化學(xué)反應(yīng)焓變的量子化學(xué)理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

化學(xué)反應(yīng)焓變的量子化學(xué)理論計(jì)算實(shí)驗(yàn)報(bào)告

班級＿＿＿＿實(shí)驗(yàn)組別＿＿＿＿姓名＿＿＿＿日期＿＿＿＿

一、基本數(shù)據(jù)：

1.原子單位Hartree與kJ·mol-1: 1 Hartree＝2625.5 kJ·mol-1

2.零點(diǎn)振動(dòng)能ZPE(kJ·mol-1): H2 BH BH+

24.8 13.4 15.0

3.實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)生成焓: B B- BH BH+ H H+

ΔfHθm,298(kJ·mol-1) 562.7 416 442.7 無 218.0 1530.0

4.氫原子的精確能量(溫度T=0Ｋ)：E＝-0.5 Hartree

5.氣態(tài)氫離子(質(zhì)子)在298Ｋ時(shí)的總能量(T＝298Ｋ)：ET＝(3/2)RT＋RT

二、基本計(jì)算公式：

1.理想氣體氣態(tài)分子在298Ｋ時(shí)的總能量:

ET＝E＋(n/2)RT＋ZPE＋Evib＋Δ(pV) (A)

式(A)中：E為量子化學(xué)計(jì)算[QCISD(T)]所得的分子在絕對零度時(shí)的能量；

(n/2)RT為分子在溫度為T(K)時(shí)的平動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能, 單原子分子的n=3, 線形分子的n=5, 非線形分子n=6；

ZPE為零點(diǎn)振動(dòng)能(數(shù)值見已知基本數(shù)據(jù))；

Evib為熱激發(fā)能，在本實(shí)驗(yàn)中各分子的這部分能量可以忽略不計(jì)；

Δ(pV)為分子在298K時(shí)固體氣化的體積膨脹能量Δ(pV)≈RT≈2.48 kJ·mol-1 (設(shè)壓力為100 kPa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，R＝8.31451 J·K-1·mol-1。

2.反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)焓變?chǔ)Hθm：

ΔrHθm＝Σ(vi·ΔfHθm,i)生成物 -Σ(|vi|·ΔfHθm,i)反應(yīng)物 (B1)

3.反應(yīng)的理論焓變?chǔ)Hθm：

ΔrHθm(理論)＝Σ(vi·ET,i)生成物 -Σ(|vi|·ET,i)反應(yīng)物 (B2)

三、數(shù)據(jù)紀(jì)錄

從DELTH.OUT文件中讀取量子化學(xué)QCISD(T)/6-311+G(3df,2p)計(jì)算所得的分子能量(Hartree)：

E(H2)=

E(B)=

E(B-)=

E(BH)=

E(BH+)=

四、數(shù)據(jù)處理：

1.按(A)式計(jì)算出反應(yīng):

H2 + 2B ＝ 2BH (1)

BH ＝ B + H (2)

BH ＝ BH+ + e (3)

B + e ＝ B- (4)

B + H+ ＝ BH+ (5)

中各分子在298K時(shí)的量子化學(xué)總能量(單位Hartree，列出算式, 精至小數(shù)后第五位).

(提示：為方便計(jì)算，可先在草稿上計(jì)算出ZPE及(n/2)RT＋RT以Hartree為單位的數(shù)值.)

ET(H2)=

ET(B)=

ET(BH)=

ET(H)=

ET(BH+)=

ET(B-)=

ET(H+)=

2.按(B2)式, 計(jì)算反應(yīng)(1)至(5)的理論焓變(kJ·mol-1, 列出算式, 精至小數(shù)后第一位):

ΔrHθm (1)＝

ΔrHθm (2)＝ BH的鍵能＝

ΔrHθm (3)＝ BH的電離能＝

ΔrHθm (4)＝ B的電子親合能＝

ΔrHθm (5)＝ B的質(zhì)子親和能＝

3.分別通過反應(yīng)(3)、(5)預(yù)測BH+的標(biāo)準(zhǔn)生成焓ΔfHθm,298 (kJ·mol-1, 列式, 精至小數(shù)后第一位):

ΔfHθm,298(3)＝

ΔfHθm,298(5)＝

平均值(kJ·mol-1): ΔfHθm,298＝

4.按(B1)式計(jì)算反應(yīng)(1)、(2)、(4)的實(shí)驗(yàn)焓變(kJ·mol-1, 列式, 精至小數(shù)后第一位):

ΔrHθm (1)＝

ΔrHθm (2)＝

總結(jié)

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