学文网热化学方程式篇1
一、新教材引入ΔH的必要性和依据
在化学反应中，物质发生化学变化的同时，还伴随有能量的变化，通常以热能的形式表现出来，称为反应热。这种化学反应的热效应（反应中吸收或放出的热量）可用热化学方程式来表示。在旧教材中热化学方程式是这样表示的：
C（固）+O2（气）=CO2（气）+393.5kJ
上式表示标准状态（即反应体系在压强为101kPa和温度为25℃时的状态）下，1mol固态碳和1mol氧气反应生成1mol二氧化碳气体时放出393.5kJ的热量。这种表示方法的优点是写法直观，容易为学生所理解。但由于物质的化学式具有表示物种及其质量之意义，化学方程式揭示的又是物质的转化关系，而热化学方程式的这种表示方法把反应中物质的变化和热量的变化用加号连在一起是欠妥的。因此，“国标”规定，热量（Q）应当用适当的热力学函数的变化来表示，如用“T·ΔS”或“ΔH”表示（ΔS是熵的变化，ΔH是焓的变化）。
在中学化学中，一般仅研究在一定压强（即恒压条件）下，在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量。因此根据热力学第一定律：系统在过程中的热力学能（旧称内能）变化“ΔU”等于传给系统的热量“Q”与外界对系统所作功“W”之和，即：ΔU=Q+W。当系统处于恒压过程时，则有：
QP=ΔH
式中“QP”叫恒压热，是指封闭系统不做除体积功以外的其他功时，在恒压过程中吸收或放出的热量。上式表明，恒压热等于系统焓的变化。所以，在中学化学所研究的范围之内，Q=QP=ΔH，这就是新教材中引入ΔH的依据。
二、引入ΔH后的热化学方程式表示方法
新教材引入ΔH这个物理量后，热化学方程式的表示方法同旧教材相比发生了如下变化。
1.根据《课程标准》，在热力学中将内能U改称为热力学能。其定义为：
ΔU=Q+W
对于热力学封闭系统，式中“Q”是传给系统的能量，“W”是对系统所做的功。Q、W都是以“系统”的能量增加为“+”来定义的。而旧教材中，Q是以“环境”的能量增加（或以“系统”的能量减少）为“+”来定义的，这样，旧教材中热化学方程式中反应热的“+”、“－”所表示的意义正好与《课程标准》的规定相反。因此，引入ΔH以后，当反应为放热反应时，ΔH为“－”或ΔH＜0（表明系统能量减少）；当反应为吸热反应时，ΔH为“+”或ΔH＞0（表明系统能量增加）。
2.在旧教材里，热化学方程式中物质的聚集状态用中文表示，如固、液、气等。根据《课程标准》，应当用英文字母（取英文词头）表示，如“s”代表固体（solid）、“l”代表液体（liquid）、“g”代表气体（gas）、“aq”表示水溶液（Aqueous solution）等。
3.热化学方程式中反应热的单位不同。旧教材中反应热的单位是J或kJ，而ΔH的单位为J/mol或kJ/mol。
根据引入ΔH以后的这些变化，类似以下热化学方程式的表示方法已经废除：
C（固）+O2（气）=CO2（气）+393.5kJ
C（固）+H2O（气）=CO（气）+H2（气）－131.5kJ
正确的表示方法为：
在化学方程式中用规定的英文字母注明各物质的聚集状态。然后写出该反应的摩尔焓［变］ΔrHm（下标“r”表示反应，“m”表示摩尔）。实际上通常给出的是反应体系处于标准状态（指温度为298.15K，压强为101kPa时的状态）时的摩尔焓［变］，即反应的标准摩尔焓［变］，以“ΔrHm”表示（上标“”表示标准）。方程式与摩尔焓［变］间用“；”隔开。
三、ΔH的单位与反应进度
基于对中学化学知识的要求深度，新教材中没有引入“反应进度（ξ）”这个物理量。但应明确，ΔH的单位“kJ/mol”中的“mol”是指定反应体系的反应进度的国际单位制（简称SI）单位，而不是物质的量的单位。下面将对反应进度做一简单解释：
对于任何一个化学反应我们可以表示为：
νDD+νEE+…νFF+νGG+…
式中νD、νE、νF、νG表示所给化学反应式中各物质的化学计量数，是无量纲的，对反应物ν取负值，对生成物ν取正值，在如下反应中：
νDD + νEE = νFF + νGG
当t=0，ξ=0 nD′ nE′ nF′ nG′
当t=0，ξ=ξ nD nE nF nG
则反应进度定义为：
ξ=■-nB′（B代表任一组分）
由此可见：ξ=■
在此所定义的反应进度，显然只与指定反应系统的化学方程式的写法有关，而与选择系统中何种物质B无关。反应进度与物质的量具有相同的量纲，SI单位为mol。由于ξ的定义与νB有关，因此在使用ξ及其与此相关的其他物理量时必须指明化学方程式，否则是无意义的。反应进度是研究化学反应过程状态变化的最基础的物理量。由于化学中引入了此量，使涉及化学反应的量纲和单位的标准化大大前进了一步，也很好地解决了一系列物理量在量纲上出现的困难和矛盾。
