化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念及計(jì)算

1、化學(xué)反響中能量變化的相關(guān)見(jiàn)解及計(jì)算一、相關(guān)見(jiàn)解化學(xué)反響中的能量變化化學(xué)反響中的能量變化，平常表現(xiàn)為熱量的變化。商討化學(xué)反應(yīng)放熱、吸熱的實(shí)質(zhì)時(shí)，要注意四點(diǎn)：化學(xué)反響的特色是有新物質(zhì)生成，新物質(zhì)和反響物的總能量是不一樣樣的，這是因?yàn)楦魑镔|(zhì)所擁有的能量是不一樣樣的（化學(xué)反響的實(shí)質(zhì)就是舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵的生成，而舊化學(xué)鍵斷裂所汲取的能量與新化學(xué)鍵所開(kāi)釋的能量不一樣樣致使發(fā)生了能量的變化）；反響中能量守恒實(shí)質(zhì)是生成新化學(xué)鍵所開(kāi)釋的能量大于舊化學(xué)鍵斷裂的能量而轉(zhuǎn)變成其余能量的形式開(kāi)釋出來(lái)；焚燒熱：在101kPa時(shí)，1mol可燃物圓滿焚燒生成堅(jiān)固的氧化物時(shí)所放出的熱量。中和熱：在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和

2、反響生成1mol水時(shí)的反響熱。3）反響熱，平常是指：當(dāng)一個(gè)化學(xué)反響在恒壓以及不作非膨脹功的狀況下發(fā)生后，若使生成物的溫度回到反響物的初步溫度，這時(shí)系統(tǒng)所放出或汲取的熱量稱(chēng)為反響熱。符號(hào)4）假如反響物所擁有的總能量高于生成的總能量，則在反響中會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)變成熱能的形式開(kāi)釋?zhuān)@就是放熱反響，反之則是吸熱反響；5）蓋斯定律換句話說(shuō)，化學(xué)反響的反響熱只與反響系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)相關(guān)，而與反響的門(mén)路沒(méi)關(guān)，而這可以看出，蓋斯定律其實(shí)是“內(nèi)能和焓是狀態(tài)函數(shù)”這一結(jié)論的進(jìn)一步表現(xiàn)。利用這必然律可以從已經(jīng)精準(zhǔn)測(cè)定的反響熱效應(yīng)來(lái)計(jì)算難于丈量或不可以丈量的反響的熱效應(yīng)。只管蓋斯定律出此刻熱力學(xué)第必然律提出前，但亦可

3、經(jīng)過(guò)熱力學(xué)第必然律推導(dǎo)出。因?yàn)闊崃W(xué)能（U）和焓（H）都是狀態(tài)函數(shù)，所以U和H只與系統(tǒng)的始、末狀態(tài)有關(guān)而與“歷程”沒(méi)關(guān)。可見(jiàn)，關(guān)于恒容或恒壓化學(xué)反響來(lái)說(shuō)，只需反響物和產(chǎn)物的狀態(tài)確立了，反響的熱效應(yīng)Qv或Qp也就確立了，反響能否有中間步驟或有無(wú)催化劑介入等均對(duì)Qv或Qp數(shù)值沒(méi)有影響。使用該定律要注意：1、蓋斯定律只合用于等溫等壓或等溫等容過(guò)程，各步反響的溫度應(yīng)相同；2、熱效應(yīng)與參加反響的各物質(zhì)的天性、齊集狀態(tài)、達(dá)成反響的物質(zhì)數(shù)目，反響進(jìn)行的方式、溫度、壓力等要素均相關(guān)，這就要求波及的各個(gè)反響式必然是嚴(yán)格圓滿的熱化學(xué)方程式。3、各步反響均不做非體積功。4、各個(gè)波及的同一物質(zhì)應(yīng)擁有相同的齊集狀態(tài)。5

4、、化學(xué)反響的反響熱(H)只與反響系統(tǒng)的始態(tài)或終態(tài)相關(guān),而與反響門(mén)路沒(méi)關(guān)。蓋斯定律的實(shí)質(zhì)：方程式按必然系數(shù)比加和時(shí)其反響熱也按該系數(shù)比加和。蓋斯定律的意義：有些反響的反響熱經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定有困難，可以用蓋斯定律間接計(jì)算出來(lái)Qp=U+pV=U+RTvB（g）式中UU終態(tài)-U始態(tài)U反響產(chǎn)物-U反響物，式中vB（g）=n（g）/mol，即發(fā)生1mol反響，產(chǎn)物氣體分子總數(shù)與反響物氣體分子總數(shù)之差。由該式可見(jiàn)，關(guān)于一個(gè)詳細(xì)的化學(xué)反響，等壓熱效應(yīng)與等容熱效應(yīng)能否相等，取決于反響前后氣體分子總數(shù)能否發(fā)生變化，若總數(shù)不變，系統(tǒng)與環(huán)境之間不會(huì)發(fā)生功互換，于是，Qp=QV；若總數(shù)減小，關(guān)于放熱反響QpQV，等壓過(guò)程放

