【正文】 計算反應(yīng)的反應(yīng)熱，尤其是一些不能或難以用實驗方法直接測定的反應(yīng)熱。 △ r H m ( 2 9 8 . 1 5 K ) = 4 8 3 . 6 k J m o l 1． （ 4）正、逆反應(yīng)的 熱效應(yīng) 絕對值相同，符號相反。 （ 2）必須標(biāo)出物質(zhì)的聚集狀態(tài)。在恒壓及反應(yīng)始、終態(tài)溫度相等的條件下，反應(yīng)熱恰好為生成物與反應(yīng)物焓 的 差 值 ： QP = H 生成物 – H 反應(yīng)物 = △ H (1–11) 式 (1–11)表示恒壓條件下的反應(yīng)熱等于系統(tǒng)的焓變。 （二） 反應(yīng)熱 效應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)與環(huán)境進行能量交換的主要形式是熱。這種能量交換通常有熱和功兩種形式。例如，把 20℃的水升溫至 35℃ ，可以通過如下的途徑達到：直接升溫至 35℃；先冷卻至 0℃然后升溫至 35℃等等，但其狀態(tài)函數(shù)（溫度 T）的改變量卻相同，即△ T＝ T(終態(tài) )– T（ 始態(tài) ） =15℃。例如，對于理想氣體來說，如果知道了它的壓力、體積、溫度和物質(zhì)的量，這四個狀態(tài)函數(shù)中的任意三個，就能用理想氣體狀態(tài)方程式確定第四個狀態(tài)函數(shù)。例如：一杯水，如果只研究杯中的水，水就是系統(tǒng)，而杯和杯以外的物質(zhì)和空間則為環(huán)境。質(zhì)量守恒定律應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)，具體表現(xiàn)為化學(xué)反應(yīng)方程式。滌綸熔體若迅速冷卻，可得無定形體；若慢慢冷卻，則可得晶體。晶體的這種性質(zhì)稱為各向異性。 可見，幾何外形并不是晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別。 固體可分成晶體和非晶體兩大類，多數(shù)固體都是晶體。實驗中給液體加熱時，常常要加入沸石和攪拌，這些都是減少過熱現(xiàn)象的有效措施。如，水在 下的沸點為 100℃ ()。 蒸氣壓與溫度的關(guān)系可以用作圖的方法表示出來。初始時，由于沒有氣態(tài)分子，凝聚速度為零，隨著氣態(tài)分子逐漸增多，凝聚速度逐漸增大，直到凝聚速度等于蒸發(fā)速度，即在單位時間內(nèi)，脫離液面變成氣體的分子數(shù)等于返回液面變成液體的分子數(shù)，達到蒸發(fā)與凝聚的動態(tài)平衡。這種既有較強的分子間作用力又有較好流動性的特點，使得一些物質(zhì)可以很好地溶解在液體中，成為均勻的溶液。 分體積定律： 根據(jù)理想氣體的氣態(tài)方程式，同溫 同壓下，各氣體物質(zhì)體積比必等于它們的“物質(zhì)的量”之比。在實驗室中常用排水集氣法收集氣體（圖l– 2）。 例如， 0℃ 時， 1mol氧氣在容積 的容器內(nèi)所產(chǎn)生的壓力是 kPa。 例 1 在 下，一個體積為 50 dm3的氧氣鋼瓶，當(dāng)它的壓力降為 1500kPa 時，試計算鋼瓶中剩余的氧氣質(zhì)量為多少 ？ 解： 由理想氣體狀態(tài)方程（ 1– 5）式可得： m o l. o lJ.mPaRTpVn　　 2630 1529831481050101 5 0 011333? ??????????? 氧氣的摩爾質(zhì)量為 有關(guān)氣體的研究，對于原子論和近代化學(xué)的發(fā)展起著重要的作用。此外，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)物質(zhì)還有第四種存在形式 ― 等離子體狀態(tài)。 物質(zhì)的存在狀態(tài)主要由其組成微粒間的相互作用力所決定。 （一） 理想氣體的經(jīng)驗公式 氣體的存在狀態(tài)主要由四個因素決定，即體積、壓力、溫度和物質(zhì)的量。mol–1， 所以剩余的氧氣質(zhì)量為： mol g如果向容器內(nèi)加入 1mol氮氣并保持容 器體積不變，則氧氣的壓力還是 kPa，但容器內(nèi)的總壓力卻增大一倍，可見， 1mol氮氣在這種狀態(tài)下產(chǎn)生的壓力也是 kPa。用這種方法收集的氣體中總是含有飽和的水蒸氣。即， iii xnnVV ?? 分體積與總體積之比 VVi ，稱組分氣體的體積分?jǐn)?shù)，它在數(shù)值上即等于其摩爾分?jǐn)?shù)，即 pVVpnnpxp iiii ??? （ 1– 9） 氣體 的 分壓 力 與氣體 的分體積概念的定義前提條件不同，分壓力是在總體積一定的情況下求得的，而分體積是在各組分氣體單獨承受總壓力的條件下求出的。 如對氣體加壓或降溫，或同時加壓并降溫，氣體可凝聚為液體，將液體冷卻又可凝固為固體；反之，對固體加熱可熔化為液體，液體受熱又可氣化為氣體。 此時，在液體上部的蒸氣量不再改變，蒸氣便具有恒定的壓力。以壓力為縱坐標(biāo)，溫度為橫坐標(biāo)作圖得液體的蒸氣壓曲線，曲線上的每一點代表相應(yīng)液體與蒸氣呈平衡狀態(tài)時的溫度和壓力（見圖 1– 5）。 顯然，液體的沸點隨外界壓力而變化，增大外壓可使液體的沸點升高；相反，降低外壓可使液體在較低溫度下沸騰。 三、固體 固體可由原子、離子或分子組成，這些微粒之間的作用力最強，使它們只能在一定的平衡位置上作熱振動。 與非晶體相比較，晶體通常有如下特征。 2．有固定的熔點 在一定 的外界 壓力下 ， 將晶體加熱到某一溫度 （ 熔點 ） 時，晶體才開始熔化 ， 在晶體全部熔 化之前，即使繼續(xù)加熱，溫度仍保持恒定不變， 直到晶體全部熔化， 這時所吸收的熱能都消耗在使晶體從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài) 。非晶體是各向同性的。由此可見， 晶態(tài)與非晶態(tài)是物質(zhì)在不同條件下形成的兩種不同的固體狀態(tài)。要正確地反映化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，反應(yīng)方程式的配平是利用化學(xué)反應(yīng)方程式進行 計算的必要前提。 