博文
卤素单质与氢化物键能的热力学计算一般方法
|
本文拟介绍卤素单质及卤化氢键能的热力学计算一般方法，并将计算结果与文献数据对比.
25℃标态下相关物质的标准摩尔生成焓（ΔfHθm）数据参照如下表1.
表1. 25℃标态下相关物质的标准摩尔生成焓（ΔfHθm）数据 [1]
| 物质 | F | Cl | Br | I |
气态原子 ΔfHθm(/kJ·mol-1) | 79.38 | 121.301 | 111.87 | 106.76 |
气态卤素单质 ΔfHθm(/kJ·mol-1) | 0 | 0 | 30.91 | 62.43 |
气态卤化氢 ΔfHθm(/kJ·mol-1) | -271.1 | -92.31 | -36.40 | 26.48 |
另：ΔfHθm(H,g,298.15K)=217.999/kJ·mol-1
1.卤素单质键能的热力学计算
1.1 卤素单质键能的热力学计算方法
卤素单质热分解反应通式参见如下式（1）：
X2(g)→2X(g) （1）
ΔrHθm,1=2ΔfHθm(X,g)-ΔfHθm(X2,g)=Eθ(X-X) （2）
式（2）中ΔrHθm,1代表式（1）的标准摩尔焓变；Eθ(X-X)代表卤素单质的键能.
1.2 卤素单质键能[Eθ(X-X)]
将表1数据代入式（2）可计算得到各卤素单质的键能；计算结果参见如下表2.
表2. 25℃标态下卤素单质的键能[Eθ(X-X)]数据
| 物质 | F2(g) | Cl2(g) | Br2(g) | I2(g) | |
Eθ(X-X) （/kJ·mol-1) | 热力学计算值 | 158.76 | 242.602 | 192.83 | 151.09 |
| 文献值 | 157.0 | 242.580 | 193.87 | 152.55 | |
2.卤化氢键能的热力学计算
2.1 卤化氢键能的热力学计算方法
卤化氢热分解反应参见如下式（3）：
HX(g)→H(g)+X(g) (3)
ΔrHθm,3=ΔfHθm(H,g)+ΔfHθm(X,g)-ΔfHθm(HX,g)=Eθ(H-X) （4）
式（4）中ΔrHθm,3代表式（3）的标准摩尔焓变；Eθ(H-X)代表卤化氢的键能.
2.2 卤化氢的键能[Eθ(H-X)]
将表1数据代入式（4）可计算得到各卤化氢的键能；计算结果参见如下表3.
表3. 25℃标态下卤化氢的键能[Eθ(H-X)]数据
| 物质 | HF(g) | HCl(g) | HBr(g) | HI(g) | |
Eθ(H-X) （/kJ·mol-1) | 热力学计算值 | 568.479 | 431.61 | 366.269 | 298.279 |
| 文献值 | 568.6 | 431.8 | 365.7 | 298.7 | |
3. 结果讨论
对比表2及表3中卤素单质与卤化氢键能的热力学计算值与文献值可知：两者误差基本可以忽略，表明
物质键能的热力学计算方法可行.
4. 结论
⑴Eθ(X-X)=2ΔfHθm(X,g)-ΔfHθm(X2,g)；
⑵Eθ(H-X)=ΔfHθm(H,g)+ΔfHθm(X,g)-ΔfHθm(HX,g).
参考文献
[1]Lide D R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89th ed, Chemical Co, 2008,17:2688
https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1384979.html
上一篇：二氧化碳分子成键特征研究
下一篇：离域大Π键的键级与分子键能探究
