值 对于反应中ΔU、△H,按我国国家标准应以反应的摩尔内能变△,Un、摩尔焓变△rH表达,基 本单位均为kJ·mo-,下角标r代表化学反应,m与名称中的摩尔的)(mola)相应。为便于当前教 学,本书仍按习惯简写为内能变△U、焓变△H。据此,反应中体积功应为 式中,△V表示摩尔体积变化,基本单位为m3·mo-1,若P的单位用kPa,则ω′的基本单位为 kJ·mo/-r 2定温定压下只作体积功的反应或过程 有气体参加或生成气体时,若将气体看作理想气体,则根据理想气体<PGN0014.TXT/PGN方程 式对于反应:aA(g)+bB(g)=gG(g)+dD(g)中任一气体来说, PVEnRT 或 pV_=p(v/n)=RT 当系统的温度和压力不变时,化学反应方程式两边所发生的摩尔体积变化(△Vm)决定于化学反应方程 式中气态物质的化学计量数的变化(△v)。 式中,△v=(g+d-(a+b),均为纯数,是无量纲的。 从而可得 △U=qn+w′=qnP△ △U=△H-△V·RT (1.8) :化学反应过程中固体与液体的体积改变(与气体的相比)不大,在△v中均不计入 2在100c和101.325kPa下,由1mH20()汽化变成1moH20(g)。在此汽化过程中△H 和△U是否相等?若△H等于40.63kJ·mo-1,则△U为多少? 解:该汽化过程: 是在定温定压和只做体积功的条件下进行的。根据式(1 △U=△H△v·RT △U=(40.63-(1-0) (273+100)}kJ·mol 40.63-3.10}kJ·mol-1 在通常情况下,反应或过程的体积功的绝对值小于5kJ·m-1,例1.2中的体积功w′=△u-△ H=-3.10kJ·mo-1,也就是说△U与△H之间的差别在数值上是很小的。若△H数值较大,则△H≈△U 化茡热力学表明,理想气体作等温膨胀时,其内能不变。据此,对于在定温定压下只作体积功 的一般反应或过程来说,式(1.8)中的△U数值,虽然与式(15)中的条件有所不同,但仍可用qv代 入来进行估算,则可得 qv=p-p△Vn=qp-△V·RT (1. 9</PGN0015. TXT/PGN> 由于化学反应通常是在常压下进行的,就反应热效应来说,△H将比△U 更具有实际意义。用弹式热量计所测定的反应热效应常为q,有时就需要通 过计算而求得q或△H。加之有些反应热效应不能直接或尚未用实验测定, 而用前面所说的盖斯定律的方法,需设计不同的途径,用已知反应的热效应 来计算,不仅不经济,且不方便。如果我们能确定系统各物质的焓值,就可 以用之来计算反应的焓变 1.2.3标准摩尔生成焓和反应的标准摩尔焓变
值。 对于反应中△U、△H，按我国国家标准应以反应的摩尔内能变△r Um、摩尔焓变△r Hm 表达，基 本单位均为 kJ·mol-1，下角标 r 代表化学反应，m 与名称中的摩尔(的)(molar)相应。为便于当前教 学，本书仍按习惯简写为内能变△U、焓变△H。据此，反应中体积功应为 ω′=－p△vm =－p(Vm,2-Vm,1) 式中，△Vm 表示摩尔体积变化，基本单位为 m 3·mol-1，若 P 的单位用 kPa，则ω′的基本单位为 kJ·mol-1。 2.定温定压下只作体积功的反应或过程 有气体参加或生成气体时，若将气体看作理想气体，则根据理想气体</PGN0014.TXT/PGN>方程 式对于反应：aA(g)+bB(g)=gG(g)＋dD(g)中任一气体来说， PV=nRT 或 pVm =p(V/n)=RT 当系统的温度和压力不变时，化学反应方程式两边所发生的摩尔体积变化(△Vm )决定于化学反应方程 式中气态物质的化学计量数的变化(△v)。 p△Vm =△V·RT 式中，△v=(g＋d)-(a＋b)，均为纯数，是无量纲的。 从而可得： W′=-p△Vm =－△V·RT (1.7) △U=qp 十 w′=qp -P△Vm 或 △U=△H－△V·RT (1.8) 注意：化学反应过程中固体与液体的体积改变(与气体的相比)不大，在△v 中均不计入。 