第四版修订说明


　　随着经济和科技的发展、教育改革的深化，对高等学校教学内容和体系 的改革提出了更高的要求，为此我们在调查研究并进行多次教学试验的基础 上，修订了第三版，主要的原则是：
　　（1）从中学化学的实际出发，以工科《普通化学课程教学基本要求》（修 订稿）为依据。
　　（2）保持《普通化学》第三版的两条主线。无机部分按金属元素化学和 非金属元素化学编写，有机部分改写为有机高分子化合物。各章正文中编写 有联系工科实际的专题，如能源、大气污染、水污染、金属腐蚀、金属的表 面处理与加工、无机非金属材料、有机高分子材料的改性等。
　　（3）保证重点，削枝强干，以利教学。各章内容提要和学习要求、正文、 小结及习题等均以主要要求为中心，进行了调整、删简或充实。
（4）贯彻我国法定计量单位。
　　（5）配合正文，精选选读材料，涉及到这些内容的复习思考题、习题等 仍用*号标出，书末增加了一些主要的参考文献和《普通化学课程教学基本要 求（不低于 70 学时）》，以利在保证满足基本要求的前提下，因材施教。 此外，还注意数据、图表和知识的更新，适当介绍一些我国的有关实际，
并重视教学法的改进。
　　本书是在工科普通化学课程教学指导小组的指导下，结合不少兄弟院校 和我校的教学经验编写的。本版修订初稿、二稿分别于 1991 年、1992 年夏 完成，先后三次在浙江大学光学仪器、化工机械、检测、制冷等专业试用。 本版二稿经北京理工大学刘天和教授、东北工学院乐秀毓教授精心审阅，提 出了不少宝贵意见。审稿后，根据审稿意见，作了修改。在此一并谨致谢意。 本书第四版共分八章，其中绪言及第一、二章由李明馨编写，第七章由 王明华编写，第六章由宋宗篪编写，第四章由张瑜、王明华编写，第五章由 周庭午编写，第三章由周永秋编写，第八章由朱远黛编写。全书由李明馨、
王明华、宋宗篪负责修改、统稿。
由于编写者水平有限，书中错误及不妥之处希读者批评指正。

浙江大学普通化学教研组
1994 年月

第三版修订说明


　　《普通化学》（1981 年修订本）出版后，已有多年。这几年来，随着经 济和科技、教育的迅速发展，化学与工程技术以及有关学科间的相互渗透也 增强了。这就要求对工科普通化学的内容作出相应的充实、调整或取舍。这 次修订的主要原则是：
（1）以 1983 年中学化学教学大纲为依据，尽可能删减重复内容。
　　（2）保持 1981 年版《普通化学》的体系和主线，但作了一些调整和充 实。在体系上，将第一章改为热化学；原第五章至第八章改为第五章至第七 章，将原子与分子结构合为第五章；无机化学按主族元素和副族元素分两章 编写，晶体结构结合主族介绍，配位化合物结合副族介绍；原第九章改为第 八章。在内容上，加强了化学热力学，充实了动力学的一些基础知识，扩大 酸碱概念并简化有关计算，增加胶体溶液，注意物质结构理论与物质性质的 联系，增加与工科有关的实例及应用。
　　（3）扩大知识面，各章均增写了选读材料。对与工科实际或现代工程技 术发展有关或与基本理论有关的内容作专题式的知识简介，如能源、大气污 染、水污染及处理、电解的应用以及一些工程材料等等，以适应各种不同的 需要。
（4）采用我国法定计量单位。
　　此外，注意教学法的改进，着重阐明疑难，以利自学；适当更新了一些 数据，调整并充实了一些习题。
对于某些与正文要求有关，需作进一步说明的内容，仍用小号字排印，
供教师选用或学生参考；涉及到这些内容的复习思考题、习题等则用*号标 出。
本书是在工科普通化学课程教学指导小组的指导下，结合我们的教学经
验编写的。本版修订初稿于 1985 年夏完成，同年秋在浙江大学化工机械、应 用电子技术等专业试用；后又参考 1985 年 11 月工科化学课程教学指导委员 会普通化学课程教学指导小组扩大会议通过的《基本要求》意见稿作了修改。 初稿经华中工学院叶康民、苏嫦、东北工学院乐秀毓等审阅。审稿后， 根据审稿意见作了修改。不少兄弟院校也对本书的修订提供了许多建设性的
意见。在此一并谨致谢意。
　　参加本书第三版编写工作的有李明馨（编写绪言及第一、二章）、刘湘 兰（编写第八章）、张瑜（编写第四章）、周庭午（编写第五章）、王明华
（编写第六章）、周永秋（编写第三章）、陈林根（编写第七章）。全书由 李明馨负责修改、统稿。编写过程中，李博达曾参加讨论及审阅。
由于编写者水平有限，书中错误及不妥之处希读者批评指正。

