關(guān)于高中化學(xué)新教材中熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)問(wèn)題的探討～

1、關(guān)于高中化學(xué)新教材中熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)問(wèn)題的探討【摘要】本文主要介紹了高中化學(xué)新教材中引入 h（反應(yīng)熱）的必要性和依據(jù)，以及引入ah以后，熱化學(xué)方 程式的表示方法發(fā)生的變化，并詳細(xì)介紹了 “反應(yīng)進(jìn)度” 的含義?！娟P(guān)鍵詞】反應(yīng)熱熱化學(xué)方程式反應(yīng)進(jìn)度原國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局、原國(guó)家教委、原廣播電影電視部 和國(guó)家新聞出版署1994年11月14日曾聯(lián)合發(fā)文“要求所 有1995年7月1日以后出版的科技書(shū)刊、報(bào)紙、新聞稿件、 教材、產(chǎn)品銘牌、產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)等，在使用量和單位的名稱(chēng)、 符號(hào)、書(shū)寫(xiě)規(guī)則時(shí)都應(yīng)符合新標(biāo)準(zhǔn)（指中華人民共和國(guó)國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)gb31 003102-93 “量和單位”系列，以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)標(biāo)） 的規(guī)定；所有出版

2、物再版時(shí)，都要按新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行修訂”。 人民教育出版社化學(xué)室于19 96年開(kāi)始編寫(xiě)出版的全日制 普通高級(jí)中學(xué)教科書(shū)（試驗(yàn)本）化學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)新教材） 遵循國(guó)家的有關(guān)規(guī)定，積極貫徹“量和單位”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。x x年秋，新教材的使用已擴(kuò)大到十省、市。為了使廣大教師 和教研人員更好地了解和使用新教材，本文就新教材中熱 化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)的問(wèn)題作一些探討。一、新教材引入ah（ 反應(yīng)熱）的必要性和依據(jù)化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，通 常表現(xiàn)為熱量的變化。人們用熱化學(xué)方程式來(lái)表示化學(xué)反 應(yīng)中放出或吸收的熱量。在舊教材中熱化學(xué)方程式是這樣表示的：c (固)+0 2 (氣)=c02 (氣)+393. 5kj上式表示在lo

3、lkpa和25°c的條件下，imo 1固態(tài)碳和 lmol氧氣反應(yīng)生成lmolc02氣體時(shí)放出393. 5k j的熱量。 這種表示方法的優(yōu)點(diǎn)是寫(xiě)法直觀，容易為學(xué)生所理解。但 是因?yàn)闀?shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)方程式必須遵守質(zhì)量守恒定律，這種 表示方法把反應(yīng)中原子結(jié)合的變化和熱量的變化用加號(hào)連 在一起是欠妥的。因此，在gb3102.493中規(guī)定，熱量(q) “應(yīng)當(dāng)用適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)函數(shù)的變化來(lái)表示，例如tas, s是炳的變化，或ah,焙的變化”。在中等化學(xué)中，一般研究的是在一定壓強(qiáng)下，在敞開(kāi) 容器中發(fā)生的反應(yīng)所放出或吸收的熱量。因此，根據(jù)熱力 學(xué)第一定律u二q+wq p=au-w=(u2-ul) + (p2

4、v2-p lvl) = (u2+p2 v2) (ul+plv 1)=h2-h1=ah即qp=ah式中q p叫恒壓熱，是指封閉系統(tǒng)不做除體 積功以外的其他功時(shí)，在恒壓過(guò)程中吸收或放出的熱量。 上式表明，恒壓熱等于系統(tǒng)焙的變化。所以，在中等化學(xué) 所研究的反應(yīng)范圍之內(nèi)，q=qp=ah,這就是新教材中引入 ah的依據(jù)。二、引入ah以后，熱化學(xué)方程式的表示方法發(fā)生的變 化。引入ah這個(gè)物理量以后，使得熱化學(xué)方程式的表示方法發(fā)生了變化。1.根據(jù)國(guó)標(biāo)，在熱力學(xué)中將內(nèi)能u改稱(chēng)為熱 力學(xué)能。其定義為：對(duì)于熱力學(xué)封閉系統(tǒng)，u=q+w,式中 q是傳給系統(tǒng)的能量，w是對(duì)系統(tǒng)所作的功。q、w都是以 “系統(tǒng)”的能量增加為