例 1.2 在 100℃和 101.325kPa 下，由 1molH2 O(l)汽化变成 1molH2 O(g)。在此汽化过程中△H 和△U 是否相等？若△H 等于 40.63kJ·mol-1，则△U 为多少？ 解：该汽化过程： H2 O(1)＝H2 O(g) 是在定温定压和只做体积功的条件下进行的。根据式(1.8) △U＝△H－△v·RT △ ＝ ｛ － － × × ＋ ｝ · ｛ － ｝ · · U 40.63 (1 0 ) (273 100) k J mol = 40.63 3.10 k J mol = 37.53kJ mol -1 - 1 -1 8 314 1000 . 在通常情况下，反应或过程的体积功的绝对值小于 5kJ·mol-1，例 1.2 中的体积功 w′=△U-△ H=-3.10kJ·mol-1，也就是说△U 与△H 之间的差别在数值上是很小的。若△H 数值较大，则△H≈△U。 化学热力学表明，理想气体作等温膨胀时，其内能不变。据此，对于在定温定压下只作体积功 的一般反应(或过程)来说，式(1.8)中的△U 数值，虽然与式(1.5)中的条件有所不同，但仍可用 qv 代 入来进行估算，则可得 qv＝qp－p△Vm＝qp－△V·RT (1.9)</PGN0015.TXT/PGN> 由于化学反应通常是在常压下进行的，就反应热效应来说，△H 将比△U 更具有实际意义。用弹式热量计所测定的反应热效应常为 qv，有时就需要通 过计算而求得 qp 或△H。加之有些反应热效应不能直接或尚未用实验测定， 而用前面所说的盖斯定律的方法，需设计不同的途径，用已知反应的热效应 来计算，不仅不经济，且不方便。如果我们能确定系统各物质的焓值，就可 以用之来计算反应的焓变。 1.2.3 标准摩尔生成焓和反应的标准摩尔焓变
1.物质的标准摩尔生成焓 与内能(ω相似,各物质的焓(H)的绝对值也是难以确定的。但在实际应 用中人们关心的是反应或过程中系统的焓变(△H。为此人们采用了相对值的 办法,即规定了物质的相对焓值。 由于焓的数值会随具体条件的不同而有所改变,在化学热力学中规定压 力为标准压力P(在气体混合物中,系指各气态物质的分压均为标准压力 pθ)或溶液中溶质(如水合离子或分子)的浓度(确切地说应为有效浓度或活 度)均为标准浓度cθ的条件为标准条件。若某物质或溶质是在标准条件下就 称之为处于标准状态。 按国标号GB31028-92物理化学和分子物理学的量和单位,标准压力P一般选择为100kPa 对于纯液体B或纯固体B,标准状态是指在标准压力P时看作理想的纯液体B或纯固体B。对于溶液 中的溶质B,标准状态是指在标准压力P6和标准质量摩尔浓度m6(即上述标准浓度)时看作理想的溶 质B。 考虑到目前的实际情况,本书所采用手册的数据,绝大部分是在101.325kPa压力下的,所以标 准压力P仍取101.35kPa(标准浓度c6取1mol·dm3)。 关于单质和化合物的相对焓值(见书末附录3),规定在标准条件下由指 定的单质生成单位物质的量的纯物质时反应的焓变叫做该物质的标准摩尔 生成焓;通常选定温度为298.15K,作为该物质在此条件下的相对焓值,以 △H(298.15K)表示,本书仍按习惯简写为标准生成焓△H(298.15K),° 标⊙代表“标准”(可读作“标准”),下角标f代表“生成” 以在此条件下氢气和氧气作用生成液态H2的反应为例 H2(g)+O2(g)=H2O △H(298.15K)=285.8kJ H201)的标准生成焓△H°(H20,1,298.15K为-285.8kJ·mo-1。而任何 指定的单质的标准生成焓为零,实际上也就是把在此条件下指定的单质的相 对焓值作为零。 关于水合离子的相对焓值(见书末附录4),规定以水合氢离子的标准摩 尔生成焓为零;通常选定温度为298.15K,称之为水合H离子在298.15K时 的标准摩尔生成焓,以△+Hm(H,aq,298.15K)表示,本书正文中仍按习 惯简写为标准生成焓△Hθ(H,aq,298.15K),即 △H(H,aq,298.15K)=0 式中aq是拉丁字aqua(水)的缩写,H(aq表示水合氢离子。 据此,可以获得其他水合离子在298.15K时的标准生成焓。 2.反应的标准摩尔焓变 在标准条件下反应或过程的摩尔焓变叫做反应的标准摩尔焓变,以 △H表示,本书正文中仍按习惯简写为标准焓变△H°。 根据盖斯定律和标准生成焓的定义,可以得出关于298.15K时反应标准 焓变△H8(298.15K的一般计算规则。 △H(298.15K)=∑{△H0(29815K}生成物 ①通常是在所选择的温度T和压力P(=P0)时的最稳定的形式
