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📜  焓变的测量

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:56:12.270000             🧑  作者: Mango

焓变的测量

在大多数情况下，称为量热法的实验技术用于评估焓和内能。量热法基于在浸入已知体积液体中的量热计中进行的温度测量方法。在该过程中释放的热量通常使用已知的液体热容量和热量计测量的温度变化来计算。

什么是焓？

在化学反应过程中释放或吸收焓或热能。 H 表示释放或吸收了多少能量。 H代表焓的变化，其中delta代表变化，以焦耳或千焦耳为单位。

要确定它，请使用以下表达式：

系统的能量是指其内部能量和在给定压力下保持恒定体积所需的能量。 PV是指在环境中为系统腾出空间所需的工作。

焓变的测量

使用恒压热量计（一种用于在恒压下检测化学过程中焓变化的仪器）进行计算可以直接测量 delta h 焓，因为 H 表示为恒压下的热流。这种设置非常适合研究在恒定大气压下溶液中发生的反应。在普通化学实验室中经常会遇到一种称为咖啡杯热量计的“学生”版本。商业热量计也采用类似的概念。它们仍可用于更小体积的解决方案，因为它们具有更高的隔热性，并且可以检测到小至 10 -6摄氏度的温度变化。

ΔHrn与热量的关系为：

ΔH r×n = q r×n = -q热量计= -mC s ΔT

∴ ΔH r×n = -mC s ΔT

咖啡杯热量计是恒压热量计的一个简单变体，由两个嵌套的泡沫塑料杯组成，这些杯用绝缘塞密封，以保持仪器与环境的热隔离。其中一个塞孔将用于搅拌器，用于混合反应物，另一个用于温度计，用于计算温度。

为了更好地理解如何计算焓变，请查看下面的示例。

在咖啡杯热量计中，将 5.03 g 固体氢氧化钾溶解在 100.0 mL 蒸馏水中，液体温度从 23.0 升至 34.7 摄氏度。该温度范围内水的平均密度为0.9969 g/cm 3 。单位为千焦耳/摩尔的 delta h 焓是多少？假设热量计只吸收少量热量，并且由于水的体积巨大，溶液的比热与纯水相同。

反应焓

  • 键解离焓：打破一摩尔分子之间的键所需的能量称为键解离焓。它以摩尔为基础进行详细说明。
  • 燃烧焓：当一摩尔物质在氧气存在下燃烧时，燃烧焓是放出或吸收的热量。
  • 形成焓：当一摩尔化合物以其通常的元素形式从其组成元素中产生时，产生的焓是放出或吸收的热量。
  • 原子化焓：将任何材料转化为气态原子所需的能量称为原子化焓。它表示为气态原子的摩尔数。
  • 升华焓：在 STP 时将一摩尔物质从固态转化为气态所需的热量称为升华焓。
  • 相变焓：当相变从一个相发生到另一个相时，相变焓是释放或吸收的标准焓。
  • 电离焓：孤立的气态原子失去基态电子所需的能量称为电离焓。
  • 溶液的焓：当一摩尔物质溶解在过量的溶剂中时，产生或吸收的热量称为溶液的焓（通常是水）。
  • 稀释焓：在恒定压力下与溶液中的组分稀释相关的焓变化称为稀释焓。它被定义为每单位质量或物质数量的能量。

测定无水硫酸铜 (II) 溶液焓变的详细技术-

  • 在干重容器中称量 3.90 克至 4.10 克无水硫酸铜 (II)。跟踪精确的重量至关重要。
  • 将 25 cm 3去离子水放入带有容量移液器的聚苯乙烯杯中并记录开始时的温度 (t=0)，然后启动计时器并在不断旋转液体的同时每分钟记录一次温度。
  • 在第四分钟，立即将粉末状无水硫酸铜 (II) 混合到聚苯乙烯杯中的水中，但不要记录温度。填充后重新称量称量瓶。
  • 每分钟搅拌聚苯乙烯杯中的溶液并记录温度，直到 15 分钟过去。
  • 绘制温度（在 y 轴上）与时间的关系图。绘制两条独立的最佳拟合线，一条连接加法前的点，一条连接加法后的点，将两条线外推到第四分钟。
  • 计算第四分钟的温度变化，根据您的图表，这应该是在添加固体后立即发生的。
  • 使用 q = m × c p × ΔT 计算能量变化 = 20 × 4.18 × ΔT
  • 将 q 除以添加的无水硫酸铜 (II) 的摩尔数，得到 ΔH溶液。

示例问题

问题1：如何测量焓变？

回答：

问题2：什么是焓变？

回答：

问题 3：焓在现实生活中意味着什么？

回答：

问题 4：简要解释测量燃烧焓的火焰量热法。

回答：

问题 5：解释三个反应焓。

回答：

问题6：焓和内能有什么关系？

回答：