHf 是它的符号。例如，硫化亚铁和乙炔的生产焓可以表示为：

Fe(s) + S(s) → FeS(s) ΔH f = –100.41kJmol –1

2C(s) + H 2 (g) → C 2 H 2 (g) ΔH f = 222.3kJmol –1

标准生成焓

化合物的标准生产焓定义为当所有组分都处于标准状态（298k 和 1 个大气压）时，从其元素中产生一摩尔化合物时发生的焓变。 ΔH ∘ f是它的符号。按照惯例，所有元素在其标准状态下的标准生产焓取为零。

来自标准生成焓的标准反应焓

我们可以使用各种反应物和产物形成的标准焓值来计算标准条件下的反应焓。标准反应焓等于产物形成焓减去反应物形成焓。

ΔH ∘ = [生成物的标准总热] - [反应物的总标准生成热]

ΔH ∘ = ΔH ∘ f （产物）– ΔH ∘ f （反应物）

让我们考虑一个普遍的反应：

aA + bB → cC + dD

标准反应焓由下式给出

ΔH ∘ = ΔH ∘ f （产物）– ΔH ∘ f （反应物）

= – [a × ΔH ∘ f (A) + b × ΔH ∘ f (B)]

燃烧焓

燃烧焓是当一摩尔物质在过量的空气或氧气中完全燃烧时系统焓的变化。 ΔH c是它的符号。甲烷燃烧的焓见于以下反应：

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O(l) ΔH c = –890.3kJmol –1

溶液焓

当材料溶解在溶剂中时，焓变很普遍。当溶液中发生反应时，必须解决反应物和产物溶液的焓。溶液的焓是当一摩尔物质在特定温度下溶解在特定量的溶剂中时发生的焓变化。

当一摩尔硫酸铜溶于水生成一摩尔溶液时，吸收的焓为78.5kJ/mol。如果溶液被进一步稀释，焓会再次变化。如果我们继续稀释流体，我们将达到进一步稀释没有热效应的程度。这种情况被称为无限稀释状态。为了避免在我们的定义中包含溶剂的量，我们必须纳入无限稀释的概念，可以表述如下：当一摩尔化学物质溶解在溶剂中以进一步稀释时发生的焓变化对焓没有影响。溶液的焓也可以表示为：

KCl(s) + H 2 O(l) → KCl(aq) ΔH = –18.4kJmol –1

MgSO 4 (s) + H 2 O(l) → MgSO 4 (aq) ΔH = –84.8kJmol –1

中和焓

中和焓是当一克当量的酸被一克当量的碱中和时系统焓的变化，反之亦然。中和焓可以用下面的例子来证明。

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H 2 O(l) ΔH = –57.1kJmol –1

根据数据，强酸和强碱的中和焓为–57.1kJmol –1 ，无论使用哪种酸或碱。已经使用电离理论正确描述了这种模式。当我们在稀溶液中混合等量的任何强酸和碱时，我们会得到 HA 和 BOH。

H + (aq)+A – (aq)+B + (aq)+OH – → A – (aq)→(aq)+B + (aq)+H 2 O(l) ΔH = –57.1kJmol –1

忽略等式两边存在的离子，我们得到

H + (aq)+OH – (aq)→H 2 O(l) ΔH = –57.1kJmol –1

因此，中和酸和碱的焓与从氢和氢氧根离子生成水的焓相同。当弱酸或弱碱被强碱或强酸中和时，中和焓在–57.1kJmol –1之间变化很大。

水化焓

水合焓定义为当一摩尔无水盐与所需摩尔数的水结合生成水合盐时发生的焓变化。

熔化焓

熔化焓是当一摩尔固体物质在其熔点下转化为液态时发生的焓变化。考虑一摩尔冰在 0 ∘ C 或 273 ∘ F 的熔点下融化。以下是对该过程的描述：

H 2 O冰(s)→H 2 O水(l) ΔH=6.0kJmol –1

在此过程中，总共吸收了 6.0kJmol –1的焓。可以使用它们的融合值来比较不同物质之间的分子间力的大小。随着物质融合焓的增加，分子间作用力的大小也会增加。

汽化焓

这个过程总共消耗 6.0kJmol –1的焓。根据不同物质的融合值，我们可以比较它们之间分子间作用力的大小。随着物质融合焓的增加，分子间作用力的大小也会增加。

H 2 O水(l)→H 2 O蒸汽(g) ΔH=40.6kJmol –1

升华焓

升华是将固体转变为气态而不首先变成液体。它发生在低于固体熔点的温度下。升华焓是当一摩尔固体在低于其熔点的温度下直接转化为气态时发生的焓变化。例如，碘的升华焓为 62.4kJmol –1 。可以写成：

I 2( s) → I 2 (g) ΔH = 62.4kJmol –1

转变焓

转变焓是当一摩尔元素从一种同素异形体状态变为另一种同素异形体状态时发生的焓变化。例如，金刚石向无定形碳的转变可以表示为

C金刚石→C无定形ΔH = 13.8kJmol –1

键焓

两个原子之间建立键会导致能量释放。当链路被切断时，吸收相同数量的能量。打破一摩尔物质中某种类型的所有键所需的平均能量称为键能。因此，HH 键的键能等于破坏一摩尔气体中所有键所需的能量。它以千卡/摩尔或千焦/摩尔表示。例如，HH 键的键能为 433 kJ/mol –1或 103.58 kcal/mol –1 。以下是几种常见键的键能：

 Bond Bond Energy
Cl–Cl243 kJmol–1
O–O 499.0 kJmol–1
C–H414.0 kJmol–1
O–H460.0 kJmol–1

示例问题

问题1：什么是焓，它的类型是什么？

回答

问题 2：焓的种类有哪些？

回答

问题 3：根据标准生成焓，我们如何计算标准反应焓？

回答

问题4：什么是中和焓？

回答

问题5：什么是键焓？

回答

问题6：什么是汽化焓？

回答