浙江大学普通化学教研组
1986 年 10 月

第二版修订说明

根据当前化学教学形势发展的需要，我教研组对 1978 年 2 月编写的工科
《普通化学》一书作了较大的修改和充实，主要原则是：
（1）基本肯定并保持 1978 年版《普通化学》的体系和主线。
　　（2）注意与 1980 年中学化学教学大纲（全日制十年制学校）和教材相 衔接，避免不必要的重复，并删减一些偏于专业的或与后继课程相重复的内 容。
　　（3）充实、提高一些内容，主要是下列三方面：引入化学热力学并提及 动力学的一些基本知识；充实、提高了对一些现代物质结构理论基本要点的 介绍；加强某些定量计算，初步引入一些分析化学的知识。
　　全书仍分九章。1978 年版《普通化学》的第一章改为物质的聚集状态与 溶液，第七、八两章改为第七章单质与无机化合物，新增绪言及第八章络合 物。对于某些加深或加宽的内容，用小号字排印，供教师选用或学生自学； 涉及到小号字部分的复习思考题、习题等则用*号标出。书末增加习题答案及 一些附表。
　　本书修订初稿于 1979 年夏完成，同年秋在浙江大学热能、内燃、低温等 专业试用；后又参考1980年5月工科化学教材编审委员会扩大会议审订的《普 通化学》（80 学时）教学大纲，作了修改。
书稿经天津大学冯慈珍、傅恩淮，西安交通大学谢启新等同志主审，参
加审稿的有工科化学教材编审委员会普通化学、无机化学编审小组的编委以 及北京工业学院、成都科技大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学、合肥工 业大学、太原工学院和昆明工学院等单位代表。审稿后，根据审稿意见作了 修改。不少兄弟院校也对本书的修订提供了许多建设性意见。在此一并谨致 谢意。
参加本书编写工作的有李博达（编写绪言及第八章）、陈克（编写第五、
六章）、李明馨（编写第二、七章）、刘湘兰（编写第一、九章）、陈时淇
（编写第三章）、张瑜（编写第四章及习题答案）等同志。 由于编写者水平有限，书中错误及不妥之处希读者批评指正！