总之，引入ΔH后，热化学方程式的表示方法同旧教材相比有了较大的变动，其表达方式以热力学理论为根据，以《课程标准》为规范，因此，具有了更强的科学性和规范性。教学中应做到心中有数，但不要过分引入，以避免不必要的深究。
（作者单位：甘肃省渭源县第三高级中学）
热化学方程式篇2
一、放热反应、吸热反应判断
（一）根据具体化学反应实例判断：
1.常见的放热反应：所有可燃物的燃烧、所有金属与酸的反应、所有中和反应、绝大多数化合反应、少数分解反应、多数置换反应、某些复分解反应。
2.常见的吸热反应：极个别的化合反应（CO2和C的反应）、绝大多数的分解反应、少数置换反应[C+H2O（g）、Fe+H2O（g）]、某些复分解反应（铵盐与强碱的反应），盐类的水解。
（二）根据反应物和生成物的相对稳定性判断：
由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为释放能量的反应。
（三）根据反应条件判断：
凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应，反之，一般为释放能量的反应。
（四）根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断：
若反应物的总能量大于生成物的总能量，反应时释放能量，否则吸收能量。
（五）溶解热：浓硫酸、强碱、强碱的碱性氧化物溶于水时放热，铵盐溶于水吸热。
二、燃烧热、中和热、反应热的关系
（一）弄清燃烧热的含义
在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫该物质的燃烧热，例如：C（s）+O2（g）=CO2（g）；ΔH=-393.5KJ/mol，碳的燃烧热是393.5kJ/mol。
（二）弄清中和热的含义
中和热是在稀溶液中，强酸强碱中和反应生成1mol水时放出的热量，中和热为57.3kJ/mol，反应热为ΔH=-57.3kJ/mol。
（三）反应热随反应物的物质的量变化而变化
一个“可逆的”化学反应，它的正反应和逆反应的晗变大小相等符号相反。
（四）三者既有联系又有区别
燃烧热和中和热都是正值，并且都是定值，反应热既有正值又有负值，符号不表示大小而表示吸热或放热，反应热随反应物的物质的量变化而变化。
三、结合热化学方程式进行定量描述
（一）等质量的碳完全燃烧生成二氧化碳时放出的热量比不完全燃烧生成一氧化碳时放出的热量多，ΔH越小；
（二）等质量的气态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量比固态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量多，ΔH越小；
（三）等质量的氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量比完全燃烧生成气态水时放出的热量多，ΔH越小；
（四）都生成气态水或都生成液态水的前提下：同一含氢燃料（N2H4、CH4、C3H8）完全燃烧，燃料的质量越大，放出的热量越多，ΔH越小；
（五）都生成气态水或都生成液态水的前提下：同一含氢燃料（N2H4、CH4、C3H8）完全燃烧的比不完全燃烧的放出的热量多，ΔH越小。
例题1：下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（ ）
A.碳酸钙受热分解
B.乙醇燃烧
C.铝粉与氧化铁粉末反应
D.氧化钙溶于水
解题思路：首先判断四个选项的反应是放热反应还是吸热反应，然后回忆相关理论：放热反应、吸热反应中反应物和生成物能量的大小关系，结合选项做出判断。
答案：A。
分析：碳酸钙受热分解是吸热反应，乙醇燃烧、铝粉与氧化铁粉末反应、氧化钙溶于水都是放热反应。在热化学反应里，能量的变化以热量的形式体现，当反应物总能量高于生成物总能量（生成物总能量低于反应物总能量）时，反应物能量的亏损主要是以热量的形式散发，表现为放热反应；当反应物总能量低于生成物总能量（生成物总能量高于反应物总能量）时，生成物能量的增加主要是以热量的形式吸收，表现为吸热反应。本题中生成物总能量高于反应物总能量为吸热反应，选A。
例题2：下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是 （ ）
①C（s）+O2（g）=CO2（g）；ΔH1
C（s）+O2（g）=CO（g）；ΔH2
②S（s）+O2（g）=SO2（g）；ΔH3
S（g）+O2（g）=SO2（g）；ΔH4
③H2（g）+O2（g）=H2O（l）；ΔH5
