·20 化学教育(htp:/www.hxjorg) 2015年第6期 化学反应焓的图解分析 胡挥赫遥其昌 (广泰工业大学轻工化工学院广东广州510006) 摘要化学反应增是物理化学学习的重点和难点，通过教学实践发现，设计生成始与反应增 关系、燃烧焰与反应焓关系的能级图，能够简化计算过程，而且可以清楚得区别反应焓、生成拾和 燃烧特。 关键词能级围 反应生成燃烧焰 离子生成险 D0L:1013884/11003-3807hxjy201406012 华罗康说：“人之可贵在于能创浩性地思维”」 kI/mol. 每一个正常的人都可以进行创造性思维活动，这种 除核反应外，化学反应都具有一共同特性，即 动在图形创意中具有典型的、原始的创造力作 始态反应物与末态产物均可由相同种类和相同物质 用。 就图形本身来说 相对于文学具有更直观的 的量的单质生成。根据 原理 可以设计能级图 势，更能在“第一眼”吸引住人们，所以有人说图 计算化学反应的培变，如图1所示。以单质为始 像且有“一图胜千言”的功效一习。把教材中的 态，产物为末态，即确立了化学反应的始末状态， 本原理和基本枢念的特征从图像化的角度早现，会 始末状态确定了以后，因为烩变只与始末状态有 诚少学生对科学知识和文木表述的理解落差)。在 与途径无关，故而图1中所示的2种途径 的的 课堂上应用高有创意的图片 ,能刺激学生的大脑 变相等。即途径 :由单质直接生成产物：途名 激发学生的学习欲望，从而深入观察事物的本 Ⅱ：单质先生成反应物，后由反应物变成产物。 质口。实践证明，图像在教学中的使用，不仅能够 ∑aA,H 把知识直观化，还能够提升记忆力】 热力学知识是物理化学学习的重点和难点 尤 ∑ya,8 其是热力学中烙的理解与计算较为复杂，如的 /4 念有反应格A,H、生成培△H、燃烧焙AH 溶解培△H、稀释烙△H等概念。不同物理意 Fig 1 Calculation diag m of rection enthalpy by formation enthalps 图1生成焓计算反应培示章图 义的培，给教学过程和记忆过程，特别是给计算过 程造成了一 定的困难。因为是状态函数 由图1可知，对于a,A十…→Y十…的化学 变只 与始末状态有关，与过程无关，因此在确定始末状 反应，单质生成产物的生成格之和为 态后，可以设计各种不同的反应途径，并且可由己 ∑y:△H8:,而单质生成反应物所具有的生成烙 知岭变的反应涂轻，计算另一途轻的未知绘变。根 之和为∑a,△H,,式中和a,分别为化学反 据这一原理，木文通讨能级图的设计把捻的文字表 达和数学表达转化为图形 表达 ,教学实践发现 应中产物和反应物的化学计量数。则反应物发生化 级图可以快速把握焓的概念和本质，同时起到加深 学反应变为产物的标准摩尔反应为 记忆和提升计算效率的作用 △，H8=∑y,aH8-∑a,4H8, (1) 1由生成焓计算反应烩 2由燃烧烩计算反应焓 在温度为T的标准态下，由稳定相态的单质 在温度为T的标准态下，由化学计量数为一1的 生成化学计量数为1的B相态的化合物B(),该 B相态的物质B(9与氧进行完全氧化反应时，该月 生成反应的培变即为该化合物在温度为T时的标 应的焓变即为该物质在温度为T时的标准摩尔燃烧 准摩尔生成格，以△H(B,B,T)表示，其单位为 焓，以△H(B,3,T表示，其单位为kJ/ol。 1004.2015ch Academic Jour al Electronic Publishing House All rights http://www.cnki.ne 化学反应焓的图解分析＊ 胡光辉＊＊ 潘湛昌 （广东工业大学轻工化工学院 广东广州 ５１０００６） 摘要 化学反应焓是物理化学学习的重点和难点，通过教学实践发现，设计生成焓与反应焓 关系、燃烧焓与反应焓关系的能级图，能够简化计算过程，而且可以清楚得区别反应焓、生成焓和 燃烧焓。 关键词 能级图 反应焓 生成焓 燃烧焓 离子生成焓 ＤＯＩ：１０．