热化学反应焓变计算的几种求解方法

◇ 辽宁 方 正

绝大部分化学反应都伴随着能量的变化,即包含吸热或者放热的过程,因而也就产生了反应焓变这一概念．它是化学中十分重要的概念,但是高中化学学习中,有很多学生无法正确地计算反应焓变,归根结底是因为对概念性质等理解不透彻．因此,在教授这部分知识时,可以加强对概念及计算方法的讲解,帮助大家更好地掌握计算方法,提升计算效率．

1 变化图示,呈现总和之差

众所周知,化学反应的实质就是旧键断裂以及新键形成的过程．在计算热化学反应焓变时,可以将化学键断裂以及形成过程所吸收或者释放的能量用图示表达,然后依据图示所呈现的总和之差直接进行计算．这样一来,大家不仅能够清晰地观察到吸热过程和放热过程所需要的能量大小,加深对这一概念的理解；同时还能提升反应焓变的计算效率．

图1

通过图示表示化学反应的过程,学生能够清晰地掌握吸热、放热反应过程能量的变化,继而求解反应焓变．但是在通过图示计算时,大家还应当注意化学键断裂以及形成的数量,否则很容易由于粗心造成计算结果错误．

2 中和反应,考虑放出热量

在计算中和反应的反应焓变时,学生们可以先求解放出的热量Q,然后根据Q/n计算焓变．为了加深大家对该概念的理解并掌握相关计算方法,教师可以在教学过程中带领学生一起进行分析,掌握计算原理．

例如,教师引导学生分析以下中和反应的焓变：HCl(aq)＋Na OH(aq)＝Na Cl(aq)＋H2O(l),首先根据Q＝cmΔt求出该反应所释放的能量,然后求解生成1mol液态水所对应的能量即可．参与反应的HCl和Na OH均为100m L,且浓度均为0.5mol·L－1,反应前后体系温度升高了3.4℃,2种溶液的密度均为2g·cm－3,反应后溶液的比热容为4J·(g·℃)－1,那么放出热量为Q＝cmΔt＝4J·(g·℃)－1×200m L×2g·cm－3×3.4℃＝5.44k J,进而求得该反应的焓变为ΔH＝－Q/0．05mol＝－108.8k J·mol－1．

计算中和反应的焓变实际上就是计算该反应所放出的热量,学生可以通过计算每生成1mol液态水时所产生的热量得出对应中和反应的反应焓变．但是在求解焓变时,学生一定要注意物质的状态,每一状态下物质的能量都是不同的．

3 燃烧过程,注重物质生成

燃烧过程是我们最熟悉的一类反应．初中时期学生就已经学习过燃烧反应的条件等知识．如何计算燃烧过程的反应焓变是每一位学生都需要掌握的,而燃烧热是十分重要的一个概念．在化学学习中学生可以通过燃烧热计算对应燃烧过程的反应焓变．

“CH3OH(l)＋O2(g)＝CO(g)＋2 H2O(l)”是甲醇不完全反应生成CO的化学方程式,教师可以以此为例带领学生进行分析讲解：我们所学过的燃烧热指的是1mol纯物质在特定条件下完全燃烧所放出的热量,这道题目是甲醇不完全燃烧的过程．学生可以分别从一氧化碳和甲醇的燃烧热入手,假设分别为ΔH1、ΔH2,应用盖斯定律,就能够得出该反应的焓变,为ΔH2－ΔH1．这样应用盖斯定律,结合已知物质的燃烧热,大家就能够快速地求出该反应的焓变．可见,在计算燃烧过程的反应焓变时,需要我们关注物质的生成．通过应用燃烧热这一概念提升计算效率．

教师应当通过教学引导学生熟练地掌握几种计算方法,提升化学学习效率,为大家以后的化学学习打下坚实的基础．