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正确理解反应热△H的单位的含义

来源:未知作者:傅芳 点击:所属专题: 反应热单位
化学反应都伴随着能量的变化,通常表现为热量的变化。人们用热化学方程式来表示化学反应中放出或吸收的热量,用焓的变化来描述与反应热有关的能量变化。如N 2 (g) + 3 H 2 (g) ≒2 N H 3 (g) △H = -92.2 kJ/mol。那么,我们怎样正确理解反应热△H的单位的含义呢? 新世

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化学反应都伴随着能量的变化,通常表现为热量的变化。人们用热化学方程式来表示化学反应中放出或吸收的热量,用焓的变化来描述与反应热有关的能量变化。如N2(g) + 3 H2(g) ≒2 N H3(g)  △H = -92.2 kJ/mol。那么,我们怎样正确理解反应热△H的单位的含义呢?

新世纪版《化学反应原理》(选修)第5页“资料在线”中“△H的单位中mol-1的含义”部分内容,用两个例子对“反应热△H的单位的含义”阐述得很清楚。但是“反应焓变单位中的mol-1表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学式的系数相同”,语言过于抽象与罗嗦,着实让学生不得概念的要领,学生们在具体运用时也感到无所适从。

对于反应热△H单位的含义,孟庆珍、胡鼎文等的《无机化学》(上册,北京师范大学出版社出版)第358页上的解释是:反应热△H的单位是kJ/mol,为每摩尔反应的热效应。对于a A+b B→c C+d D的反应,每摩尔反应是指a mol A与b mol B作用生成cmolC和d mol D的反应。从微观来看,它是反应式中所示的物质粒子以基本单元数N0为单位按其化学计量数的量进行的反应。因此,不能离开相应的具体反应式来说反应热△H。

由上面的内容我们可清楚的这样理解反应热△H单位的含义:焓是容量性质,△H的大小与物质的量成正比,反应热△H的单位是kJ/mol。在书写反应化学方程式时须注意△H值应该与一定的反应式相对应(如在298K)。

H2(g) + 1/2 O2(g) ═ H2O(l)  △H= -286 kJ/mol,而2 H2(g) + O2 (g) ═ 2H2O(l)  △H= -572 kJ/mol。此mol-1已不是指1 mol H2或1mol O2,而是指“1mol反应”。所谓1mol反应可以是1 mol H2和1/2 mol O2起反应,也可以是2 mol H2和1mol O2起反应,前者放热286 kJ,后者放热572 kJ。所以△H应和某个热化学方程式相对应,从而使“1mol反应”有明确的含义,笼统地说反应热是多少kJ/mol容易引起误解。

同时,“燃烧热”和“中和热”是两种特殊反应热△H的概念,燃烧热是以1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量来定义的,而中和热是以生成1mol H2O(l)所放出的热量来定义的。因此在书写它们的热化学方程式时,应以燃烧1mol物质或生成1mol H2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数。

教学中我们还可以把反应热△H概念的涵义变通为:在对应的化学反应中,其中的某种物质的物质的量为1mol变化量时的热量变化值。如对于合成氨反应的热化学方程式可以有如下三种形式:

   ⑴  N2 (g) + 3 H2(g) ≒2 N H3(g) △H1= -92.2 kJ/mol

   ⑵  1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) ≒ N H3(g) △H2= -46.1 kJ/mol

   ⑶  1/3 N2(g) + H2(g) ≒ 2/3 N H3(g) △H3= -30.7 kJ/mol

我们可以这样分别可看作:

    ⑴式的△H1表示合成氨反应中每消耗1 mol 氮气可放出92.2kJ的热;

    ⑵式的△H2表示合成氨反应中每生成1 mol氨气可放出热量46.1 kJ的热;

    ⑶式的△H3表示合成氨反应中每消耗1 mol 氢气可放出30.7 kJ的热。

三者的关系是△H1= 2 △H2= 3 △H3

如此,在热化学方程式中的化学计量数不再是任意数比了,而是至少有一种物质(反应物或产物)前面的计量数要等于1,这时的△H (kJ/mol)才是与热化学方程式对应的确切值。当然其余物质的计量数可以是分数或整数。

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