浙江大学普通化学教研组
1981 年 1 月

第一版前言


　　普通化学是一门关于物质及其变化规律的基础课，是培养又红又专高级 技术人才所必需的一门基础课。在本课程中应当系统地讲授化学基本理论和 知识；运用辩证唯物主义观点阐明化学规律；贯彻理论联系实际原则，反映 工科院校的特点，适当地结合工程专业并反映现代科学技术的新成就。本课 程的教学目的是使学生掌握必需的化学基本理论、基本知识和基本技能；了 解这些理论、知识和技能在工程上的应用；培养分析和解决一些化学实际问 题的能力；培养辩证唯物主义观点；为今后学习后继课程及新理论、新技术 打下比较宽广而巩固的化学基础，以适应四个现代化的需要。
　　本书是根据 1977 年 11 月高等学校工科基础课化学课程教材编写会议制 订的《高等学校工科基础课普通化学教材编写大纲（初稿）》编写的。编写 时，以马列主义、毛泽东思想为指导，努力贯彻理论联系实际的原则，教材 内容力求精简，由浅入深，通俗易懂，便于自学。
　　本书的基本理论以化学平衡和物质结构理论为主。化学平衡理论主要用 来判断化学反应进行的方向及程度；物质结构理论主要用来解释物质的物 理、化学性质。叙述部分联系周期系阐明单质、化合物性质的递变规律。理 论部分和叙述部分适当地穿插，以加强相互联系。
在内容安排上，化学平衡以讨论水溶液中的反应为主，兼顾气体及高温
反应的平衡；叙述部分以介绍物质的通性为主，兼顾工程上某些主要的无机 物和有机物的特性。在化学运算方面，通过溶液浓度、当量定律、化学平衡 等必要的计算，熟悉基本运算方法，进一步巩固基本概念。在联系生产实际 方面，通过工程材料、金属腐蚀及其防止、工业用水、工业用油及其处理等 内容的介绍，加深对基本理论的理解和运用。
由于工科各类专业对化学知识要求不同，学生的程度亦有差异，因此使
用本书时，务希结合学生实际与专业要求，加以适当增减。 参加本书编写工作的有季博达（编写第一章）、陈克（编写第五、六章）、
李明馨（编写第七、八章）、刘湘兰（编写第九章）、陈时淇（编写第三章）、
张瑜（编写第二、四章）等同志。由于编写人水平有限，加之时间仓促，缺 点错误及不当之处希读者批评指正！

浙江大学普通化学教研组
1878 年 2 月

普通化学

绪 言


　　化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程中能量关 系的学科。
　　在科学技术和生产中，化学起着重要作用，而当前科学技术发展的一个 特点是各门学科之间在较高水平上的相互渗透。近几十年来，材料、能源、 环境保护和安全等等均迅速发展并不断提出新的要求，这些无不与化学有 关。例如，材料的研制和维护需要研究物质的组成、结构和化学变化，需要 化学处理和安全防腐；而能量（如燃料燃烧所产生的热量或化学能量）的利 用与转换就涉及化学热力学知识。人们面临的课题，往往需要综合运用多种 学科的知识才能解决。对于工程技术人员来说，在设计、施工、生产中能否 运用物质性质及其变化的化学观点，并在一定程度上考虑物质及其在特定环 境中可能发生的化学变化及其影响，采取适当措施，较高水平地完成任务， 这能反映出工程技术人员的素质，也是当前重要的现实问题。
　　化学有许多分支学科，如无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和 高分子化学以及燃料化学、环境化学、工业化学等等。普通化学作为一门基 础课程，则是对化学作一整体的阐述和研讨，但可根据需要而有其侧重面。 由于多数高等工业学校的不少专业无后续化学课，因此，普通化学的教学应 有一定程度的独立性和完整性。
本课程的教学目的，主要是使广大工科学生在一定程度上能具有一些必
需的近代化学基本理论、基本知识和基本技能，并了解这些理论知识和技能 在工程实际上的应用，培养学生具有化学观点，为今后学习和工作打下一定 的化学基础。
本书的内容在化学基本理论和基本知识方面主要包括热化学，化学反应
的方向、程度和速率，水化学，电化学，物质结构基础以及金属元素化学， 非金属元素化学，有机高分子化合物等；在联系工程实际方面主要包括能源、 大气污染、水污染、金属腐蚀及防止、金属材料及表面处理、非金属材料、 有机高分子材料及改性等。
在内容安排上，全书在基本理论和基本知识方面主要贯穿两条主线。前
一条是从宏观的热化学开始，引入一些化学热力学和化学动力学基础，并在 水化学和电化学中予以应用。后一条是从微观的物质结构基础开始，联系周 期系，重点阐述一些与工科有关的典型物质的性质及应用。这两条主线，既 各有其侧重面，又互有关联。同时各章均有侧重联系工程实际的专题，主要 是有关能源、环境化学和材料化学方面的内容。
　　现代科学技术的蓬勃发展和科学知识的迅速增长，促使人们需要不断地 学习和更新知识。大学阶段是学生的一个重要的学习阶段，但他们在以后的 学习和工作中必然会遇到许多新的情况和课题，需要在原有的基础上，通过 自学、研究、继续提高，才能有所前进、发展和创新。因此，在教学中要重 视基础，并注意能力的培养；也就是通过教学，除使学生掌握知识和技能外， 要十分重视培养和提高他们的自学、分析、研究、写作、创新等方面的能力。 掌握知识和提高能力是相互联系、相互促进的。如何发挥教师的主导作用， 同时调动学生的积极性和主动性，使学生自己成为学习的主体，这是需要深 入研讨的课题。本书各章均有内容提要和学习主要要求，在主要要求中凡下 面画有波纹线的要求内容均依据《普通化学课程教学基本要求（不低于 70
　　
学时）》（见书末附录 11）写出，然后是正文，再后有各章小结。这三者是 相互配合的。学生应在认真学习、有所熟悉的基础上，做好教师指定的习题。 本书各章除正文外，均有一些小号字及选读材料，在保证满足基本要求的前 提下，可根据不同专业及学习条件的实际情况，因材施教，进行选择、取舍 或补充。或者精讲、或者自学，方式亦可灵活运用。另外，正文中的例题也 用小号字。
普通化学实验是本课程不可缺少的一个重要环节（另编写有配合本书的
《普通化学实验》）。通过实验课的开设，不仅可以加深、巩固并扩大学生 对所学的基本理论和基本知识的理解，还可以训练基本操作技能；并培养独 立操作、观察记录、分析、归纳、撰写报告等多方面的能力以及科学工作方 法。

