再度審視燃燒熱概念

1、再度審視燃燒熱概念巍山一中謝忠立關(guān)鍵詞：燃燒熱、壓強(qiáng)、溫度內(nèi)容摘要：人民教育出版社出版2007年2月第3 版, 2010年7月第一次印刷的普通高中課 程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書，高中化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理中，在第一章第二節(jié)對物質(zhì)的燃燒熱 作出的定義為：“在101325 Pa（101KPa）時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所 放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，單位為KJ/mol?！边@一個定義值得商榷。應(yīng)做如下改進(jìn)：“在通常情況下（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓25C），每1mol純物質(zhì)充分燃燒，生成穩(wěn)定 態(tài)氧化產(chǎn)物時所放出的熱量稱為該物質(zhì)的燃燒熱，單位KJ/mol”正文：人民教育出版社出版2007年2月第3版，2

2、010年7月第一次印刷的普通高中課程標(biāo) 準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書，高中化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理中，在第一章第二節(jié)對物質(zhì)的燃燒熱作出 的定義為：“在101325 Pa（101KPa）時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的 熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，單位為KJ/mol?！边@一個定義值得商榷。對于燃燒熱，不同的文獻(xiàn)資料，有不同的定義，由武漢大學(xué) 吉林大學(xué)主編，曹錫章 宋天佑 王杏喬 修定高等教育出版社1994年4月出版的無機(jī)化學(xué)上冊第260頁定義為： 在1. 013X105Pa的壓強(qiáng)下1mol物質(zhì)完全燃燒時的熱效應(yīng)叫做該物質(zhì)的燃燒熱。以上的定義，只規(guī)定了物質(zhì)的量為1mol，氧化后產(chǎn)物型態(tài)未曾規(guī)定，對

3、于同一種物質(zhì) 來說，氧化后產(chǎn)物的型態(tài)不同，放出的熱量也就不同。在研究交流、生產(chǎn)、生活中就出現(xiàn)信 息的不確定，無法交流了，因此，這種定義應(yīng)進(jìn)一步嚴(yán)謹(jǐn)，才符合實(shí)際研究、生產(chǎn)、生活的 而要。南京大學(xué)物理化學(xué)教研室傅獻(xiàn)彩 沈文霞 姚天揚(yáng)編，1999年3月第10次印刷的第 四版物理化學(xué)上冊第70頁定義為：有機(jī)化合物的燃燒焓是指一摩爾有機(jī)物在時完全 燃燒所放出的熱量，通常稱為燃燒熱。燃燒產(chǎn)物指定為該化合物中的C變?yōu)镃O2 （氣），H 變?yōu)镠2O （液），S變?yōu)镾 O2 （氣），N變?yōu)镹2 （氣），Cl成為HCl （氣），金屬如銀等都成為 游離態(tài)。南京大學(xué)物理化學(xué)教研室編物理化學(xué)對燃燒熱定義時，其規(guī)定更為粗

4、略，不但對 燃燒后氧化物的型態(tài)未作出規(guī)定，僅對碳、氮、硫、氯、氫等常見元素的氧化型態(tài)作了小范 圍的規(guī)定，外界氣壓的規(guī)定為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（*），這一定義對于有機(jī)物來說，基本上規(guī)定 了有機(jī)物中相應(yīng)元素氧化物的型態(tài)，也規(guī)定了外界的壓強(qiáng)，但其實(shí)用范圍、以及未對物質(zhì)溫 度變更的熱效應(yīng)作出考慮。因此，要明確使用燃燒熱進(jìn)行交流，也還適應(yīng)不了實(shí)際需要，要 作一定的改進(jìn)。上海師范大學(xué) 河北師范大學(xué)華中師范大學(xué)、華南師范大學(xué) 河南師范大學(xué)五校合 編1995年4月印刷物理化學(xué)上冊第30頁的定義為一摩爾物質(zhì)B完全氧化時的熱效應(yīng) 稱之為物質(zhì)B的摩爾燃燒熱。所胃完全氧化指該物質(zhì)中的C氧化成CO2 （g），H氧化成H2O （

5、l），S氧化成S O2 （g），N氧化成N2 （g）。又對其進(jìn)行了一段注釋，燃燒熱隨參加反應(yīng)的 物質(zhì)的聚集狀態(tài)，燃燒時的溫度和壓力的不同而有不同的數(shù)值，習(xí)慣上將298. 2K標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 下各物質(zhì)處于穩(wěn)定聚集狀態(tài)時的摩爾燃燒熱稱之為標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。五校合編1995年4月印刷物理化學(xué)中的定義，也只在小范圍內(nèi)對元素的氧化型 態(tài)作出規(guī)定，并且也未對外界壓強(qiáng)和溫度作出規(guī)定，但是又加了一段注釋。這一定義在后來的附屬注釋中，“燃燒熱隨參加反應(yīng)的物質(zhì)的聚集狀態(tài)，燃燒時的溫 度和壓力的不同而有不同的數(shù)值，習(xí)慣上將298. 2K標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下各物質(zhì)處于穩(wěn)定聚集狀態(tài)時 的摩爾燃燒熱稱之為標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。”定義加上注釋，基本上能研

