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1. 热化学方程式
下面是几个热化学方程式的例子。
由以上实例可以总结出,书写热化学方程式时要注意以下几点:
(1)要注明反应的温度和压力。若反应是在常温(298K)和常压(1.013×105Pa)下进行,习惯上不需注明。
(2)要注明物质的存在状态。气态物质用g表示,液态物质用1表示,固态物质用s表示。例如,反应①和②,产物的状态不同,反应的热效应相差很大。
(3)方程式要配平。方程式中的配平系数是表示各种物质的比例关系的化学计量数,可用分数表示。化学计量数不同,摩尔反应热不同。例如,反应②和③,化学计量数2倍则反应热效应也2倍。反应热效应与反应式及特定的化学计量数对应。
(4)有确定晶形的固体物质要注明晶形。例如,反应④和⑤,碳的晶形不同,反应的热效应不同。
(5)反应方向改变,则热效应的符号改变,如反应①和⑥。
2. 赫斯定律
赫斯(Hess)指出,一个化学反应无论是一步完成还是数步完成,其热效应相同,称为赫斯定律。
显然,赫斯定律是有适用条件的,因为热是与途径有关的物理量。赫斯定律的适用条件是恒容无非体积功或恒压无非体积功。而且,这里重点强调的是反应不做非体积功,因为反应无论是在恒容还是在恒压条件下进行,只要反应不做非体积功,反应的热效应就等于一个状态函数的改变量,即
QV=△U 恒容无非体积功
Qp=△H 恒压无非体积功
而状态函数的改变量△U、△H是与途径无关的物理量。
如果反应过程中做了非体积功,反应热将不再等于一个状态函数的改变量。如恒容有非体积功的反应,根据热力学第一定律
△U=Q+W体+W非体
对于恒容反应
W体=0
所以
Q=△U-W非体
可见,恒容有非体积功时,热效应等于热力学能的改变量与非体积功之差。由于功是与途径有关的物理量,故反应热Q与途径有关。
赫斯定律的意义在于:①由易测反应的热效应求得难测反应的热效应;②由已知的反应热效应数据求得未知的反应热效应数据。
例如,C与O2反应生成CO的热效应很难测定(有生成CO2的副反应),而C与O2反应生成CO2的热效应、CO与O2反应生成CO2的热效应都很容易测定,利用赫斯定律由2个易测定的反应热效应可求得C与O2反应生成CO的热效应。
文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》
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