5、“ + ”來(lái)定義的。而舊教材中，q是 以“環(huán)境”的能量增加（或以“系統(tǒng)”的能量減少）為“ + ” 來(lái)定義的，這樣，舊教材中熱化學(xué)方程式中的“ + ”、“一” 所表示的意義正好與國(guó)標(biāo)的規(guī)定相反。因此，引入ah以后, 當(dāng)反應(yīng)為放熱反應(yīng)時(shí)，ah為“一”或ahlt ;0；當(dāng)反應(yīng)為 吸熱反應(yīng)時(shí)，!%“ + ”或厶hgt;o。2. 在舊教材中，熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的聚集狀態(tài)用中 文表示，如固、液、氣等，根據(jù)國(guó)標(biāo)，應(yīng)當(dāng)用英文字母表 示。如s代表固體、1代表液體、g代表氣體或蒸氣、aq表 示水溶液等。3. 熱化學(xué)方程式中反應(yīng)熱的單位不同。舊教材中反應(yīng) 熱的單位是j或kj,而ah的單位為j/mol或kj/mo 1

6、。根據(jù)引入ah以后的這些變化，類(lèi)似以下熱化學(xué)方程式 的表示方法已經(jīng)廢除：c （固）+02（氣）=c02 （氣）+393. 5kjc（固）+h20（氣）=c0（氣）+h2（氣）-131. 5kj正確的表示方法為：先寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式，并注 明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。然后寫(xiě)出該反應(yīng)的摩爾恰rllrn （下 標(biāo)“r”表示反應(yīng)，“m”表示摩爾)。實(shí)際上，一般給出的 都是反應(yīng)物和產(chǎn)物均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(指溫度為2 98. 15k, 壓強(qiáng)為1 olkpa時(shí)的狀態(tài))時(shí)的摩爾恰，即反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾 恰rhm® (上標(biāo)“0”表示標(biāo)準(zhǔn))，兩者之間用逗號(hào)或分 號(hào)隔開(kāi)。例如，c(s)+o 2(g)=c02(g) :

7、arhm© (298. 15k) = 393. 5 kj/molc(s ) +h20(g) =c0(g) +h2(g) ； a rhm ® (298. 15k)=+131. 5kj /mol三、有關(guān)反應(yīng)進(jìn)度考慮到中等化學(xué)的實(shí)際情況，新教 材中沒(méi)有引入'反應(yīng)進(jìn)度(符號(hào)為§)”這個(gè)物理量。但是 應(yīng)該明確，arhm的單位“kj/mol”中的“mol”是指定反 應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)度的國(guó)際單位制(簡(jiǎn)稱(chēng)si)單位，而不是物質(zhì) 的量的單位。國(guó)標(biāo)中，反應(yīng)進(jìn)度的定義為：對(duì)于化學(xué)反應(yīng)o=sb vbbnb(g=nb (o) + vbc式中nb (0)和nb(e)分別代表反 應(yīng)進(jìn)度

8、67;=0(反應(yīng)未開(kāi)始)和© = g時(shí)b的物質(zhì)的量。由于 nb (0)(為反應(yīng)未開(kāi)始時(shí)b的物質(zhì)的量)為常數(shù)，因此有dc = vb-1 dnb對(duì)于有限的變化厶詐v b-lanb上面所定義的反應(yīng)進(jìn)度，它只與化學(xué)反應(yīng)方程式的寫(xiě) 法有關(guān)，而與選擇反應(yīng)系統(tǒng)中何種物質(zhì)b無(wú)關(guān)。反應(yīng)進(jìn)度 與物質(zhì)的量具有相同的量綱，si單位為mol。由于e的定義 與vb (化學(xué)計(jì)量數(shù)，對(duì)于反應(yīng)物其為負(fù)，對(duì)于產(chǎn)物其為正) 有關(guān)，因此在使用e時(shí)必須指明化學(xué)反應(yīng)方程式。反應(yīng)進(jìn)度自1982年進(jìn)入我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，iso國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 從1992年引入了反應(yīng)進(jìn)度。反應(yīng)進(jìn)度是化學(xué)反應(yīng)的最基礎(chǔ) 的量。由于化學(xué)中引入了此量，使涉及化學(xué)反應(yīng)的量

