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反应热与焓变是一回事吗?

来源:未知作者:吴星 点击:所属专题: 反应热 焓变
为什么不同教材中对焓变的描述不同呢,焓变与反应热之间的关系如何? 在热力学中,用Q表示反应过程中的热量变化。若反应吸热,则Q0; 若反应放热,则Q0。当体系处于变化过程时(反应物转变为生成物也是体系 的变化),体系与环境之间存在图1 - 8所示的能量交换。 当体系变化恢

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反应热与焓变是一回事吗?

为什么不同教材中对焓变的描述不同呢,焓变与反应热之间的关系如何? 

在热力学中,用Q表示反应过程中的热量变化。若反应吸热,则Q<0; 若反应放热,则Q>0。当体系处于变化过程时(反应物转变为生成物也是体系 的变化),体系与环境之间存在图1 - 8所示的能量交换。

反应热与焓变是一回事吗?

当体系变化恢复到原来温度时,体系内能的变化为

ΔU =U2-U1= Q-W (1)

若体系只做体积功,不做其他功(如电功等),

ΔU = U2-U1 =Q-W体积                   (2)

如果是恒容变化过程,ΔV = 0,则W体积=0

ΔU = Qv                                         (3)

(1)  式中Qv为恒容热效应,此时体系吸收的热量全部用来增加内能。如 果是等压变化过程,则p1= p2 = p,Q = Qp,为恒压热效应。

ΔU = U2-U1 = Qp-p(V2-V1)         (4)

(4) 式也可写成

Qp = (U2 +pV2)- (U1+ pV1)      (5)

定义H为体系的焓,H = U + pV,则体系的焓变ΔH为

ΔH = H2 - H1=(U2 + pV2) — (U1+pV1) = Qp        (6)

对于化学反应而言,化学反应的焓变是生成物的焓与反应物的焓的差,由于和内能一样,物质的焓的绝对值是无法测量的,因此,化学上规定:在标准状 态(298 K、101 kPa)下,稳定单质的标准生成焓为零,其他物质的生成焓就可通过测定反应的恒压反应热推算得到。通过物质的标准生成焓可以推算化学反应的焓变:

反应热与焓变是一回事吗?     (7)

式中反应热与焓变是一回事吗?是物质的标准生成焓。从上面的推导可以发现,在恒温、恒压、体系 不做非体积功的条件下,体系从环境吸收的热量全部用于增加体系的焓,也就 是说,在恒温、恒压、体系不做非体积功的条件下,化学反应的热效应与反应的焓变相等。

在中学化学课程中,若不注明条件,反应均指在恒温、恒压下进行。中学化学课程中的热化学方程式都没有注明条件,所以均是指等压条件下反应的热效应。此时,反应的热效应与反应的焓变相等。

反应热与焓变是一回事吗?

在中学化学教学中,不少教师将反应的恒压热效应与焓变建立关系时,对 一定要不做非体积功的要求不甚理解,我们通过可以下面的例子来认识这一 问题。有如下反应:

Cu(s) + 2Ag (aq)==Cu2+(aq) +   2Ag(s)    ΔH =— 147. 39 KJ• mol-1 

将该反应安排在如图1 - 9所示的两种情况(都是恒温、恒压)下进行:

反应热与焓变是一回事吗?

铜与硝酸银溶液的反应在装置(1)中进行时,不做非体积功,因此测定的反应的热效应就是反应的焓变;而在装置(2)中进行时,由于反应过程中做电功,虽然反应过程中也有热量的放出,但该过程中反应的热效应绝不等于反应的焓变。

在中学化学教学中,化学课程标准对焓变的要求是这样的:了解反应热和 焓变的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算;能用焓变和熵变说明 化学反应的方向。说明在中学化学教学中,还仅是要求学生从反应热的角度 去认识反应的焓变,因为学生对化学反应的吸热和放热既有知识基础也有生活经验,理解比较容易。因此,我们不必要求学生掌握焓变的严格概念,也不 必要求学生对非体积功作更多的了解,只要让学生知道,大多数化学反应都是 在恒温、恒压下进行的,恒温、恒压下化学反应热就是反应的焓变。

(责任编辑:化学自习室)
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