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每摩尔反应是化学热力学中的重要概念。它指的是当一个化学反应按照其化学计量方程式进行一个单位,也就是反应进度为1摩尔时,对应的物理量数值。这里的关键是理解反应进度的概念,它不是指某个特定物质的1摩尔,而是指整个反应按照化学方程式的比例进行了一次完整的循环。
让我们通过具体的例子来理解每摩尔反应的概念。对于反应A加2B生成C,进行1摩尔反应意味着严格按照化学计量比消耗1摩尔A和2摩尔B,生成1摩尔C。再看另一个例子,对于反应2A生成B,进行1摩尔反应则意味着消耗2摩尔A,生成1摩尔B。关键是要理解这里的"1摩尔"指的是反应进度,而不是某个特定物质的摩尔数。
反应进度有严格的数学定义。反应进度ξ等于某物质的摩尔数变化量除以其化学计量数。对于反应A加2B生成C,A的计量数是负1,B的计量数是负2,C的计量数是正1。当反应进度为1摩尔时,A减少1摩尔,B减少2摩尔,C增加1摩尔。这个公式确保了无论选择哪种物质来计算,得到的反应进度都是相同的。
每摩尔反应这个概念常用于表示反应的摩尔热力学量。摩尔反应焓变表示每进行1摩尔反应时的焓变,摩尔反应熵变表示每进行1摩尔反应时的熵变,摩尔反应吉布斯自由能变则表示每进行1摩尔反应时的吉布斯自由能变化。例如,氢气和氧气反应生成水的摩尔反应焓变是负286千焦每摩尔反应,这意味着每进行1摩尔这个反应会放出286千焦的热量。
总结一下每摩尔反应的概念。每摩尔反应是基于反应进度等于1摩尔的计量单位,它不是指某个特定物质的1摩尔,而是指整个反应按照化学计量方程式进行了一个完整的循环。这个概念广泛应用于化学热力学、反应动力学、化学平衡和工业化学等领域。理解每摩尔反应对于正确计算和理解化学反应的热力学性质具有重要意义。