燃燒熱

燃燒熱

燃燒熱是指物質與氧氣進行完全燃燒反應時放出的熱量。它一般用單位物質的量、單位質量或單位體積的燃料燃燒時放出的能量計量。燃燒反應通常是烴類在氧氣中燃燒生成二氧化碳、水並放熱的反應。燃燒熱可以用彈式量熱計測量,也可以直接查表獲得反應物、產物的生成焓再相減求得。

基本介紹

  • 中文名:燃燒熱
  • 外文名:combustion heat
  • 單位:Kj/mol
  • 熱量:物質與氧氣完全燃燒
  • 熱值:低熱值、高熱值、總熱值
  • 所屬學科:化學
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定義

在25℃,100kPa時,(舊的標準態壓力為1 atm=101 kPa,即1標準大氣壓,新的標準態壓力改為1 bar=100 kPa。北京大學出版社,《普通化學原理(第四版)》85頁註解1)1 mol純物質完全燃燒生成穩定的化合物時所放出的熱量,叫做該物質的燃燒熱,單位為kJ/mol。

要點

1.規定在101 kPa壓強,測出反應所放出的熱量,因為壓強不定,反應熱數值不相同。
2.規定可燃物物質的量為1 mol。(具有可比性)
3.規定必須生成穩定的氧化物的原因是,即使是等量的純物質在等壓強情況下,與不同氣體燃燒釋放出的熱量不同,例如 Mg(s) 在 O2(g)和 Mg(s)在 Cl2(g)燃燒釋放的熱量不同。為了統一標準,規定生成化合物。
4.規定可燃物完全燃燒生成穩定化合物所放出的熱量為標準。例如:H2S(g)+1/2O2(g)===H2O(l)+S↓; ΔH1,由於生成的S沒有燃燒完全,所以這個反應放出的熱量ΔH1不能作為H2S的燃燒熱,當H2S(g)+3/2O2(g)===H2O(l)+SO2(g);ΔH2,這時水的狀態為穩定的液態,而也生成穩定的氧化物SO2,所以這時的ΔH2就是H2S的燃燒熱。另外,對於水來說,1mol可燃物完全燃燒必須生成液態水時放出的熱量才能稱為燃燒熱,氣態水不可以。

注意點

1.燃燒熱是以1 mol可燃物作為標準來進行測定的,因此在計算燃燒熱時,熱化學方程式里其他物質的化學計量數常出現分數:如H2(g)+ 1/2O2(g)====H2O(l);ΔH=-285.8 kJ·mol-1 這時的分數是代表摩爾數(即為參加反應的物質的量)而不是分子個數,所以是合理的。
註:化學方程式係數只為整數,而熱化學方程式可以有分數。
2.熱化學方程式中ΔH表示生成物總焓與反應物總焓之差。
3.反應熱中ΔH為負,則為放熱反應;為正,則為吸熱反應,燃燒熱為反應熱的一種,其ΔH為負值。
4. 反應熱化學方程式中ΔH為負值。而在敘述時:
用正值描述可以記憶為燃燒熱為負值,△H有正負,+為吸,-為放,強化記憶有幫助。
5.反應物一般為純淨物。

熱值

有時燃料的燃燒熱可以被表示成 HHV (高熱值), LHV (低熱值), 或是 GHV (總熱值)。
低熱值 跟以氣態形式被排放出來的水有關,因此那些被用來汽化水的能量不能被視為熱。
總熱值 跟以氣態形式被排放出來的水有關,並包括在燃燒之前存在於燃料中的水。這個值對於像是木材或是煤等燃料來說非常重要,因為這些燃料通常在燃燒之前都包含一定量的水。
高熱值 相等於燃燒熱,因為反應中變化假設化合物在燃燒前後都保持在常溫之下,在這種情況燃燒所產生的水為液態水。

燃燒熱

燃燒熱
燃料
百萬焦/千克
BTU/
141.6
61,000
-285.8
汽油
47.3
20,400
---
44.8
19,300
---
乙醇
29.7
12,800
-1366.8
丁烷
48.6
20,900
-2,800
木材
15
6,500
---
15-27
8,000 - 14,000
---
天然氣
---
---
---
石墨
-393.5

大小比較

含相同碳原子數的烷烴異構體中,直鏈烷烴的燃燒熱最大,支鏈越多燃燒熱越小。
最基本的一點是在有機物中,如果化合物的飽和程度越高(換句話說就是氫原子數目越多),那么相應的燃燒熱就越大。例如烷烴比同碳數的烯烴和炔烴或者芳香烴燃燒熱都要大,就是這個道理。當然,這裡要強調的是僅限於比較相同碳原子數的有機物.而對於烴的衍生物,同樣的道理例如乙醇的燃燒熱比等物質的量的乙醛,乙酸都要大。乙烷的燃燒熱比溴乙烷的大。
如果是比較同分異構體的燃燒熱,那么就要看具體的情況了,通常是越不穩定的異構體的燃燒熱越大。
當然有機物的分子量越大,那么它的燃燒熱就相應越大。在飽和程度相同的情況下,含碳量越大,有機物的燃燒熱也越大。而在含碳量相同時,含氫量越大的有機物燃燒熱越大。

細節

1.書寫燃燒反應的熱化學方程式時可燃物不一定是1mol,但最後的反應熱單位仍為kJ/mol。
2.單質或化合物必須是完全燃燒,如反應物中C→CO2,H2→H2O(液),S→SO2(氣),N—N2(氣),Cl—HCl(aq)等。若C不完全燃燒生成CO則不叫做燃燒熱。
3.這裡的燃燒指可燃物與O2反應的燃燒熱。

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