1.物质的标准摩尔生成焓 与内能(U)相似，各物质的焓(H)的绝对值也是难以确定的。但在实际应 用中人们关心的是反应或过程中系统的焓变(△H)。为此人们采用了相对值的 办法，即规定了物质的相对焓值。 由于焓的数值会随具体条件的不同而有所改变，在化学热力学中规定压 力为标准压力 Pθ(在气体混合物中，系指各气态物质的分压均为标准压力 pθ)或溶液中溶质(如水合离子或分子)的浓度(确切地说应为有效浓度或活 度)均为标准浓度 cθ的条件为标准条件。若某物质或溶质是在标准条件下就 称之为处于标准状态。 按国标号 GB3102.8－92 物理化学和分子物理学的量和单位，标准压力 Pθ一般选择为 100kPa。 对于纯液体 B 或纯固体 B，标准状态是指在标准压力 Pθ时看作理想的纯液体 B 或纯固体 B。对于溶液 中的溶质 B，标准状态是指在标准压力 Pθ和标准质量摩尔浓度 mθ(即上述标准浓度)时看作理想的溶 质 B。 考虑到目前的实际情况，本书所采用手册的数据，绝大部分是在 101.325kPa 压力下的，所以标 准压力 Pθ仍取 101.325kPa(标准浓度 cθ取 1mol·dm-3)。 关于单质和化合物的相对焓值(见书末附录 3)，规定在标准条件下由指 定的单质①生成单位物质的量的纯物质时反应的焓变叫做该物质的标准摩尔 生成焓；通常选定温度为 298.15K，作为该物质在此条件下的相对焓值，以 △f Hm q (298.15K)表示，本书仍按习惯简写为标准生成焓△fHθ(298.15K)，θ 标 代表“标准”(可读作“标准”)，下角标 f 代表“生成”。 以在此条件下氢气和氧气作用生成液态 H2O 的反应为例： H2 (g) + O2 (g) = H2 1 2 O(1); △Hθ(298.15K)=285.8kJ·mol-1 H2O(1)的标准生成焓△fHθ(H2O,l,298.15K)为-285.8kJ·mol-1。而任何 指定的单质的标准生成焓为零，实际上也就是把在此条件下指定的单质的相 对焓值作为零。 关于水合离子的相对焓值(见书末附录 4)，规定以水合氢离子的标准摩 尔生成焓为零；通常选定温度为 298.15K，称之为水合 H +离子在 298.15K 时 的标准摩尔生成焓，以△fH m q （H +，aq，298.15K)表示，本书正文中仍按习 惯简写为标准生成焓△fHθ(H+，aq，298.15K)，即 △fHθ(H+，aq，298.15K)＝0 式中 aq 是拉丁字 aqua(水)的缩写，H +(aq)表示水合氢离子。 据此，可以获得其他水合离子在 298.15K 时的标准生成焓。 2.反应的标准摩尔焓变 在标准条件下反应或过程的摩尔焓变叫做反应的标准摩尔焓变，以 △fH m q 表示，本书正文中仍按习惯简写为标准焓变△Hθ。 根据盖斯定律和标准生成焓的定义，可以得出关于 298.15K 时反应标准 焓变△Hθ(298.15K)的一般计算规则。 △Hθ(298.15K)=Σ｛△fHθ(298.15K)}生成物 ① 通常是在所选择的温度 T 和压力 P（=Pθ）时的最稳定的形式
