反应热与焓

高中化学在指定转化率下的示意性反应焓路径,以及绝热条件下的恒定热容量热测量

拖动能量剖面上的小球,比较两个能垒。增加整体反应转化率,测量绝热杯中的升温或降温。

3D

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测量记录本

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关于此实验

探索吸热和放热反应的焓剖面,同时测量整体升温或降温。移动反应坐标探针,使用催化剂降低能垒,并独立增加反应量。

学习目标

  • 区分反应焓与正向和逆向活化能垒。
  • 验证催化剂是否能改变反应能垒而不改变反应物和产物的焓。
  • 将摩尔焓和反应进度与量热计温度联系起来。

使用方法

  1. 1探查放热反应焓路径的起点、峰值和终点。
  2. 2沿着催化路径进行,并比较两个活化能垒。
  3. 3使反应完全转化,并计算绝热溶液吸收的热量。
  4. 4反转反应焓的符号,并比较冷却与加热。

模型

无论是否使用模型催化剂,反应路径的端点都相同。
反应进度乘以摩尔反应焓。
焓以每摩尔 kJ 为单位输入,因此温度表达式会将其换算为焦耳。

假设

  • 该路径是人为设定的平滑焓图,并非量子过渡态计算或分子轨迹。对路径的探测独立于整体转化进度。
  • 转化进度由控制时钟指定;不推断速率定律、平衡转化率或催化剂动力学。
  • 量热计是绝热的,初始温度为20 °C,溶液比热容恒定为4.18 J/(g·K)。忽略反应体积和溶液质量的变化。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么相同的反应热在溶液量更多时会造成更小的温升?
  2. Q2端点焓变了,为什么逆反应势垒也必须改变?

常见问题

在转化率相同的情况下,催化剂会改变量热器最终测得的热量吗?

不会。在此模型中,催化剂只改变路径势垒;端点焓以及指定反应进度下的热量保持不变。

移动的路径小球代表一个个穿越真实势垒的分子吗?

不代表。它是用于探查所显示的示意性能量曲线的工具。该模型不会设定跨越势垒的概率。