第一章 热化学能源


　　内容提要和学习要求 化学反应发生时，伴随有能量的变化，其形式 虽有多种，但通常多以热的形式放出或吸收。燃料燃烧所产生的热量和化学 反应中所发生的能量转换和利用都是能源的重要课题。本章着重讨论如何用 实验方法测量化学反应的热效应和如何从理论上计算化学反应的热效应这两 个问题，并适当介绍能源中的燃料。
本章学习的主要要求可分为以下几点：

（1）了解用弹式热量计测量等容热效应（q ）①
计算法。

的原理，熟悉 qv 的实验

（2）了解状态函数的意义。了解化学反应中的焓变在一般条件下的意
义。理解等压热效应（qp）与反应中的焓变的关系。了解 qv 与反应中的内能
变的关系。初步掌握化学反应的标准摩尔焓变 （? t H m ） 的近似计算。
（3）适当了解能源中的燃料燃烧反应的热效应。


1.1 反应热效应的测量


　　化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热效应，简称热效应或反应 热。研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科叫做热化学。
任何物质总是和它周围的其他物质相联系着的，为了科学研究的需要，
尤其在考虑诸如热化学这方面的内容时，必须规定待研究物质的范围，也就 是要把被研究的对象和周围的物质隔离开来。这种被研究的对象叫做系统， 系统以外的周围物质叫做环境。
系统可以通过一个边界（范围）与它的环境区分开来；这个边界可以是具体的，也可以是假想 的。例如，在一只容器里研究硫酸与氢氧化钠在水溶液中的反应，通常就把含有硫酸和氢氧化钠的水 溶液作为系统，而溶液以外的周围物质如容器、溶液上方的空气等作为环境。显然，这系统与环境是 通过溶液的界面这个具体的边界区分开来的，如果用锌来代替氢氧化钠，锌将会与稀硫酸反应产生氢 气，逸出液面而扩散到空气中。若该容器是完全密闭的，则可以将密闭在容器中的空气以及产生的氢 气包括在系统内，该系统还是可以有具体的边界与环境区分开。若该容器不是密闭的，则系统与环境 的边界只能是假想的。
　　硫酸与氢氧化钠在水溶液中发生中和反应，会放出热，使水溶液的温度 升高。如果该容器是完全密闭且绝热的，又假设在容器中只有此水溶液而无 空气，则一定量的硫酸和氢氧化钠将会由于反应而放出一定的热量，将被溶 液所吸收而使溶液的温度升高至某一定值，即反应所放出的热量等于溶液所 吸收的热量。可用下式表示：
q=-cs·ms·（T2 －T1）
=-cs·ms·△T=-Cs·△T（1.1）
式中，q 表示一定量反应物在给定条件下的反应热效应；cs 表示溶液的比热
容；ms 表示溶液的质量；Cs 表示溶液的热容，Cs=cs·ms；△T 表示溶液终态
温度 T2 与始态温度 T1 之差。对于反应热 q，负号表示放热，正号表示吸热。
比热容 c 的定义是热容 C 除以质量，即 c=C/m，国际单位制（简称 SI）基本单位为 J· Kg-1·K-1，