△H°(298.15K)}反应物(1.10) 反应的标准焓变等于各生成物的标准生成焓乘以化学计量数的总和减去 各反应物的标准生成焓乘以化学计量数的总和。 这可设想如图1.3所示的循环而求得(读者可自推导之)。 反应物 △H°(298.15K) C0(g)+元02(g) →|c02(g) 反应 z△"29.15K) 生 单质 C石墨)+g 图1.3c0(g)+02(g)=C02(g)反应标准焓变的计算 对于某一个反应:aA+bB=gG+dD,在298.15K时反应的标准焓变△He (298.15K)可按下式求得 △H(298.15K)={g△H°(G,298.15K)+d△H0(D.298.15K a△H(A,298.15K)+b△H°(B,298.15K}(1.11) 应用此公式时应注意 (1)△H°的计算是系统终态的Σ△H°值减去始态的∑△H°值,切勿颠 倒 2)公式中应包括反应中所涉及的各种物质,并需考虑其聚集状态。 3)公式中应包括反应方程式中的化学计量数g、d、a、b,不要遗漏。 △He的数值与反应方程式的写法(方程式中的化学计量数)有关。例如 4 3Al()+O2 (8)=3A2O3(s), △H(298.15K)=-1117.1kJ·mo 它表明在298.15K和标准条件下,按上述化学反应(计量)方程式进行每摩尔 反应 放出1117.1kJ的热量。 A(s)+4O2(g)→2A2O3(S △He(298.15K)=-837.9kJ·mo|-1 它表明在298.15K和标准条件下,每摩尔反应: Al(s)+O2(g)→A2O3(s) 放出837.%kJ的热量。 ①反应aA+bB=gG+dD也可表示为aA-bB+gG+dD=0或 VaA-VbB+vGG+vDD=0或,即生成物的化学计 量数用正号,反应物的用负号。而式(1.11)则写作△tH0(29815K) ①较确切地说是:它表明在29815K和标准条件下,按上述化学反应(计量)方程式进行每摩尔的反应进 度时,放出1117kJ的热量。对于一般反应,反应进度ξ的定义是dξ=dnB/B。这涉及反应变化所转移 的量,与化学反应(计量)方程式的写法有关。ξ=lmol时,我们说进行了Imol反应
－Σ｛△fHθ(298.15K)｝反应物 (1.10) 反应的标准焓变等于各生成物的标准生成焓乘以化学计量数的总和减去 各反应物的标准生成焓乘以化学计量数的总和。 这可设想如图 1.3 所示的循环而求得(读者可自推导之)。 对于某一个反应：aA＋bB=gG+dD，在 298.15K 时反应的标准焓变△Hθ (298.15K)可按下式求得。 △Hθ(298.15K)＝｛g△fHθ(G，298.15K)＋d△fHθ(D.298.15K)｝ －{a△fHθ(A，298.15K)＋b△fHθ(B，298.15K)｝① (1.11) 应用此公式时应注意： (1)△Hθ的计算是系统终态的∑△fHθ值减去始态的∑△fHθ值，切勿颠 倒。 (2)公式中应包括反应中所涉及的各种物质，并需考虑其聚集状态。 (3)公式中应包括反应方程式中的化学计量数 g、d、a、b，不要遗漏。 △Hθ的数值与反应方程式的写法(方程式中的化学计量数)有关。例如： 4 3 Al(s) O Al O (s); ＋ 2 2 3 (g) = 2 3 △Hθ(298.15K)＝－1117.1kJ·moｌ-1 它表明在 298.15K 和标准条件下，按上述化学反应(计量)方程式进行每摩尔 反应： 4 3 Al(s) O Al O (s) ＋ 2 2 3 (g) ® é ë ê ù û ú 2 3 放出 1117.1kJ 的热量①。 Al(s) O Al O (s); ＋ 2 2 3 3 4 1 2 (g) ® △Hθ(298.15K)＝－837.9kJ·mol-1 它表明在 298.15K 和标准条件下，每摩尔反应： Al(s) O Al O (s) ＋ 2 2 3 3 4 1 2 (g) ® é ë ê ù û ú 放出 837.9kJ 的热量。 ① 反应 aA＋bB=gG+dD 也可表示为-aA-bB+gG＋dD=0 或-VaA-VbB+vGG+vDD=0 或 ，即生成物的化学计 量数用正号，反应物的用负号。而式（1.11）则写作△tHθ（298.15K）= 。 ① 较确切地说是：它表明在 298.15K 和标准条件下，按上述化学反应（计量）方程式进行每摩尔的反应进 度时，放出 1117.1kJ 的热量。对于一般反应 ，反应进度ξ的定义是 dξ=dnB/vB。这涉及反应变化所转移 的量，与化学反应（计量）方程式的写法有关。ξ=1mol 时，我们说进行了 1mol 反应