6、究一些常見物質(zhì)的燃燒放熱 現(xiàn)象了，但對于一個化學(xué)概念來說，不應(yīng)定義之外再加注釋，這對交流也不方便，因此，這 種定義也應(yīng)加以改進(jìn)。從以上幾種情況來看，好多文獻(xiàn)對燃燒熱的定義都有值得商榷的地方，作為高中教學(xué)， 如何才能對燃燒熱作出定義，才能符合教學(xué)的實(shí)際需求呢，既讓學(xué)生掌握燃燒熱，而又符合 生產(chǎn)實(shí)際，同時其難度又不應(yīng)太高，這就要對高中知識體系中學(xué)生的基礎(chǔ)和實(shí)際教學(xué)需要進(jìn) 行認(rèn)識。為什么同一個概念出現(xiàn)了因人而異的不同定義呢，這是因?yàn)椴煌难芯空咚幍纳a(chǎn) 領(lǐng)域不同，其生產(chǎn)反應(yīng)的條件也不同，工業(yè)生產(chǎn)中為了適應(yīng)各自在生產(chǎn)中的物料和熱量平衡 的計算需要，常采用相應(yīng)條件下的化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)據(jù)，因此，不同的研

7、究者就對燃燒熱給 出了不同的定義。同樣，我們高中教學(xué)中也應(yīng)適應(yīng)高中階段學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的認(rèn)識， 才能順利達(dá)成教學(xué)目標(biāo)針對高中教學(xué)來說，學(xué)生初次接觸燃燒熱，因此，對學(xué)生來說，應(yīng)從最為簡單的燃燒 熱進(jìn)行認(rèn)識，認(rèn)識標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱，就達(dá)到現(xiàn)在學(xué)生的初步認(rèn)識水平了，如果作出過高的要求， 以現(xiàn)在學(xué)生的知識體系來說，不但完不成我們既定的目標(biāo)，也會讓學(xué)生的認(rèn)識產(chǎn)生絮亂。從高中生實(shí)際生活的情況來看，我們的燃燒也是在通常條件下的燃燒，很少出現(xiàn)極高 溫或極低溫條件下的燃燒，因此，研究標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是最符合學(xué)生實(shí)際，也是最為方便、最適 用的燃燒熱，同時，在理解了標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱之后，只要進(jìn)行簡單的知識遷移，就可以對其它條 件下

8、的燃燒熱進(jìn)行認(rèn)識。從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕嵌葋砜紤]問題，在不同的溫度條件下，同樣的生成物來說，狀態(tài)不同，如 果是氣體，體積也不同，加之反應(yīng)物生成物的比熱容也不同，因此，不同的溫度和外界壓強(qiáng) 狀態(tài)下，其所測定的燃燒熱也是不同的。溫度不同，物質(zhì)狀態(tài)不同，在相變熱的影響下，測 定的燃燒熱數(shù)值相差會很大，如每生成1mol氣態(tài)水與液態(tài)水，其相變熱相差約44KJ，在100 以上測定的氫氣燃燒熱與常溫25時測定的燃燒熱就會因相變熱的影響相差44KJ。如果考 慮體積不同，燃燒熱還會受到體積功的影響，因?yàn)?，溫度越高，體積越大，對于有氣體產(chǎn)生 的反應(yīng)來說，對外做功就越多，放熱就會越少。第三，如果考慮到反應(yīng)前后，雙方比熱容的 不

9、同，也會因?yàn)闇y定的溫度不同，而導(dǎo)致測定結(jié)果不同。從中可以看出，在對燃燒熱進(jìn)行定 義的時候不得不考慮溫度的影響。從可燃物來看，所有的物質(zhì)必須是純凈物才能稱為燃燒熱，否則，如果用混合物來測 定，那么不同的組成，其燃燒熱也是不同的，同時，如果采用混合物測定燃燒熱，所測定出 來的也只是所用樣本的一個平均值，失去了使用的價值和使用的廣泛性、普遍性。從高中教材體系來看，在現(xiàn)在人教版教科書中的規(guī)定：“在101325 Pa(101KPa)時， 1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，單位為 KJ/mol。”從定義中，我們就會發(fā)現(xiàn)，其中規(guī)定生成的燃燒產(chǎn)物為“穩(wěn)定態(tài)氧化物穩(wěn)定態(tài)

10、氧化物，應(yīng)從兩個方面來理解，一是性質(zhì)上的穩(wěn)定，也即是說，在通常燃燒時，不能再被氧 化；其次，其相態(tài)應(yīng)為穩(wěn)定態(tài)，如果沒有溫度的規(guī)定，物質(zhì)的穩(wěn)定態(tài)也就無從談起，如，水 的穩(wěn)定態(tài)，101325 Pa(101KPa)情況，在100C以上時是氣態(tài)穩(wěn)定，100C以下0C以上時為 液態(tài)穩(wěn)定，0C以下時為固態(tài)穩(wěn)定。沒有了溫度的前提，物質(zhì)的穩(wěn)定態(tài)將無從談起。從高中常見的知識考查來看，在考試出題時，好多從業(yè)者，也意識到了這一個問題， 因此，在出題時，通常都會在題目中加上前提條件，“1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，25C ”作為考查學(xué) 生對燃燒熱這一知識點(diǎn)的掌握程度。綜合以上各種文獻(xiàn)對燃燒熱的定義，結(jié)合研究燃燒的需要，以及現(xiàn)階段高中知識體 系對學(xué)生的要求，現(xiàn)行教材中定義燃燒熱時，只規(guī)定壓強(qiáng)是不夠的，還必須規(guī)定溫度，只有 溫度一定了，氧化物的穩(wěn)定態(tài)才能確定，比較的基點(diǎn)才存在；溫度的規(guī)定，適用的溫度值最 好規(guī)定為常溫（25C）。因此，在高中化學(xué)教學(xué)中，對燃燒熱的定義，應(yīng)定義如下:“在通常 情況下（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓25C）,每1mol純物質(zhì)充分燃燒，生成穩(wěn)定態(tài)氧化產(chǎn)物放出的熱量 稱為該物質(zhì)的燃燒熱，單位KJ/mol”才符合高中教學(xué)的需要。參考文獻(xiàn)：人民教育出版社出版2007年2月第3版，2010年7月第一次印刷的普通高中課