Question

化学反应的焓变值与反应物的用量是否有关

Answer 1

物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的热力学能,也叫做内能.热力学能与动能、势能一样,是物体的一个状态量.初中我们学过,改变物体内能的方式有两个：做功和热传递.一个物体,如果它跟外界不发生热交换,也就是它既没有吸收热量也没有放出热量,则外界对其做功等于其热力学能的增量：ΔU1=W 如果物体对外界做功,则W为负值,热力学能增加量ΔU1也为负值,表示热力学能减少.如果外界既没有对物体做功,物体也没有对外界做功,那么物体吸收的热量等于其热力学能的增量：ΔU2=Q 如果物体放热,则Q为负值,热力学能增加量ΔU2也为负值,表示热力学能减少.一般情况下,如果物体跟外界同时发生做功和热传递的过程,那么物体热力学能的增量等于外界对物体做功加上物体从外界吸收的热量,即：ΔU=ΔU1+ΔU2=Q+W 因为热力学能U是状态量,所以：ΔU=ΔU末态-ΔU初态=Q+W 上式即热力学第一定律的表达式.化学反应都是在一定条件下进行的,其中以恒容与恒压最为普遍和重要.在密闭容器内的化学反应就是恒容过程.因为系统体积不变,而且只做体积功（即通过改变物体体积来对物体做功,使物体内能改变,如在针管中放置火柴头,堵住针头并压缩活塞,火柴头会燃烧）,所以W=0,代入热一定律表达式得：ΔU=Q 它表明恒容过程的热等于系统热力学能的变化,也就是说,只要确定了过程恒容和只做体积功的特点,Q就只决定于系统的初末状态.在敞口容器中进行的化学反应就是恒压过程.所谓恒压是指系统的压强p等于环境压强p外,并保持恒定不变,即p=p外=常数.由于过程恒压和只做体积功,所以：W=W体积=-p外(V2-V1)=-(p2V2-p1V1) 其中W为外界对系统做的功,所以系统对外做功为负.压强乘以体积的改变量是系统对外做的功,可以按照p=F/S,V=Sh,∴Fh=pV来理解.将其代入热一定律表达式得：Q=ΔU-W=U2-U1+(p2V2-p1V1)=(U2+p2V2)-(U1+p1V1) 因为U+pV是状态函数（即状态量）的组合（即一个状态只有一个热力学能U,外界压强p和体积V）,所以将它定义为一个新的状态函数——焓,并用符号H表示,所以上式可变为：Q=H2-H1=ΔH 它表明恒压过程中的热等于系统焓的变化,也就是说,只要确定了过程恒压和只做体积功的特点,Q就只决定于系统的初末状态.焓的物理意义可以理解为恒压和只做体积功的特殊条件下,Q=ΔH,即反应的热量变化.因为只有在此条件下,焓才表现出它的特性.例如恒压下对物质加热,则物质吸热后温度升高,ΔH>0,所以物质在高温时的焓大于它在低温时的焓.又如对于恒压下的放热化学反应,ΔH