2Al(s)+=02(g)>AL,O,(s); △H8(298.15K=-1675.7kJ·mo|-1 它表明在298.15K和标准条件下,每摩尔反应: 2A(s)+O2(g)→A2O3(s) 放出1675.7kJ的热量 因此,在写△H(298.15K)的数值时,应指明与之相应的反应方程式 4)由于有的生成反应是吸热反应,而有的则是放热反应,所以各种物质 的ΔH°(298.15K)的数值有的是正值,有的是负值。运算过程中,正负号不 可疏忽。(5)物质的标准生成焓是相对焓值,但不影响反应焓变的计算(可通 过盖斯定律来予以理解)。(6)如果系统温度不是298.15K,而是其他温度 则反应的△H是会有些改变的,但一般变化不大。例如,下列反应: SO, (8)+02(g)=sO,(g) △H(298.15K)为-98.%kJ·mo|-1,而△He(873K)为-96.%kJ·mo1。在近似 估算中,往往就近似地将△H°(298·15K)作为其他温度T时的△ He(T)。 例1.3试用标准生成焓的数据,计算联氨(N2H4)在空气或氧气中完全 燃烧时反应的标准焓变ΔH°(298.15K)。 解:写出有关的反应方程式,并在各物质下面标出其标准生成焓(查书 末附录3)的值。 N2H4()+02(g)=N2(g)+2H20() △+H0(298.15K)/(kJ·m-)50.6300-285.83 根据式(1.10),得 △H(29815K)={△H°(N2,g29815K)+2△H°(H2O,129K)} {△H°(N2H4,29815K)+△H"(O2,g29815K)} 0+2×(-28583)-5063-0}kJ·mol 62229kJ·mol 此计算值可与例1.1中用弹式热量计所测得的反应热q为-620kJmo|1 相对比(为什么?)。若燃烧产物H20以气态计,则计算结果又如何?能否与 所测得的q相对比(为什么?)。 一些氧化还原反应也会放出大量热。例如,将金属铝粉和三氧化二铁(或 四氧化三铁)的混合物(称为铝热剂)点火时,铝将使三氧化二铁还原成铁,反 应放出大量的热(温度可达2000℃以上)能使铁熔化,而应用于诸如钢轨的焊 接。可利用标准生成焓的数据计算这一反应的△H(298.15K。 例1.4试计算铝粉和三氧化二铁的反应的△H0(298.15K) 解:写出有关的化学方程式,并在各物质下面标出其标准生成焓的值。 2A|(s)+Fe203(s)=Al23(s)+2Fe(s) △H(298.15K)/(kJ·m1)0-824.2-1675.70 根据式(1.11),得 △H(298.15K={△H(A203,s,298.15K)+2△H°(Fe,s,298.15K)
2Al(s) O Al O (s); ＋ 2 2 3 3 2 (g) ® △Hθ(298.15K)＝－1675.7kJ·mol-1 它表明在 298.15K 和标准条件下，每摩尔反应： 2Al(s) O Al O (s) ＋ 2 2 3 3 2 (g) ® é ë ê ù û ú 放出 1675.7kJ 的热量。 因此，在写ΔHθ(298.15K)的数值时，应指明与之相应的反应方程式。 (4)由于有的生成反应是吸热反应，而有的则是放热反应，所以各种物质 的ΔfHθ(298.15K)的数值有的是正值，有的是负值。运算过程中，正负号不 可疏忽。(5)物质的标准生成焓是相对焓值，但不影响反应焓变的计算(可通 过盖斯定律来予以理解)。(6)如果系统温度不是 298.15K，而是其他温度， 则反应的ΔHθ是会有些改变的，但一般变化不大。例如，下列反应： SO g O g SO g 2 2 3 1 2 ( ) + ( ) = ( ) ΔHθ(298.15K)为-98.9kJ·mol-1，而ΔHθ(873K)为-96.9kJ·mol-1。