无机化学教案(17)

无机化学

＝ (U2+PV2) - (U1+PV1)

因为U、P、V都是体系的状态函数，所以它们的组合也是状态函数。热力学就将 (U+PV) 定义成新的状态函数叫焓，是具有加合性的物理量，用符号H 表示。

H ＝ U + PV

因此恒压条件下反应的热效应可表示成

Qp ＝（H2-H1）＝ ΔH

该式说明：封闭体系中进行的化学反应，在只做膨胀功条件下，体系的状态函数焓的变化值在数值上等于反应的恒压热效应Qp。其意义在于使反应的热效应在特定条件下只与反应的始态和终态有关，与变化的途径无关，从而使反应热效应的求算变得简单方便。

如果体系的焓值增加（ΔH＞0），则化学反应表现为吸热过程（Qp＞0）；如果体系的焓值减小（ΔH＜0）则说明化学反应是一个放热的过程（Qp＜0）。

因为化学反应通常是在恒压条件下进行的，所以恒压热效应更具有实际意义。常用焓变ΔH表示反应的恒压热效应，单位是kJ mol-1或J mol-1。

3.等容热效应与等压热效应的关系

实验证明，同一种反应，分别在恒容或恒压条件下进行时，它与环境交换的热量常常是不一样的。根据热力学推导，恒容热效应与恒压热效应的关系为

Qp ＝ Qv + PΔV

如果体系中有气体参与，假设所有气体均为理想气体，PΔV ＝ (Δn)RT,即

Qp ＝ Qv + (Δn)RT

Δn表示反应前后气态物质的摩尔数的差值。

Δn ＝∑n产物 - ∑n反应物

[例2-2] 在298K和101.3kPa条件下，2mol氢与1mol氧反应生成2mol液态水时，反应放出的热量是571.6kJ。求生成1mol液态水时反应的恒压热效应Qp 和恒容热效应Qv。 解：根据题意 2H2(g) + O2(g) ＝ 2H2O（l)

生成1mol液态水时反应恒压热效应Qp(ΔH) ＝ （-571.6）/2 ＝ -285.8 (kJ)

反应方程式所表示的化学反应过程的(Δn)RT ＝（0-3）³ 8.314 ³ 298 ＝ -7.4 (kJ) 生成1mol液态水时反应恒容热效应

Qv ＝ Qp - (Δn)RT

＝ (-285.8)-(-7.4/2) ＝ -282.1(kJ)

答：生成1mol液态水时反应的恒压热效应是-285.8kJ,恒容热效应是-282.1kJ。

当化学反应的反应物和生成物都是液态或固态物质时，反应过程中体积的变化很小，膨胀功可以忽略不计，即恒压热效应约等于恒容热效应。

(二) 热化学方程式

1.热化学反应方程式

化学反应热效应与许多条件因素有关，一般利用热化学方程式就可以把它们之间的关系正确地表达出来。表示化学反应热效应关系的方程式叫热化学方程式。例如碳与氧之间的化学反应的热化学方程式写成

C(石墨) + O2(g) ＝ CO2(g) ΔHØ ＝ -393.5 kJ mol-1

热化学方程式所提供的信息是：

（1）化学反应的热效应用体系的焓变值ΔHØ表示，单独写在方程式右侧。ΔHØ的负号表示反应是放热过程，ΔHØ的正号表示反应是吸热过程。

（2）ΔHØ叫标准摩尔焓变，单位是kJ mol-1 ，mol表示某反应的反应进度。

对任一反应当各物质的物质的量改变与反应方程式中其计量系数的数值相等时，则反