第一章热化学能源 内容提要和学习要求化学反应发生时,伴随有能量的变化,其形式 虽有多种,但通常多以热的形式放出或吸收。燃料燃烧所产生的热量和化学 反应中所发生的能量转换和利用都是能源的重要课题。本章着重讨论如何用 实验方法测量化学反应的热效应和如何从理论上计算化学反应的热效应这两 个问题,并适当介绍能源中的燃料。 本章学习的主要要求可分为以下几点 (1)了解用弹式热量计测量等容热效应(q)°的原理,熟悉qv的实验 计算法。 (2)了解状态函数的意义。了解化学反应中的焓变在一般条件下的意 义。理解等压热效应(q)与反应中的焓变的关系。了解q与反应中的内能 变的关系。初步掌握化学反应的标准摩尔焓变(AH°)的近似计算。 (3)适当了解能源中的燃料燃烧反应的热效应。 1.1反应热效应的测量 化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热效应,简称热效应或反应 热。研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科叫做热化学。 任何物质总是和它周围的其他物质相联系着的,为了科学研究的需要, 尤其在考虑诸如热化学这方面的内容时,必须规定待研究物质的范围,也就 是要把被研究的对象和周围的物质隔离开来。这种被研究的对象叫做系统, 系统以外的周围物质叫做环境 系统可以通过一个边界(范围)与它的环境区分开来;这个边界可以是具体的,也可以是假想 的。例如,在一只容器里研究硫酸与氢氧化钠在水溶液中的反应,通常就把含有硫酸和氢氧化钠的水 溶液作为系统,而溶液以外的周围物质如容器、溶液上方的空气等作为环境。显然,这系统与环境是 通过溶液的界面这个具体的边界区分开来的,如果用锌来代替氢氧化钠,锌将会与稀硫酸反应产生氢 气,逸出液面而扩散到空气中。若该容器是完全密闭的,则可以将密闭在容器中的空气以及产生的氢 气包括在系统内,该系统还是可以有具体的边界与环境区分开。若该容器不是密闭的,则系统与环境 的边界只能是假想的。 硫酸与氢氧化钠在水溶液中发生中和反应,会放出热,使水溶液的温度 升高。如果该容器是完全密闭且绝热的,又假设在容器中只有此水溶液而无 空气,则一定量的硫酸和氢氧化钠将会由于反应而放出一定的热量,将被溶 液所吸收而使溶液的温度升高至某一定值,即反应所放出的热量等于溶液所 吸收的热量。可用下式表示 (T2-T1) =-cs·m。△T=C3·△T(1.1) 式中,q表示一定量反应物在给定条件下的反应热效应;c。表示溶液的比热 容;m表示溶液的质量;C。表示溶液的热容,C3=cs·m。;△T表示溶液终态 温度T2与始态温度T1之差。对于反应热q,负号表示放热,正号表示吸热。 比热容c的定义是热容C除以质量,即c=C/m,国际单位制(简称S)基本单位为J·Kg1-1 ①热量]的符号也可用Q。由于本书用Q表示反应商,选用q表示热量第一章 热化学能源 内容提要和学习要求 化学反应发生时，伴随有能量的变化，其形式 虽有多种，但通常多以热的形式放出或吸收。燃料燃烧所产生的热量和化学 反应中所发生的能量转换和利用都是能源的重要课题。本章着重讨论如何用 实验方法测量化学反应的热效应和如何从理论上计算化学反应的热效应这两 个问题，并适当介绍能源中的燃料。 本章学习的主要要求可分为以下几点： （1）了解用弹式热量计测量等容热效应（qv）①的原理，熟悉 qv 的实验 计算法。 （2）了解状态函数的意义。了解化学反应中的焓变在一般条件下的意 义。理解等压热效应（qp）与反应中的焓变的关系。了解 qv与反应中的内能 变的关系。初步掌握化学反应的标准摩尔焓变 （Dt H q m） 的近似计算。 （3）适当了解能源中的燃料燃烧反应的热效应。 1.1 反应热效应的测量 化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热效应，简称热效应或反应 热。研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科叫做热化学。 任何物质总是和它周围的其他物质相联系着的，为了科学研究的需要， 尤其在考虑诸如热化学这方面的内容时，必须规定待研究物质的范围，也就 是要把被研究的对象和周围的物质隔离开来。这种被研究的对象叫做系统， 系统以外的周围物质叫做环境。 系统可以通过一个边界（范围）与它的环境区分开来；这个边界可以是具体的，也可以是假想 的。例如，在一只容器里研究硫酸与氢氧化钠在水溶液中的反应，通常就把含有硫酸和氢氧化钠的水 溶液作为系统，而溶液以外的周围物质如容器、溶液上方的空气等作为环境。显然，这系统与环境是 通过溶液的界面这个具体的边界区分开来的，如果用锌来代替氢氧化钠，锌将会与稀硫酸反应产生氢 气，逸出液面而扩散到空气中。若该容器是完全密闭的，则可以将密闭在容器中的空气以及产生的氢 气包括在系统内，该系统还是可以有具体的边界与环境区分开。若该容器不是密闭的，则系统与环境 的边界只能是假想的。 硫酸与氢氧化钠在水溶液中发生中和反应，会放出热，使水溶液的温度 升高。如果该容器是完全密闭且绝热的，又假设在容器中只有此水溶液而无 空气，则一定量的硫酸和氢氧化钠将会由于反应而放出一定的热量，将被溶 液所吸收而使溶液的温度升高至某一定值，即反应所放出的热量等于溶液所 吸收的热量。可用下式表示： q=-cs·ms·（T2 －T1） =-cs·ms·△T=-Cs·△T（1.1） 式中，q 表示一定量反应物在给定条件下的反应热效应；cs 表示溶液的比热 容；ms表示溶液的质量；Cs 表示溶液的热容，Cs=cs·ms；△T 表示溶液终态 温度 T2与始态温度 T1之差。对于反应热 q，负号表示放热，正号表示吸热。 比热容 c 的定义是热容 C 除以质量，即 c=C/m，国际单位制（简称 SI）基本单位为 J· Kg-1·K -1， ① 热[量]的符号也可用 Q。由于本书用 Q 表示反应商，选用 q 表示热[量]