关于高中化学新教材中热化学方程式书写问题的探讨～

1、关于高中化学新教材中热化学方程式书写问题的探讨【摘要】本文主要介绍了高中化学新教材中引入 h（反应热）的必要性和依据，以及引入ah以后，热化学方 程式的表示方法发生的变化，并详细介绍了 “反应进度” 的含义。【关键词】反应热热化学方程式反应进度原国家技术监督局、原国家教委、原广播电影电视部 和国家新闻出版署1994年11月14日曾联合发文“要求所 有1995年7月1日以后出版的科技书刊、报纸、新闻稿件、 教材、产品铭牌、产品说明书等，在使用量和单位的名称、 符号、书写规则时都应符合新标准（指中华人民共和国国家 标准gb31 003102-93 “量和单位”系列，以下简称国标） 的规定；所有出版

2、物再版时，都要按新标准规定进行修订”。 人民教育出版社化学室于19 96年开始编写出版的全日制 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，积极贯彻“量和单位”国家标准。x x年秋，新教材的使用已扩大到十省、市。为了使广大教师 和教研人员更好地了解和使用新教材，本文就新教材中热 化学方程式书写的问题作一些探讨。一、新教材引入ah（ 反应热）的必要性和依据化学反应都伴随着能量的变化，通 常表现为热量的变化。人们用热化学方程式来表示化学反 应中放出或吸收的热量。在旧教材中热化学方程式是这样表示的：c (固)+0 2 (气)=c02 (气)+393. 5kj上式表示在lo

3、lkpa和25°c的条件下，imo 1固态碳和 lmol氧气反应生成lmolc02气体时放出393. 5k j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 是因为书写化学反应方程式必须遵守质量守恒定律，这种 表示方法把反应中原子结合的变化和热量的变化用加号连 在一起是欠妥的。因此，在gb3102.493中规定，热量(q) “应当用适当的热力学函数的变化来表示，例如tas, s是炳的变化，或ah,焙的变化”。在中等化学中，一般研究的是在一定压强下，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，恒压热等于系统焙的变化。所以，在中等化学 所研究的反应范围之内，q=qp=ah,这就是新教材中引入 ah的依据。二、引入ah以后，热化学方程式的表示方法发生的变 化。引入ah这个物理量以后，使得热化学方程式的表示方法发生了变化。1.根据国标，在热力学中将内能u改称为热 力学能。其定义为：对于热力学封闭系统，u=q+w,式中 q是传给系统的能量，w是对系统所作的功。q、w都是以 “系统”的能量增加为

5、“ + ”来定义的。而旧教材中，q是 以“环境”的能量增加（或以“系统”的能量减少）为“ + ” 来定义的，这样，旧教材中热化学方程式中的“ + ”、“一” 所表示的意义正好与国标的规定相反。因此，引入ah以后, 当反应为放热反应时，ah为“一”或ahlt ;0；当反应为 吸热反应时，!%“ + ”或厶hgt;o。2. 在旧教材中，热化学方程式中物质的聚集状态用中 文表示，如固、液、气等，根据国标，应当用英文字母表 示。如s代表固体、1代表液体、g代表气体或蒸气、aq表 示水溶液等。3. 热化学方程式中反应热的单位不同。旧教材中反应 热的单位是j或kj,而ah的单位为j/mol或kj/mo 1

6、。根据引入ah以后的这些变化，类似以下热化学方程式 的表示方法已经废除：c （固）+02（气）=c02 （气）+393. 5kjc（固）+h20（气）=c0（气）+h2（气）-131. 5kj正确的表示方法为：先写出反应的化学方程式，并注 明各物质的聚集状态。然后写出该反应的摩尔恰rllrn （下 标“r”表示反应，“m”表示摩尔)。实际上，一般给出的 都是反应物和产物均处于标准状态(指温度为2 98. 15k, 压强为1 olkpa时的状态)时的摩尔恰，即反应的标准摩尔 恰rhm® (上标“0”表示标准)，两者之间用逗号或分 号隔开。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、有关反应进度考虑到中等化学的实际情况，新教 材中没有引入'反应进度(符号为§)”这个物理量。但是 应该明确，arhm的单位“kj/mol”中的“mol”是指定反 应的反应进度的国际单位制(简称si)单位，而不是物质 的量的单位。国标中，反应进度的定义为：对于化学反应o=sb vbbnb(g=nb (o) + vbc式中nb (0)和nb(e)分别代表反 应进度

8、67;=0(反应未开始)和© = g时b的物质的量。由于 nb (0)(为反应未开始时b的物质的量)为常数，因此有dc = vb-1 dnb对于有限的变化厶詐v b-lanb上面所定义的反应进度，它只与化学反应方程式的写 法有关，而与选择反应系统中何种物质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e的定义 与vb (化学计量数，对于反应物其为负，对于产物其为正) 有关，因此在使用e时必须指明化学反应方程式。反应进度自1982年进入我国国家标准，iso国际标准 从1992年引入了反应进度。反应进度是化学反应的最基础 的量。由于化学中引入了此量，使涉及化学反应的量

9、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量 在量纲上岀现的困难和矛盾。对于化学反应0=sb vbb反应的摩尔恰 rh>m, 一般可由测量反应进度e 1- c2时的熔变ah,除以反应进度变而得，即厶rh m=ah/ c由于反应进度e的定义与化学反应方程式的写法有关, 因此him也与化学反应方程式的写法有关，即对同一实验 数据，由于计算 e所依据的化学反应方程式不同，使得 rhm也不同。所以在使用:rhm时，必须指明对应的化学 反应方程式。例如，2h2 (g) +02 (g) =21120 (g) ； arhm483. 6 kj/molh2 (g)+1/202 (g)=h20(

10、g)； ar hm=-241. 8kj /mol对于反应来说，2molh2(g)和lmol02(g )完全反应生 成加ol h20(g)表示1反应进度的反应，而对于反应来说, lmolh2(g)和 0. 5mol02 (g)完全反应生成 lm olh20(g)也表 示1反应进度的反应，前者放热483. 6kj,后者放热 241.8kj0因此，两个反应的rh m不同，反应的rh m 是反应的两倍。从以上可以看岀：(1) 反应的摩尔恰rhm实际上是单位反应进度的焙变。 arhm 的单位 “j /mol” 或 “kj/m ol” 中的 “mol” 是“指 定反应”的反应进度的si单位，mol l是每

11、反应进度的 si单位。(2) 对于用不同的化学计量数表示的相同物质的反应， 每反应进度的反应所表示的意义是不同的，当然相对应的 ar hm也是不同的。最后需要说明的是：由于rhm与反应的温度和压强有关，因此书写热化学 方程式时应注明反应的温度和压强。但中等化学所用的 rhm的数据，一般都是在lolkpa和298. 15k时的数据，因 此可不特别注明。考虑到这一点和中等化学中学生的知识 水平和接受能力，新教材中将rhm 0 (298. 15k)简写为ah 来表示。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总之，引入ah以后，热化学方程式的表示方法发生了 很大变化，教师对此应做到心中有数，但教学过程中不要 向学生过分强调，以避免不必要的深究。参考文献胡美玲中等化