定义 反应热只与始态和终态有关,与具体反应途径无关,可用于间接计算反应热。
从哪来 建立在“2.1 守恒法”之上,利用能量守恒原理,将反应过程视为状态函数的变化,通过代数加减实现能量守恒的数学表达。
为什么 化学反应的热效应本质上是体系内能的变化。内能是状态函数,其变化量只取决于初态和终态,而与中间经历的路径无关。这就好比登山,无论走哪条路线,从山脚到山顶的海拔差是固定的。因此,只要始态和终态相同,无论是一步完成还是分多步完成,总的热效应必然相等。
讲法
类比法:登山海拔差
适合
形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。
告诉学生:反应物是山脚,生成物是山顶。反应热就是海拔差。你可以坐缆车(一步反应),也可以走台阶(多步反应),甚至绕远路(复杂路径),但山顶和山脚的高度差是不变的。盖斯定律就是让你用已知的“台阶高度”去推算未知的“缆车高度”。
讲法
代数法:方程加减
适合
逻辑严密、擅长数学运算的学生。
将热化学方程式看作代数方程。反应物在左边,生成物在右边,$\Delta H$ 是方程的“值”。如果目标方程中的物质出现在已知方程中,就像解方程组一样,通过加减已知方程,消去中间产物,从而得到目标方程,$\Delta H$ 也进行同样的加减运算。
讲法
流程图法:物质追踪
适合
视觉学习者、容易混淆正负号的学生。
画出物质转化的流程图。标出每一步的 $\Delta H$。检查目标反应中,哪些物质是“起点”,哪些是“终点”,哪些是“中间产物”。中间产物必须被完全抵消(即在某一步生成,在另一步消耗)。通过追踪物质的流向,确定每个已知方程是正向使用还是逆向使用(逆向则 $\Delta H$ 变号)。