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热化学计算器

热量计求热量、盖斯定律求反应焓变、吉布斯自由能求平衡常数。

q = m·c·ΔT (J);ΔH = −q/n。盖斯定律:ΔHrxn = Σ(系数·ΔHf)产物 − Σ(系数·ΔHf)反应物。吉布斯:ΔG = ΔH − T·ΔS/1000 (kJ/mol);K = exp(−ΔG·1000/(R·T)),R = 8.314 J/(mol·K)。

在当前标签页填入数值后即可看到结果。

工具描述

三种模式的热化学计算器:用 q = m·c·ΔT 计算过程热量,用盖斯定律把标准生成焓合成反应焓变,或把 ΔH、ΔS 换算成吉布斯自由能与平衡常数。每种模式都展示中间求和结果,方便核对算式。

使用说明

先选择所需的标签页。热量计模式填入溶液质量、比热容(水为 4.18 J/(g·K))、温度变化,可选填限速试剂的物质的量以同时得到每摩尔 ΔH。盖斯定律模式每种物质加一行,选择产物或反应物,填写系数与标准生成焓。吉布斯模式填入 ΔH(kJ/mol)、ΔS(J/(mol·K))与开尔文温度。

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功能简介

热化学要回答三个看似不同、实则共用同一套能量记账方式的问题:某个过程交换了多少热量、无法直接测量的反应其焓变是多少、以及在给定温度下反应是否自发。计算器用教科书中标准的关系式逐一处理,适合核对作业、规划热量计实验,或在引用文献数值前做一次合理性检查。

适用场景

热量计模式可把测得的升温换算成焦耳,并在已知反应物量时给出摩尔焓变。盖斯定律模式适合燃烧、伴随副产物的合成等难以在热量计中干净测定的反应。吉布斯模式可观察反应自发性随温度的变化,或由数据库中的 ΔG° 估算对应的平衡常数。

常见问题

热量计里 q 的正负代表什么?
q 为正是体系吸热,为负是放热。计算式为 q = m·c·ΔT,质量用克、比热容用 J/(g·K)、ΔT 用开尔文或摄氏度(两者温差数值相同)。若热量来自反应,则反应焓变 ΔH = −q/n:溶液吸收的热量由反应放出,所以符号要反过来。
盖斯定律在这里是怎么用的?
每一行代表一种物质,填它的化学计量系数和标准生成焓。工具把产物的「系数 × ΔHf」求和,再减去反应物的同样求和,差值就是 ΔHrxn。处于标准状态的单质生成焓为零,所以 O₂ 这类行不贡献数值。
ΔG、ΔH、ΔS 与温度是什么关系?
ΔG = ΔH − T·ΔS,其中 ΔH 用 kJ/mol、ΔS 用 J/(mol·K)、T 用开尔文,熵项要除以 1000 统一单位。ΔG 为负表示该温度下正反应自发;由于 T 乘在 ΔS 上,温度变化可能让反应方向反转。
为什么平衡常数会那么大或那么小?
K = exp(−ΔG°/(R·T)) 是指数关系:298 K 时 ΔG 为 −20 kJ/mol 对应 K ≈ 3×10³,为 +20 kJ/mol 则约为 3×10⁻⁴。几个 kJ/mol 就能让 K 变化几个数量级,超过约 10³⁰⁰ 时工具显示为 ∞,因为反应实际上已完全进行。