剖析热化学方程式的表示方法

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 剖析热化学方程式的表示方法

按照国家指令性规定，在使用“量和单位”的名称、符号、书写规则时都应符合《中华人民共和国国家标准GB3100～3102-93“量和单位”》（以下简称《国标》）的规定。《全日制普通高级中学教科书（试验本）化学》（以下简称“新教材”）遵循国家的有关规定，结合中学化学教学特点，在物理量的引用上，积极贯彻“量和单位”国家标准，规范了教材中相关物理量的表述。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） + 393.5 kJ

    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，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，教学中也不必引深。

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