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氯化物的热稳定性也是科研工作者较关注的问题之一. 本文拟采用热力学方法分别计算标态下碱金属与碱
土金属氯化物的热分解温度,并探究其实际操作意义.
热分解温度的热力学计算方法
碱金属、碱土金属氯化物的热分解反应通式参见如下式(1)及(2).
碱金属:
碱土金属:
“X与Y”分别代表碱金属与碱土金属.
依据热力学基本原理,298.15K标态下式(1)及(2)的标准摩尔焓变及熵变参见如下式(3)、(4)、
(5)及(6):
ΔrHθm,1=ΔfHθm(X,s)+1/2ΔfHθm(Cl2,g)-ΔfHθm(XCl,s)=-ΔfHθm(XCl,s) (3)
ΔrSθm,1=Sθm(X,s)+1/2Sθm(Cl2,g)-Sθm(XCl,s) (4)
ΔrHθm,2=ΔfHθm(Y,s)+ΔfHθm(Cl2,g)-ΔfHθm(YCl2,s)=-ΔfHθm(YCl2,s) (5)
ΔrSθm,2=Sθm(Y,s)+Sθm(Cl2,g)-Sθm(YCl2,s) (6)
另无机化学规定平衡时:
ΔrGθm(TC)≈ ΔrHθm(298.15K)-TC·ΔrSθm(298.15K)=0 (7)
式(7)中TC称氯化物的热分解温度,也称转变温度.
由式(7)可得:TC=ΔrHθm(298.15K)/ΔrSθm(298.15K) (8)
2. 相关热力学数据
25℃标态下相关物质的热力学性质参见如下表1及表2.
表1. 25℃标态下相关氯化物的热力学性质
物质 | ΔfHθm(kJ·mol-1) | Sθm(J·mol-1·K-1) |
LiCl(s) | -408.6 | 59.3 |
NaCl(s) | -411.2 | 72.1 |
KCl(s) | -436.5 | 82.55 |
RbCl(s) | -435.35 | 95.9 |
CsCl(s) | -442.8 | 101.18 |
BeCl2(s) | -490.4 | 75.81 |
MgCl2(s) | -641.3 | 89.63 |
CaCl2(s) | -795.4 | 108.4 |
SrCl2(s) | -828.9 | 114.9 |
BaCl2(s) | -855.0 | 123.67 |
表2. 25℃标态下相关单质的标准摩尔熵数据
3. 碱金属及碱土金属氯化物的热分解温度结果
25℃标态下碱金属及碱土金属氯化物热分解温度参见如下表3.
表3. 25℃标态下碱金属及碱土金属氯化物的热分解温度
名称 | LiCl(s) | NaCl(s) | KCl(s) | RbCl(s) | CsCl(s) | BeCl2(s) | MgCl2(s) |
热分解 温度(/K) | 3664 | 4533 | 4662 | 4712 | 4634 | 3129 | 3862 |
名称 | CaCl2(s) | SrCl2(s) | BaCl2(s) | ||||
热分解 温度(/K) | 4786 | 5082 | 5284 |
4. 结论
⑴随着分子量的增大,298.15K时碱金属(或碱土金属)氯化物的ΔfHθm值减小,Sθm值增大;
⑵25℃标态下碱金属及碱土金属氯化物热分解温度较高,无实际操作意义.
参考文献
[1]Lide D R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89th ed, Chemical Co, 2008,17:2688
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