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高中化学剖析热化学方程式的表示方法

[03-23 02:35:21]   来源:http://www.wenxue9.com  高中化学论文   阅读:8626

概要:反应进度的定义为:对于化学反应 0 = ∑νBB ,nB(ξ) = nB(0) +νBξ式中“nB(0)”和“nB(ξ)”分别为反应进度ξ=0(反应未开始)和ξ=ξ时B的物质的量,“νB”为反应中B物质的化学计量数(对于反应物其为负,对于产物其为正)。因“nB(0)”为常数,则对于反应系统发生微小变化时有:dξ=νB-1dnB对于反应系统发生有限的变化,则有:△ξ=νB-1△nB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及其与此相关的其它物理量时必须指明化学方程式,否则是无意义的。例如,说“氢气跟氧气反应生成水蒸气的标准摩尔焓[变]为:△rHmΘ(298.15 K) =-483.6 kJ/mol&rdquo

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反应进度的定义为:对于化学反应 0 = ∑νBB ,

nB(ξ) = nB(0) +νBξ

式中“nB(0)”和“nB(ξ)”分别为反应进度ξ=0(反应未开始)和ξ=ξ时B的物质的量,“νB”为反应中B物质的化学计量数(对于反应物其为负,对于产物其为正)。因“nB(0)”为常数,则对于反应系统发生微小变化时有:

dξ=νB-1dnB

对于反应系统发生有限的变化,则有:

△ξ=νB-1△nB

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及其与此相关的其它物理量时必须指明化学方程式,否则是无意义的。例如,说“氢气跟氧气反应生成水蒸气的标准摩尔焓[变]为:△rHmΘ(298.15 K) =-483.6 kJ/mol”是不明确的。

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。

对于化学反应“0 =∑νBB”,反应的摩尔焓[变]△rHm,一般可由测量反应进度ξ1→ξ2时的焓变△H,除以反应进度变△ξ而得,即:

△rHm = △H/△ξ

由于反应进度(ξ)的定义与化学方程式的写法(即与反应方程式中物质B的νB)有关,因此反应的摩尔焓[变]△rHm也与化学方程式的写法有关,即对同一实验数据,由于计算△ξ所依据的化学方程式不同,使得△rHm也不同。所以在使用△rHm时,必须指明对应的化学方程式。例如:

2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g);△rHmΘ(298.15 K) =-483.6 kJ/mol ①

H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(g);△rHmΘ(298.15 K) =-241.8 kJ/mol ②


www.wenxue9.com 对于反应①来说,2molH2(g)和1molO2(g)完全反应生成2molH2O(g)表示反应进度“ξ=1mol”的反应,对于反应②来说,1molH2(g)和0.5molO2(g)完全反应生成1molH2O(g)也表示反应进度“ξ=1mol”的反应,前者放热483.6kJ,后者放热241.8kJ.因此,两个反应的△rHm不同,反应①的△rHm是反应②的两倍。

由上可见:

(1)反应的摩尔焓[变]△rHm,实际上是单位反应进度的焓变。△rHm的单位“J/mol”或“kJ/mol”中的“mol”是“指定反应”的反应进度的SI单位,mol-1是每单位反应进度的SI单位。

(2)对于某个反应系统,当其指定反应的化学方程式的写法不同时,每单位反应进度的反应所表示的意义是不同的,当然相对应的△rHm也是不同的。

总之,引入△H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《国家标准》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,但不要过分引深,以避免不必要的深究。


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