化学反应原理疑难问题

化学反应原理疑难问题

高二上学期许多学校开始上选修4，平时教学中会碰到许多疑难问题。虽然是非常小的知识点，但我们一线教学要面对，无法回避。下面列出一些我自己碰到的问题以及个人的处理方法，不对之处请大家指正。所涉及的许多材料引用自资料、书籍、网络等，没有一一注明，在此一并表示感谢！

一、课程标准为什么要引入焓的概念

高中化学课程标准为何要引入焓的概念，是化学反应热的教学中困扰广大教师的一个问题。之所以产生困惑，是因为学生已有“热量”这一前概念，即体系间由于温差导致的能量转化所传递的能量：Q= C·m·△T。而反应热热量的一种，为何在课程标准中要引入焓变ΔH 来表示？ΔH与Q有和不同？

焓是经典热力学体系中的一个能量参数，表达式为：H=U+PV。其物理意义是指体系所具有的内能和压力势能之和。因此，在恒温和恒压条件下若进行能量交换（此时V≠0，PV 项有意义），它就代表体系具有的全部热能；如果是在恒温和恒容条件下（此时PV=0），那么体系具有的全部热能就是体系的内能U。可见，焓作为热能是体系状态的一种性质。就象机械能是运动状态的一个性质参数一样。当体系的状态确定后，状态性质就是确定的。正因为如此，经典热力学在研究体系变化前后两个状态之间的能量变化时，可以通过两个状态之间的热能差得到，而无需考虑体系变化经过了什么过程。因此，经典热力学研究和得到的结论，都建立在对状态性质的应用上。如果不是状态性质，自然不符合经典热力学结论的条件。

焓H是体系状态的性质，焓变ΔH也自然是状态的性质。但热量Q却不是，它是过程中由于温差传递的热量值，必须伴随过程变化才具有。热量与焓变虽然数值上可能相同，但概念之间却有差别，物理意义完全不同。就像势能差可以转化于做功，但有势能差并不代表一定有做功。此外，热能传递过程的条件不同，热量表示也不一样：在恒温恒压条件下Q =ΔH；而在恒温恒容条件下，热量就表现为内能差Q =ΔU。

因此，引入焓变ΔH来表示特定条件下的反应热，而不用Q，规范了经典热力学概念的严谨性，为教材后续的盖斯定律等热力学理论的推导奠定了基础。因此，教师在教学中必须注意厘清以下概念间的区别：

①焓变是反应热，但不能说反应热就是焓变。只有当恒温恒压条件下的反应热才叫做焓变Q p=ΔH 。比如，鲁科版“资料在线”和苏教版“活动与探究”都引用了弹式量热计测定物质燃烧热的拓展知识，有教师想当然地认为该实验结果就是ΔH。其实，它是在恒温恒容条件下测定的，只是恒容燃烧反应的反应热Q C= ΔU，要得到ΔH还需要经过换算而获得的：ΔH = ΔU + P外V = Q C+ΔnRT。

②反应的热量Q是实际伴随反应以热形式体现的能量值，而焓变则仅仅表示两个状态之间的热能差值。焓变可以转化成热量，但并不代表它一定是热量。盖斯定律的推导正是基于此。在反应设计上可以抛开反应是否会真实发生的考虑，仅仅强调变化状态之间的逻辑合理性即可。由此可见，盖斯定律显然不能用过程函数Q来推导，这是新教材引入焓的概念在教材设计上的科学性考虑。

二、反应热，燃烧热，中和热表达方式

反应热，燃烧热，中和热表达方式主要有以下几种：

①反应热表示为ΔH=－Q kJ·mol－1

②燃烧热表示为Q kJ·mol－1或－Q kJ·mol－1 或ΔH=－Q kJ·mol－1

③中和热表示为57．3kJ·mol－1或－57．3kJ·mol－1或ΔH=－57．3 kJ·mol－1 。

例如：氢气的燃烧热为285．8 kJ·mol－1或—285.8kJ·mol-1或ΔH=－285．8kJ·mol－1，我们许多老师认为因为燃烧热是放热的，一般表示成285．8 kJ·mol－1，其实也可以表示