① 热[量]的符号也可用 Q。由于本书用 Q 表示反应商，选用 q 表示热[量]。

常用单位为 J·g-1·K-1。热容 C 的定义是系统吸收的微小热量δq 除以温度升高 dT，即 C=δq/dT， 热容的 SI 基本单位为 J·K-1。
　　上述反应热的测量较简单，因为反应在水溶液中进行，反应本身不涉及 气体，而且放出的热量不怎么大，可以全部被溶液所吸收。对于涉及气体的 反应，或者对于反应热很大，会使系统达到高温的反应，例如燃料的燃烧， 情况就较复杂。这不仅需要特制的能够耐高压的密闭容器，而且还要另有能 够吸收热量的介质，如水等。常用的有弹式热量计，其主要仪器系一厚壁钢 制可密闭的容器叫做钢弹，如图 1.1 所示。
■
　　测量反应热时，将已知质量的反应物（固态或液态，若需通入氧气使其 氧化或燃烧，氧气按仪器说明书充到一定的压力）全部装入该钢弹内，密封 后将钢弹安放在一金属（钢质）容器中，然后往此金属容器内加入足够的已 知质量的水，将钢弹淹没在金属容器的水中，并应与环境绝热（图 1.1 中在
金属容器与环境之间有一绝热外套）。精确测定系统的起始温度 T1 后，用电
火花引发反应，反应放出的热，能使系统（包括钢弹及内部物质、水和金属 容器等）的温度升高。温度计所示最高读数即为系统的终态温度 T2。
　　弹式热量计所吸收的热可分为两个部分：一部分是加入的水所吸收的， 另一部分是钢弹及内部物质和金属容器等（简称钢弹组件）所吸收的。前一 部分的热，以 q（H2O）表示，仍可按式（1.1）计算，只是溶液换成了水， 且由于是吸热，用正号表示，即
q（H2O）=c（H2O）·m（H2O）· △T=C（H2O）·△T
后一部分的热以 qb 表示，钢弹及内部物质和金属容器等的热容的总和简称钢
弹组件的总热容，以符号 Cb 表示，则
qb＝Cb·△T
　　显然，反应所放出的热等于水所吸收的热和钢弹组件所吸收的热，从而 可得：
q＝－｛q（H2O）＋qb｝
＝－｛C（H2O）△T＋Cb·△T｝＝－ΣC·△T（1.2）
　　常用燃料如煤、天然气、汽油等的燃烧反应热均可按此法测得（见 1.4 节）。这里介绍一种火箭燃料联氨（又称为肼，N2H4）燃烧反应热的测量。
例 1.1 将 0.500gN2H4（l）①2t000048_0007_0 在盛有 1210gH2O 的弹式热量计的钢弹内（通 入氧气）完全燃烧尽。系统的热力学温度由 293.18K 上升至 294.82K。已知钢弹组件在实验温度时的
总热容 Cb 为 848J·K-1。试计算在此条件下联氨完全燃烧所放出的热量。
解：联氨在空气或氧气中完全燃烧的反应为 N2H4(l)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(l)
已知水的比热容为 4.18J·g-1·K-1，根据式(1.2)，对于 0.500gN2H4 来说，
q＝－｛C(H2O)△T＋Cb△T｝＝－｛C(H2O) ＋Cb｝△T
＝－(4.18J·g-1·K-1× 1210g＋848J·K-1)(294.82K－293.18K)
＝－9690Ｊ＝－9.69kJ②2t000048_0007_1
注意：式(1.2)中的 q 是指一定量反应物在给定条件下的反应热；显然，此热量与所用反应物的 质量有关。上例所测得的热量-9.69kJ 是对 0.500 gN2H4 而言的，也可用-9.69kJ/0.500g(N2H4)表示。 若要以 1molN2H4 计，则可乘以 N2H4 的摩尔质量 M(N2H4)=32.0g·mol-1，即