在近似 估算中，往往就近似地将ΔHθ(298·15K)作为其他温度 T 时的Δ Hθ(T)。 例 1.3 试用标准生成焓的数据，计算联氨(N2H4)在空气或氧气中完全 燃烧时反应的标准焓变ΔHθ(298.15K)。 解：写出有关的反应方程式，并在各物质下面标出其标准生成焓(查书 末附录 3)的值。 N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △fHθ(298.15K)/(kJ·mol-1) 50.63 0 0 -285.83 根据式(1.10)，得 △ △ △ △ △ · · θ θ θ θ θ H H H H H ( . ) { ( , , . ) ( , , . )} { ( , , . ) ( , , . )} { ( . ) . } . 29815 29815 2 129815 1 29815 29815 0 2 28583 50 63 0 622 29 2 2 2 4 2 1 1 K N g K H O K N H K O g K kJ mol kJ mol f f f f = + - + = + ´ - - - = - - 此计算值可与例 1.1 中用弹式热量计所测得的反应热 qv为-620kJ·mol-1 相对比(为什么？)。若燃烧产物 H2O 以气态计，则计算结果又如何？能否与 所测得的 qv相对比(为什么？)。 一些氧化还原反应也会放出大量热。例如，将金属铝粉和三氧化二铁(或 四氧化三铁)的混合物(称为铝热剂)点火时，铝将使三氧化二铁还原成铁，反 应放出大量的热(温度可达 2000℃以上)能使铁熔化，而应用于诸如钢轨的焊 接。可利用标准生成焓的数据计算这一反应的ΔHθ(298.15K)。 例 1.4 试计算铝粉和三氧化二铁的反应的△Hθ(298.15K)。 解：写出有关的化学方程式，并在各物质下面标出其标准生成焓的值。 2Al(s)＋Fe2O3(s)＝Al2O3(s)＋2Fe(s) △fHθ(298.15K)/(kJ·mol-1) 0 －824.2 －1675.7 0 根据式(1.11)，得 △Hθ(298.15K)=｛△fHθ(Al2O3,s，298.15K)＋2△fHθ(Fe,s,298.15K)｝
2△H°(A,s,298.15K)+△H°(Fe203,s,298.15K)} ={(-1675.7)+0-0—(-824.2)}kJ.mol2 -851.5kJ·mo|-2 若将三氧化二铁改为四氧化三铁,则化学方程式为 8A|(s)+3Fe3O4(s)=4A203(s)+9Fe(s) 可求得△He(298.15K)=-3347.6kJ·mo|-1。 注意:由于所涉及的这两个给出的化学方程式的写法不同,不能直接比 较这两个反应的ΔH°(298.15K)值。为了进行对比,通常均以与同一对比标 准如1mo|Al(s)的反应式来表达,可分别将上述两个反应的△H°(298.15K 乘以和(为什么?),从而得到-4258kJ·mol和-41845kJ·mol, 基本相仿。 上述对比原则也适用于6.1节中单质活泼性(与02反应)的对比[见表 6.1,对比标准为1mo02(g)]。 例1.5试用标准生成焓的数据,计算反应 Zn(s)+Cu(aq)=Zn2+(aq)+0u(s)的△H0(298.15K),并简单说明其意义。 解:在反应方程式中各物质下面标出其标准生成焓(查书末附录3及4) 的值。 Zn(s)+Cu, +(ag)=Zn,+(ag)+Cu(s) △H°(298.15K)/(kJ·m-)064.77 153.890 根据式(1.11),得 △H(298.15K)={△H0(Zn2+,aq,298.15K)+△H0(cu,s,29815K)} ={△H(Zn,s,29815K)+△H0(u2+,aq,298.15K)} ={(-15.89)+0-0-64.77}kJ·mo|-1 218.66kJ·mo|-1 这表明该氧化还原反应能放出相当大的能量,在电池反应中这部分能量 与反应的电功有着一定的转换关系(但两者的数值并不相等,见第四章 如何合理使用反应热或化学反应所放出的能量是科技工作者所关心的问 题。