9、綱和 單位的標(biāo)準(zhǔn)化大大前進(jìn)了一步，也很好地解決了一系列量 在量綱上岀現(xiàn)的困難和矛盾。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)0=sb vbb反應(yīng)的摩爾恰 rh>m, 一般可由測(cè)量反應(yīng)進(jìn)度e 1- c2時(shí)的熔變ah,除以反應(yīng)進(jìn)度變而得，即厶rh m=ah/ c由于反應(yīng)進(jìn)度e的定義與化學(xué)反應(yīng)方程式的寫(xiě)法有關(guān), 因此him也與化學(xué)反應(yīng)方程式的寫(xiě)法有關(guān)，即對(duì)同一實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)，由于計(jì)算 e所依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)方程式不同，使得 rhm也不同。所以在使用:rhm時(shí)，必須指明對(duì)應(yīng)的化學(xué) 反應(yīng)方程式。例如，2h2 (g) +02 (g) =21120 (g) ； arhm483. 6 kj/molh2 (g)+1/202 (g)=h20(

10、g)； ar hm=-241. 8kj /mol對(duì)于反應(yīng)來(lái)說(shuō)，2molh2(g)和lmol02(g )完全反應(yīng)生 成加ol h20(g)表示1反應(yīng)進(jìn)度的反應(yīng)，而對(duì)于反應(yīng)來(lái)說(shuō), lmolh2(g)和 0. 5mol02 (g)完全反應(yīng)生成 lm olh20(g)也表 示1反應(yīng)進(jìn)度的反應(yīng)，前者放熱483. 6kj,后者放熱 241.8kj0因此，兩個(gè)反應(yīng)的rh m不同，反應(yīng)的rh m 是反應(yīng)的兩倍。從以上可以看岀：(1) 反應(yīng)的摩爾恰rhm實(shí)際上是單位反應(yīng)進(jìn)度的焙變。 arhm 的單位 “j /mol” 或 “kj/m ol” 中的 “mol” 是“指 定反應(yīng)”的反應(yīng)進(jìn)度的si單位，mol l是每

11、反應(yīng)進(jìn)度的 si單位。(2) 對(duì)于用不同的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示的相同物質(zhì)的反應(yīng)， 每反應(yīng)進(jìn)度的反應(yīng)所表示的意義是不同的，當(dāng)然相對(duì)應(yīng)的 ar hm也是不同的。最后需要說(shuō)明的是：由于rhm與反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)有關(guān)，因此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué) 方程式時(shí)應(yīng)注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)。但中等化學(xué)所用的 rhm的數(shù)據(jù)，一般都是在lolkpa和298. 15k時(shí)的數(shù)據(jù)，因 此可不特別注明?？紤]到這一點(diǎn)和中等化學(xué)中學(xué)生的知識(shí) 水平和接受能力，新教材中將rhm 0 (298. 15k)簡(jiǎn)寫(xiě)為ah 來(lái)表示。例如，c(s)+02 (g ) =c02 (g) ； ah =-393. 5kj/m olc(s)+h2 0(g)=c0(g) +h2(g)； h=+l 31. 5kj/mol總之，引入ah以后，熱化學(xué)方程式的表示方法發(fā)生了 很大變化，教師對(duì)此應(yīng)做到心中有數(shù)，但教學(xué)過(guò)程中不要 向?qū)W生過(guò)分強(qiáng)調(diào)，以避免不必要的深究。參考文獻(xiàn)胡美玲中等化