5、出熱多于等容過(guò)程放出熱，；若反響前后氣體分子總數(shù)增添，關(guān)于放熱反響，QpQV，反響前后內(nèi)能減少開(kāi)釋的一部分能量將以做功的形式向環(huán)境傳達(dá)，放出的熱少于等容熱效應(yīng)。相同的，關(guān)于吸熱反響也可以類(lèi)推獲得。將上式張開(kāi)又可獲得：Qp=U+pV=（U終態(tài)-U始態(tài)）+p（U終態(tài)-U始態(tài)）=（U終態(tài)+pU終態(tài)）-（U始態(tài)+pU始態(tài)）因?yàn)閁、p、V都是狀態(tài)函數(shù)，所以U+pV也是狀態(tài)函數(shù)，為此，我們定義一個(gè)新的狀態(tài)函數(shù)，稱(chēng)為焓，符號(hào)為H，定義式為HU+pV，于是：H=H終態(tài)-H始態(tài)=Qp二、計(jì)算1.經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得依據(jù)比熱容公式進(jìn)行計(jì)算：Q=cmt，再依據(jù)化學(xué)反響方程式由Q來(lái)求反響熱。2.反響熱與反響物各物質(zhì)的物質(zhì)的量

6、成正比。3.利用鍵能計(jì)算反響熱平常人們把打開(kāi)1mol某化學(xué)鍵所汲取的能量看作該化學(xué)鍵的鍵能，鍵能平常用E表示，單位為kJ/mol。方法：H=E（反響物）E（生成物），即反響熱等于反響物的鍵能總和與生成物鍵能總和之差。如反響H2(g)+Cl2(g)2HCl(g）；H=E(H-H)+E(Cl-Cl)-2E(H-Cl)4.由反響物和生成物的總能量計(jì)算反響熱H=生成物總能量-反響物的總能量。5.依據(jù)焚燒熱計(jì)算物質(zhì)焚燒放出的熱量Q=n（可燃物）該物質(zhì)的焚燒熱6.依據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算蓋斯定律：化學(xué)反響不論是一步達(dá)成仍是分幾步達(dá)成，其反響熱是相同的；也就是說(shuō)，化學(xué)反響的反響熱只與反響的始態(tài)和終態(tài)相關(guān)，與反響

7、門(mén)路沒(méi)關(guān)。即假如一個(gè)反響可以分幾步進(jìn)行，則各步反響的反響熱之和與該反響一步達(dá)成時(shí)的反響熱相同。7.依據(jù)反響物和生成物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓來(lái)計(jì)算關(guān)于必然溫度，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的反響0=BVBRB(這是一種把反響物經(jīng)過(guò)移項(xiàng)變號(hào)挪動(dòng)到等號(hào)右側(cè)的寫(xiě)法，在這類(lèi)寫(xiě)法中，反響物的系數(shù)為負(fù)，VB是反響物或生成物RB的化學(xué)計(jì)量數(shù)，B表示對(duì)全部物質(zhì)乞降）該反響的反響熱rHm=BVBfHm(B)（如圖。表示標(biāo)準(zhǔn)壓力，為1*105Pa。實(shí)質(zhì)上，這一符號(hào)其實(shí)不寫(xiě)作“西塔”，但是一個(gè)圓圈中間一道橫線，比“西塔”稍胖。“m”表示每摩爾反響），即反響熱等于全部參加反響的物質(zhì)在該狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與該物質(zhì)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量系數(shù)

8、的乘積的代數(shù)和。這是可以利用蓋斯定律和標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的定義來(lái)證明的，詳見(jiàn)生成焓。一些工具書(shū)中會(huì)有各樣物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，可以經(jīng)過(guò)查閱計(jì)算出所需的反響熱。比方，關(guān)于反響CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)rHm在298K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為：fHmCO(g)=molfmH2O(g)=molfHmCO2(g)=molfHmH2(g)=0rHm=BVBfHm(B)=*1+0*1+*(-1)+*(-1)kJ/mol=mol該反響的反響熱為mol。8依據(jù)反響物和生成物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焚燒焓來(lái)計(jì)算關(guān)于好多有機(jī)物來(lái)說(shuō)，直接利用單質(zhì)合成是有困難的，但有機(jī)物大多可以焚燒，所以，標(biāo)準(zhǔn)摩爾焚燒焓更簡(jiǎn)單獲得。關(guān)于某一狀態(tài)下的反響0=BVBRB，該反響的反響熱還等于rHm=-BVBcHm(B)（如圖），這也是可以利用蓋斯定律和標(biāo)準(zhǔn)摩爾焚燒焓的定義來(lái)證明的。即反響熱等于全部參加反響的物質(zhì)在該狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焚燒焓與該物質(zhì)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量系數(shù)的乘積的代數(shù)和的相反數(shù)。比方，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的反響：CH3CHO（l）+H2（g）=C2H5OH（l）rHmcHmCH3CHO(l)=molcHmH2(g)=molcHmC2H5OH(l)=molrHm=-BVBcHm(B)=-*1+*(-