H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；ΔH6
④CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（s）；ΔH7
CaO（s）+H2O（l）=Ca（OH）2（s）；ΔH8
A.① B.④ C.②③④ D.①②③
答案：C。
解题思路：
（1）弄清ΔH的意义：ΔH0，代表的反应是吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
（2）弄清几个不同：①注意物质的聚集状态不同：水是液态还是气态，硫是固态还是气态；②比较反应物的物质的量多少不同；③分析可燃物完全燃烧还是不完全燃烧的不同；④判断反应是放热还是吸热的不同。
（3）如果是放热（ΔH
如果是吸热（ΔH>0），ΔH1=2ΔH2，ΔH1>ΔH2。
分析：
①碳的燃烧反应是放热反应，ΔH
②等质量的气态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量比固态硫单质完全燃烧生成二氧化硫时放出的热量多，放出的热量越多，ΔH越小，ΔH4
③都生成液态水的前提下，氢气的质量越大，放出的热量越多，ΔH越小，ΔH6
④碳酸钙受热分解是吸热反应，ΔH>0；氧化钙溶于水是放热反应，ΔH
典题训练
1.已知葡萄糖的燃烧热是2804KJ/
mol，当它氧化生成1g水时放出的热量是（ ）
A.26.0kJ
B.51.9kJ
C.155.8kJ
D.467.3kJ
2.已知在1*105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是（ ）
A.H2O（g）=H2（g）+1/2O2（g）；
ΔH=+242kJ/mol
B.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；
ΔH=-484kJ/mol
C.H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）；
ΔH=+242kJ/mol
D.2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）；
ΔH=+484kJ/mol
3.已知25℃，101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C（石墨）+O2（g）=CO2（g）；ΔH=-393.51kJ/mol，C（金刚石）+O2（g）=CO2（g）；ΔH=-395.41kJ/mol，据此判断下列说法正确的是（ ）
A.由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石低。
B.由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石高。
C.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石低。
D.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石高。
4.（2007年高考广东化学卷）灰锡和白锡是锡的两种同素异形体。
已知：
①Sn（s、白）+2HCl（aq）=SnCl2（aq）+H2（g）；H1
②Sn（s、灰）+2HCl（aq）=SnCl2（aq）+H2（g）；H2
③Sn（s、灰） Sn（s、白）；H3=+2.1kJ/mol
下列说法正确的是（ ）
A.H1>H2。
B.锡在常温下以灰锡状态存在。
C.灰锡转化为白锡的反应是放热反应。
D.锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏。
5.（2007年高考海南化学卷）已知：
（1）Zn（s）+1/2O2（g）=ZnO（s）；H=-348.3kJ/mol
（2）2Ag（s）+1/2O2（g）=Ag2O（s）；H=-31.0kJ/mol，则Zn（s）+Ag2O（s）=ZnO（s）+2Ag（s）的H等于（ ）
A.-317.3kJ/mol B.-379.3kJ/mol
C.-332.8kJ/mol D.317.3kJ/mol
训练答案：
1.A 2.A 3.A 4.D 5.A
热化学方程式篇3
本文就新教材里“化学反应中的能量变化”中引入热力学函数“H”及其由此引发的热化学方程式的表示方法问题作一些探讨。
一、新教材引入H的必要性和依据
在化学反应中,物质发生化学变化的同时,还伴随有能量的变化,通常以热能的形式表现出来,称为反应热。这种化学反应的热效应(反应中吸收或放出的热量)可用热化学方程式来表示。在旧教材中热化学方程式是这样表示的:
C(固)+O2(气)=CO2(气)+393.5kJ
上式表示标准状态(即反应体系在压强为101kPa和温度为25℃时的状态)下,1mol固态碳和1mol氧气反应生成1mol二氧化碳气体时放出393.5kJ的热量。《国标》规定,热量(Q)应当用适当的热力学函数的变化来表示,例如用“T.S”或“H”表示(S是熵的变化,H是焓的变化)。
在中等化学中,一般仅研究在一定压强(即恒压条件)下,在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量。因此根据热力学第一定律:系统在过程中的热力学能(旧称内能)变化“U”等于传给系统的热量“Q”与外界对系统所作功“W”之和,即:U=Q+W.当系统处于恒压过程时,则有:
U=QP+W
若系统在反应过程中只有体积功,即:W=-P(V2-V1)=-(P2V2-P1V1),则有:
U=QP-(P2V2-P1V1)
依据焓(H)的定义:H=U+PV,显然:
QP=(U2-U1)+(P2V2-P1V1)=(U2+P2V2)-(U1+P1V1)=H2-H1=H
即有:QP=H
式中“QP”叫恒压热,是指封闭系统不做除体积功以外的其他功时,在恒压过程中吸收或放出的热量。上式表明,恒压热等于系统焓的变化。所以,在中等化学所研究的反应范围之内,Q=QP=H,这就是新教材中引入H的依据。但需注意的是,限于中等化学学生的知识水平和接受能力,教材不便引入焓的概念,而仍称“H”为反应热,教学中也不必引申。
二、引入H后的热化学方程式表示方法
新教材引入H这个物理量后,热化学方程式的表示方法同旧教材相比发生了如下变化。
1.根据《国家标准》,在热力学中将内能U改称为热力学能。其定义为:对于热力学封闭系统,
U=Q+W
式中“Q”是传给系统的能量,“W”是对系统所做的功。Q、W都是以“系统”的能量增加为“+”来定义的。引入H以后,当反应为放热反应时,H为“-”或H0(表明系统能量增加)。
2.在旧教材里,热化学方程式中物质的聚集状态用中文表示,如固、液、气等。根据《国家标准》,应当用英文字母(取英文词头)表示,如“s”代表固体(solid)、“l”代表液体(liquid)、“g”代表气体(gas)、“aq”表示水溶液(Aqueous solution)等。
3.热化学方程式中反应热的单位不同。旧教材中反应热的单位是J或kJ,而H的单位为J/mol或kJ/mol。
根据引入H以后的这些变化,类似以下热化学方程式的表示方法已经废除:
C(固)+O2(气)=CO2(气)+393.5kJ
C(固)+H2O(气)=CO(气)+H2(气)-131.5kJ
正确的表示方法为:
在化学方程式中用规定的英文字母注明各物质的聚集状态。然后写出该反应的摩尔焓[变]rHm(下标“r”表示反应,“m”表示摩尔)。实际上通常给出的是反应体系处于标准状态(指温度为298.15K,压强为101kPa时的状态)时的摩尔焓[变],即反应的标准摩尔焓[变],以“rHm”表示(上标“”表示标准)。方程式与摩尔焓[变]间用逗号或分号隔开。例如:
C(s)+O2(g)=CO2(g);rHm(298.15 K)=-393.5kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);
rHm(298.15K)=+131.5kJ/mol
由于rHm与反应体系的温度和压强有关,对于非标准状态下的反应体系,书写热化学方程式时还应注明反应的温度和压强。但中等化学所用的rHm的数据,一般都是反应的标准摩尔焓[变],因此可不特别注明。考虑到这一点和中等化学学生的知识水平和接受能力,新教材中将“rHm(298.15K)”简写为H来表示。例如:
C(s)+O2(g)=CO2(g);H=-393.5kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);H=
+131.5kJ/mol
总之,二十一世纪需要具有不断创新能力的高素质的人才,作为跨世纪的化学教师在教学中应注重培养学生自主创新的学习品质,开创新世纪化学课堂教学的新天地。
参考文献:
[1]胡美玲.中等化学应贯彻“量和单位”系列国家标准.化学教育.2004.(5).
[2]乔国才.关于高中化学新教材中热化学方程式书写问题的探讨.人教网.
[3]中华人民共和国国家标准.GB3100～3102-93《量和单位》.中国标准出版社.1994.
[4]量和单位国家标准实施指南.中国标准出版社,1996.
[5]物理化学(上册).高等教育出版社,2004.
作者单位:汝阳县第一高级中学
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