１３８８４／ｊ．１００３－３８０７ｈｘｊｙ．２０１４０６０１２８ 华罗庚说： “人之可贵在于能创造性地思维”。 每一个正常的人都可以进行创造性思维活动，这种 活动在图 形 创 意 中 具 有 典 型 的、原始的创造力作 用。就图形本身来说，相对于文字具有更直观的优 势，更能在 “第一眼”吸引住人们，所以有人说图 像具有 “一图胜千言”的功效［１－２］。把教材中的基 本原理和基本概念的特征从图像化的角度呈现，会 减少学生对科学知识和文本表述的理解落差［２］。在 课堂上应用富有创意的图片，能刺激学生的大脑， 激发 学 生 的 学 习 欲 望，从而深入观察事物的本 质［１］。实践证明，图像在教学中的使用，不仅能够 把知识直观化，还能够提升记忆力［３］。 热力学知识是物理化学学习的重点和难点，尤 其是热力学中焓的理解与计算较为复杂，如焓的概 念有 反 应 焓 ΔｒＨ 、生 成 焓 ΔｆＨ 、燃 烧 焓 ΔｃＨ 、 溶解焓 ΔｓｏｌＨ 、稀释焓 ΔｄｉｌＨ 等概念。不同物理意 义的焓，给教学过程和记忆过程，特别是给计算过 程造成了一定的困难。因为焓是状态函数，焓变只 与始末状态有关，与过程无关，因此在确定始末状 态后，可以设计各种不同的反应途径，并且可由已 知焓变的反应途径，计算另一途径的未知焓变。根 据这一原理，本文通过能级图的设计把焓的文字表 达和数学表达转化为图形表达。教学实践发现，能 级图可以快速把握焓的概念和本质，同时起到加深 记忆和提升计算效率的作用。 １ 由生成焓计算反应焓 在温度为 Ｔ 的标 准 态 下，由稳定相态的单质 生成化学计量数为１的β相态的化合物 Ｂ （β），该 生成反应的焓 变 即 为 该 化 合 物 在 温 度 为 Ｔ 时的 标 准摩尔生成焓，以 ΔｆＨｍ （Ｂ，β，Ｔ）表示，其单位为 ｋＪ／ｍｏｌ。 除核反应外，化学反应都具有一共同特性，即 始态反应物与末态产物均可由相同种类和相同物质 的量的单质生成。根据这一原理，可以设计能级图 计算化 学 反 应 的 焓 变，如 图１所 示。以 单 质 为 始 态，产物为末态，即确立了化学反应的始末状态， 始末状态 确 定 了 以 后，因 为 焓 变 只 与 始 末 状 态 有 关，与途径无关，故而图１中所示的２种途径的焓 变相等。即 途 径 Ⅰ：由 单 质 直 接 生 成 产 物；途 径 Ⅱ：单质先生成反应物，后由反应物变成产物。 Ｆｉｇ．１ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｅｎｔｈａｌｐｙｂｙｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｎｔｈａｌｐｙ 图１ 生成焓计算反应焓示意图 由图１可知，对于ａｊＡ＋… →ｙｉＹ＋… 的化学 反 应， 单 质 生 成 产 物 的 生 成 焓 之 和 为 ∑ｉ ｙｉΔｆＨｍ，ｉ ，而单质生成反应物所具有的生成焓 之和为 ∑ ｊ ａｊΔｆＨｍ，ｊ ，式中ｙｉ 和ａｊ 分别 为 化 学 反 应中产物和反应物的化学计量数。则反应物发生化 学反应变为产物的标准摩尔反应焓为 ΔｒＨｍ ＝ ∑ｉ ｙｉΔｆＨｍ，ｉ － ∑ ｊ ａｊΔｆＨｍ，ｊ （１） ２ 由燃烧焓计算反应焓 在温度为Ｔ 的标准态下，由化学计量数为－１的 β相态的物质Ｂ （β）与氧进行完全氧化反应时，该反 应的焓变即为该物质在温度为Ｔ 时的标准摩尔燃烧 焓，以ΔｃＨｍ （Ｂ，β，Ｔ）表示，其单位为ｋＪ／ｍｏｌ。 ·２０· 化 学 教 育（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ） ２０１５年第６期 ＊ ＊＊ ２０１４年广东省 “质量工程”建设项目 （ＺＹＧＸ０１２） 通信联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｈｘｙ１２３＠１２６．ｃｏｍ