? 9 .69 kJ
q ＝ 0 .500 g

g
× 32.0 ＝ 620kJ · mol - 1
mol

　　化学反应与热效应的关系常用热化学方程式表示之。由于反应的热效应 与反应时的温度、压力以及反应物、生成物的量和聚集状态有关，所以在写 热化学方程式时，通常应标明反应的温度、压力以及反应物、生成物的量和 聚集状态。应当指出，同一反应可以在定容或定压条件下进行；前者如在上 述弹式热量计内进行，后者如在敞口容器中进行，此时反应的热效应可分为 等容(或定容)热效应与等压(或定压)热效应，分别以 qv 与 qp 表示。例如，上
述联氨在弹式热量计内完全燃烧的热化学方程式为 N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(l)； qv=－620kJ·mol-1
它表明在实验温度和定容条件下，联氨完全燃烧时每摩尔[N2H2(1)＋O2(g)→
①

N2(g)＋2H2O(1)]

放出 620kJ 的热。



1.2 反应热效应的理论计算

1.2.1 盖斯定律

用上述实验方法测量反应的热效应，有两个问题值得提出。第一，所测
②

得的反应热效应是 qv 而不是 qp

。但化学反应通常是在常压下进行的，则等

压热效应可如何求得？第二，有些反应的热效应，包括新设计反应时所需要 的反应热效应，难以直接用实验测得，则这些反应的热效应又如何可得知？ 例如，在煤气生产过程中，下列反应是很重要的。
1
C(s) ＋ O (g) = CO(g)
2 2


工厂设计或工艺改革时需要该反应的热效应数值，而实验很难测定，因为由
单质碳与氧不能直接生成纯粹的一氧化碳，总会有一些二氧化碳生成。 先讨论第二个问题。
1840 年盖斯(Г.И.Гecc 即 G.H.Hess)①从分析定压下反应热效应的实
验结果，总结出一条重要定律：总反应的热效应只与反应的始态和终态(包 括温度、反应物和生成物的量及聚集状态等)有关，而与变化的途径无关。此 定律适用于定压或定容条件下。据此，可计算一些很难直接用或尚未用实验 方法测定的反应热效应。例如，在 101.325kPa 和 298.15K 下，1molC(石墨)
完全燃烧生成 CO2(g)，可以有两种途径，如图 1.2 中的(1)及(2)＋(3)。







① 在 SI 中，用到物质的量（n）和它的单位摩尔（mol）时，应将基本单元指明。基本单元可以是原子、分
子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。基本单元可以简称单元，如 H，2H+，H2，（2H2+O2） 等。[N2H4（1）+O2（g）→N2（g）+2H2O（1）]是这一反应的基本单元（见 1.2.3 节）。
② 也有定压燃烧热量计（如火焰热量计），测得的是 qp 而不是 qv，可参阅参考文献[4]。
① 盖斯是瑞土籍俄国化学家。因此他的原名有用俄文表示的，也有用英文表示的。


途径(Ⅰ)：一步反应，即反应(1)，将 1molC(石墨)直接完全燃烧成
CO2(g)，C(石墨)＋2(g)=CO2(g)，其反应热效应为
qp,1(298.15K)=-393.5kJ·mol-1(可测知)
途径(Ⅱ)：分步反应，先假设 1molC(石墨)不完全燃烧但均成为 CO(g)，