按照系統(tǒng)和環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換情況，可將系統(tǒng)分為以下三類： 敞開系統(tǒng) –––––系統(tǒng)和環(huán)境之間，既有物質(zhì)交換，又有能量交換。通常把系統(tǒng)變化前的狀態(tài)稱為始態(tài)，變化后的狀態(tài)稱為終態(tài)。這是因為在狀態(tài)一定時，狀態(tài)函數(shù)就有一個相應(yīng)的確定值；始態(tài)和終態(tài)一定時，狀態(tài)函數(shù)的改變量就只有一個唯一的數(shù)值。 系統(tǒng)和環(huán)境之間因溫差而傳遞的能量稱為 熱 ； 除熱以外，其它各種形式被傳遞的能量都稱為 功 。通常把只做體積功，且始態(tài)和終態(tài)具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做 反應(yīng)的熱效應(yīng) 。 若生成物的焓小于反應(yīng)物的焓，則反應(yīng)過程中多余的焓將以熱量的形式放出，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)， △ H＜ 0；反之， 若生成物的焓大于反應(yīng)物 的焓，則反應(yīng)過程中要吸收熱量，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)， △ H＞ 0。因為聚集狀態(tài)不同，熱效應(yīng)的數(shù)值亦不同。例如： ( d ) H g O ( s ) O 2 ( g )H g ( s ) + △ r H m ( 2 9 8 . 1 5 K ) = + 9 0 . 7 k J m o l 1．12( e ) H g O ( s ) O 2 ( g )H g ( s ) + △ r H m ( 2 9 8 . 1 5 K ) = 9 0 . 7 k J m o l 1．12 3．熱化學(xué) 定律 化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)一般可 以通過實驗測得，但有些反應(yīng)由于自身的反應(yīng)特點如速率慢、副反應(yīng)多等，或測試條件的限制，很難準(zhǔn)確測定。如煤氣生產(chǎn)中，反應(yīng) C(s)+O2(g) → CO2(g)是很重要的，工廠設(shè)計時需要該反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，因不能控制單質(zhì)碳只被氧化成純的 CO，而使實驗難以準(zhǔn)確測定。 △f H m 的單位為 kJ從表中可以看出，除了 NO， NO2等少數(shù)物質(zhì)外， 絕大多數(shù)化合物的生成焓都是負(fù)值。物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指在 1105Pa 的壓力（或 100kPa）和某一指定溫度下物質(zhì)的物理狀態(tài)。 若熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)所有的物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，則該系統(tǒng)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；對于一個化學(xué)反應(yīng)，若參加反應(yīng)的物質(zhì)（產(chǎn)物和反應(yīng)物）都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，該反應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)。 6CO2(g) + 6H2O(l) C6H12O6(s) + 6O2(g) (1) 試計算葡萄糖 (C6H12O6)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓； (2) 每合成 1 千克葡萄糖需要吸收多少千焦太陽能。mol–1 Qp =(m/M)△r H m = g在溫度 37℃條件下，如果 潛水員很快升至水面，壓力為 100kPa，則他的肺將膨脹至多大體積？這樣安全嗎？ 6．某氣體化合物是氧化物，其中含氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω (N)=%；今有一容器中裝有該氧化物的質(zhì)量是 ，其體積為 ，壓力為 ，溫度為 0℃。 10．為了行車安全，可在汽車上裝備有氣袋，以便遭到碰撞時使司機不受到傷害。總反應(yīng)為： 6NaN3(s) + Fe2O3(s) — → 3Na2O(s) + 2Fe(s) + 9N2(g) 在 25℃， 748mmHg 下，要產(chǎn)生 的 N2 需要疊氮化鈉的質(zhì)量是多少？ 11． 已知在 250℃時 PCl5能全部氣化，并部分離解為 PCl3和 C12。 7． 在 某碳?xì)浠衔镏?， 其ω (C)=％， ω (H)=％ 。mol–1 = 103 kJmol–1； △ f H m (H2O, l)= –286 kJ非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下則分別記為 ?H、 ?S、 ?G。熱力學(xué)將 ll05Pa (100kPa)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)壓力，用符號 p? 表示，即 p? ＝ 100kPa。 （ 2） 標(biāo)準(zhǔn) 摩爾反應(yīng)焓變的計算 一般的化學(xué)反應(yīng)及其反應(yīng)熱可以通過實驗直接測定，也可以通過熱力學(xué)數(shù)據(jù)通過計算得出。 一種元素若有幾種同素異性體，如在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，碳就有石墨、金剛石等多種單質(zhì)，其中石墨是最穩(wěn)定的。 常用的基本反應(yīng)熱數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。 1