成－285．8 kJ·mol－1

这些要求在2006年高考天津卷，2017年宁夏高考卷中有体现。

（2006年高考天津）13．已知反应：①101kPa时，2C(s)＋O2(g)＝2CO（g）；△H＝－221kJ/mol ②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)＝H2O(1)；△H＝－57.3kJ/mol

下列结论正确的是

A．碳的燃烧热大于110.5kJ/mol B．①的反应热为221kJ/mol

C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为－57.3kJ/mol

D．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

（2017年宁夏高考）13．已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是—285.8kJ·mol-1、—1411.0kJ·mol-1和—1366.8kJ mol-1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的△H为A．—44.2 kJ·mol-1B．+44.2 kJ·mol-1C．—330 kJ·mol-1D．+330 kJ·mol-1

三、盐桥的作用

伏打电池是最简单的电池模型，它不能提供持续、稳定的电流。要说清原电池的工作原理，须借助于丹尼尔电池。在丹尼尔电池中，通过盐桥将ZnSO4溶液和CuSO4溶液连接起来，构成离子移动的电路，使溶液保持电中性，两个电极反应（锌电极发生氧化反应、铜电极发生还原反应）在彼此隔离的条件下分别进行，保障两个半电池中的电子能持续通过外电路转移，使装置持续产生比较稳定的电流，从而清楚地揭示出电池中发生的化学反应。

单液原电池变成双液原电池为什么要引入盐桥？简单来说, 双液电池使用盐桥目的就是为了消除液间电势, 盐桥中的阴离子和阳离子通过定向移动进入到阴极池和阳极池使双液电池形成闭合回路。

在两种溶液之间插入盐桥以代替原来的两种溶液的直接接触，减免和稳定液接电位（当组成或活度不同的两种电解质接触时，在溶液接界处由于正负离子扩散通过界面的离子迁移速度不同造成正负电荷分离而形成双电层，这样产生的电位差称为液体接界扩散电位，简称液接电位）,使液接电位减至最小以致接近消除。防止试液中的有害离子扩散到参比电极的内盐桥溶液中影响其电极电位。

用作盐桥的溶液需要满足以下条件：阴阳离子的迁移速度相近; 盐桥溶液的浓度要大; 盐桥溶液不与溶液发生反应或不干扰测定。盐桥作用的基本原理是: 由于盐桥中电解质的浓度很高, 两个新界面上的扩散作用主要来自盐桥, 故两个新界面上产生的液接电位稳定。又由于盐桥中正负离子的迁移速度差不多相等, 故两个新界面上产生的液接电位方向相反、数值几乎相等, 从而使液接电位减至最小以至接近消除。常用的盐桥溶液有: 饱和氯化钾溶液、4.2mol/LKCl、0.1mol/LLiAc和0.1mol/LKNO3等。

我个人理解盐桥的作用是：

①形成闭合回路的要求，作“导线”作用，是离子的通路。

②平衡溶液中电荷作用，盐桥中是KCl饱和溶液，氯离子向负极移动，中和多余的阳离子；钾离子向正极移动，中和多余的阴离子，是离子的仓库。

总之“盐桥”可以延缓外电路电流的衰减、有效减小（消除）液接电势、提高原电池的效率等作用。

问题1、能用金属来代替盐桥吗？

答：不可以，在电路接通的情况下，这个盐桥只是整个回路的一部分，随时要保持电中性，琼脂作为盐桥因其中含有两种离子，可以与溶液中的离子交换，从而达到传导电流的目的，而且琼脂本身可以容纳离子在其中运动，液接电势小；若用金属作盐桥(已经不能叫做盐桥了)电子流向一极后不能直接从另一极得到补充，必然趋势就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那一极得电子析出金属，这个过程会产生一个与电池电势相反的电势(应该算液接电势的一部分)，从而降低了整个电池的电势。所以，光有自