在下节能源及第四章电化学中将作简单介绍。 1.3能源 能源是指能够向人们提供能量的自然资源。能源的形式有多种,如燃料、 核能、太阳能、水力、地热、风能、潮汐能等等;其中燃料的燃烧涉及一般 化学反应的热效应,而核能与太阳能则涉及原子核反应的热效应。这里简单 介绍有关燃料的一些情况、热量大小、存在问题和可能发展的前途等,以资 比较并扩大视野[1]。 1.3.1煤炭 我国是以煤炭为主要能源的国家,60年代以来,石油工业迅速发展,煤 炭所占能源消费量的比例逐渐下降,但仍保持其优势地位。1949年我国原煤 产量仅0.320亿吨,居世界第10位;1986年原煤产量达到8.90亿吨,上升 到世界第2位;1990年增到10.9亿吨。 煤炭通常指夭然存在的泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤以及人工产品木炭
－｛2△fHθ(Al,s,298.15K)＋△fHθ(Fe2O3,s,298.15K)｝ =｛(－1675.7)＋0－0－(－824.2)｝kJ.mol-2 =－851.5kJ·mol-2 若将三氧化二铁改为四氧化三铁，则化学方程式为 8Al(s)＋3Fe3O4(s)=4Al2O3(s)＋9Fe(s) 可求得△Hθ(298.15K)=－3347.6kJ·mol-1。 注意：由于所涉及的这两个给出的化学方程式的写法不同，不能直接比 较这两个反应的ΔHθ(298.15K)值。为了进行对比，通常均以与同一对比标 准如 1molAl(s)的反应式来表达，可分别将上述两个反应的ΔHθ(298.15K) 乘以 和 为什么？ ，从而得到 · 和 · ， 1 2 1 8 ( ) -425.8kJ mol -418.45kJ mol -1 -1 基本相仿。 上述对比原则也适用于 6.1 节中单质活泼性(与 O2 反应)的对比[见表 6.1，对比标准为 1molO2(g)]。 例 1.5 试用标准生成焓的数据，计算反应： Zn(s)+Cu(aq)=Zn2++(aq)+Cu(s)的ΔHθ(298.15K)，并简单说明其意义。 解：在反应方程式中各物质下面标出其标准生成焓(查书末附录 3 及 4) 的值。 Zn(s)＋Cu2＋(aq)=Zn2＋(aq)＋Cu(s) △fHθ(298.15K)/(kJ·mol-1) 0 64.77 －153.89 0 根据式(1.11)，得 △Hθ(298.15K)＝｛△fHθ(Zn2＋,aq,298.15K)＋△fHθ(Cu,s,298.15K)｝ =｛△fHθ(Zn,s,298.15K)＋△fHθ(Cu2＋,aq,298.15K)｝ =｛(－15.89)＋0－0－64.77｝kJ·mol-1 =－218.66kJ·mol-1 这表明该氧化还原反应能放出相当大的能量，在电池反应中这部分能量 与反应的电功有着一定的转换关系(但两者的数值并不相等，见第四章)。 如何合理使用反应热或化学反应所放出的能量是科技工作者所关心的问 题。在下节能源及第四章电化学中将作简单介绍。 1.3 能源 能源是指能够向人们提供能量的自然资源。能源的形式有多种，如燃料、 核能、太阳能、水力、地热、风能、潮汐能等等；其中燃料的燃烧涉及一般 化学反应的热效应，而核能与太阳能则涉及原子核反应的热效应。这里简单 介绍有关燃料的一些情况、热量大小、存在问题和可能发展的前途等，以资 比较并扩大视野[1]。 1.3.1 煤炭 我国是以煤炭为主要能源的国家，60 年代以来，石油工业迅速发展，煤 炭所占能源消费量的比例逐渐下降，但仍保持其优势地位。1949 年我国原煤 产量仅 0.320 亿吨，居世界第 10 位；1986 年原煤产量达到 8.90 亿吨，上升 到世界第 2 位；1990 年增到 10.9 亿吨。 煤炭通常指天然存在的泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤以及人工产品木炭