化学反应焓变计算的解析.doc

化学反应焓变计算的解析梁营(广东药学院 医药化工学院 材料科学系，广东 中山 528458)Understanding of the Calculation of Enthalpy Change in Chemical ReactionLiang Ying(Department of Materials and 化学反应焓变计算的解析 梁营 (广东药学院 医药化工学院 材料科学系，广东 中山 528458) Understanding of the Calculation of Enthalpy Change in Chemical Reaction Liang Ying (Department of Materials and Science, School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangdong Pharmaceutical University, Zhongshan 528458, China) Abstract: There are many concepts and formulas in physical chemistry and its logic in theory is very strong. There are more contents and new calculation train of thought in the calculation of chemical reaction enthalpy. How to understand the contents well and grasp the calculation method is important for learning physical chemistry well, also play a vital role for learning other thermodynamical functions. The derivation, the assumption model and the errors of calculation of enthalpy change in chemical reactions were discussed in detail in the paper. Keywords: reaction enthalpy change；calculation；physical chemistry 热力学是物理化学最基础的内容，主要是由热力学第一定律， 热力学第二定律，以及 20 世纪初建立的热力学第三定律作为理论 基础。热力学上所研究的过程主要包括简单物理变化过程；复杂 物理变化过程(混合、相变)；化学反应过程。毫无疑问在实际的 生产科研中化学变化过程的各种热力学函数值对我们最有用。在 各种物理化学教材中，热力学部分首先用了大量篇幅讲解简单物 理变化过程(如等温过程，等压过程，等容过程等)的各种热力学 函数变化值，化学反应中重要的热力学函数变化，如焓变(?H)、 内能变(?U)、熵变(?S)、吉布斯自由能变(?G)的计算内容比较分 散，有的教材放在了第一章热力学部分综述，有的教材把其穿插 在其它章节来讲述，这样整体比较分散，不利于系统掌握。其中 ?H 的计算内容是基础，它的论述也最详细。?H、?G 的计算中引 入了标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯自由能两个规定，计 算方法包含有近似和模型处理，其理论思想比较相似。?S 的计算 引入了规定熵的概念，和?H 的计算有一定相通之处。?U 的计算 通过计算?H 来得到。文章将深入讨论?H 的计算内容，解析其思 路过程，系统归纳这一部分知识，这对化学反应热力学函数的计 算的掌握和理解有重要作用。 1 摩尔反应焓变的定义和理解 在等温等压，不做非体积功的条件下，多组分化学反应系统 中发生化学变化时，各组分的物质的量必然变化，而这势必引起 系统中广度性质的状态函数(如 U，H，S，A，G)发生变化，根据 多组分系统热力学可得[1-2]： dX = ∑ X dn = ∑ νX dξ 于一个化学反应，反应物和产物都相对于某一个基准点。但必须 注意一点的是，需要求得的是反应物和产物在任一时刻的偏摩尔 焓，在反应过程中，每种物质的物质的量都在变化，故其偏摩尔 量随着化学反应的发生而变化。这又给计算化学反应的焓变增加 了困难。这里需要提出一个假设的模型：(1)认为反应开始时候， 只有反应物，而反应结束时，反应物完全转化为产物，(2)并且在 这过程中反应物和产物没有混合[3]。根据这两个假设，反应起始 时的焓为各种反应物的焓之和，反应末了的焓为产物的焓之和， 且反应物和产物的焓可以近似用其纯物质的焓来表示，即不用其