余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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氯化物的热分解温度探究

已有 4097 次阅读 2023-4-25 17:27 |系统分类:教学心得

        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.

  1. 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:image.png 

    碱土金属:image.png 

    “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,1fHθm(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,2fHθm(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:TCrHθm(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)-408.659.3
NaCl(s)-411.272.1
KCl(s)-436.582.55
RbCl(s)-435.3595.9
CsCl(s)-442.8101.18
BeCl2(s)-490.475.81
MgCl2(s)-641.389.63
CaCl2(s)-795.4108.4
SrCl2(s)-828.9114.9
BaCl2(s)-855.0123.67

表2. 25℃标态下相关单质的标准摩尔熵数据

                                       image.png

 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)

3664453346624712463431293862
名称CaCl2(s)SrCl2(s)BaCl2(s)



热分解

温度(/K)

478650825284



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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