1
C(石墨)＋ O (g) = CO(g), 即反应(2), ，其反应热效应为
2 2
qp,2(298.15K)(难以直接测知)

然后再由CO(g)完全燃烧成为CO (g),CO(g) + 1 O


(g) ? CO


(g), 即反应

2
(3)，其反应热效应为

2 2 2

qp,3(298.15K)=-283.0kJ·mol-1(可测知)
根据盖斯定律，可得： qp,1(298.15K)＝qp,2(298.15K)＋qp,3(298.15IK) qp,2(298.15K)＝qp,1(298.15K)－qp,3(298.15K)
＝{(－393.5)－(－283.0)｝kJ·mol-1
=－110.5kJ·mol-1
上述计算表明，石墨不完全燃烧生成 CO(g)时所放出的热量 qp,2 只有石
墨完全燃烧生成 CO2(g)时所放出的热量 qp,1 的 1/4 多一些，从而可以理解使
燃料完全燃烧的经济意义。但这需设计出不同的途径，较为麻烦。可以根据 盖斯定律，用另一种更为简捷的方法来计算反应热效应，将在后面介绍。对 于第一个问题，涉及 qv 与 qp 的相互关系，主要有两种情况。一种情况较简单， 在反应中没有气态物质参加或生成(例如溶液中的酸碱中和反应)，或者虽有 气态物质参加或生成，但气体反应物的化学计量数之和等于气体生成物的化 学计量数之和(例如石墨完全燃烧与 O2 化合生成 CO2 的反应)。此时系统的总 体积及总压力一般可认为没有发生改变。这就是说，反应可认为是在定容和 定压的条件下进行的，反应的热效应既是等容热效应 qv，也是等压热效应 qp。 另一种情况较复杂，气体反应物的化学计量数之和不等于气体生成物的化学 计量数之和。例如
1
CO(g) ＋ 2 O 2 (g) = CO 2 (g)
或 CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)
如果反应是在弹式热量计内进行的，所测定的反应热效应为等容热效应 qv 。
如果反应是在敞口容器中(可认为是在通常大气压力的定压条件下)进行的， 则反应热效应为等压热效应 qp。前者系统没有体积的改变；而后者系统则有 体积的改变。在上例中，系统将向环境作压缩功或环境将向系统作膨胀功。

膨胀功和压缩功可总称为体积功，在定压时可简单地以－p△V 表示之，△V 指系统体积的改变(负号和△V 的意义将在后面介绍)。显然，此时反应的 qv
与 qp 不会相等；另外，也表示反应发生时伴随的能量变化可有多种转换的形
式，而不能仅藉热量的形式来解决。要了解这类问题，就需要研究化学反应(又 称为化学变化)中能量的转换和传递问题。
　　研究在化学变化和物理变化中伴随发生的能量转换和传递的学科是化 学热力学，简称热力学。本章只讨论与热化学密切有关的能量守恒定律。①

1.2.2 能量守恒定律


　　在任何过程中能量是不会自生自灭的，只能从一种形式转化为另一种形 式，在转化过程中能量的总值不变，这就是能量守恒定律，又称为能量守恒 与转化定律。燃料燃烧、酸碱中和时都放出热，这些热量是从哪里来的？碳 酸钙、氧化汞的分解需要吸收热，这些热量又到哪里去了？热是能的一种转 换和传递形式，在吸热反应中所吸收的热转换为系统物质内部的能，而在放 热反应中所放出的热则是由系统物质原有的内部的能部分转变而来的。系统 内各种物质的微观粒子都在不停地运动和相互作用着，以各种形式的能表现 出来，如分子平动能、分子转动能、分子振动能、分子间势能、原子间键能、 电子运动能、核内基本粒子间核能等。系统内部这些能的总和叫做系统的内 能或热力学能，以 U 表示。在化学变化或物理变化发生时，常伴随有系统与 环境之间的能量转换和传递，且是以热和功(除热以外的其他形式传递的能， 如体积功、电功等均称为功)的形式表现出来的。这种能量转换和传递的结果 必然会导致系统内能的变化。
要了解系统变化中所发生的能量转换关系，就需要确定系统的状态——
始态和终态。所谓系统的状态就是指用来描述这个系统的诸如温度、压力、 体积、质量和组成等物理性质和化学性质的总和。当这些性质都有确定值时， 就说系统处于一定的状态。以 CO2 气体的系统为例，要描述它的状态，通常
可用给定的压力 p(如 p=101.325kPa)、体积 V(如 V=24.5dm3 或 L)、温度 T(如 T=298.15K)和物质的量 n(n 等于质量被摩尔质量除的商)来描述。用来描述系 统状态的这些个别性质或物理量叫做状态函数。它们决定于状态本身，而与 变化过程的具体途径无关。
状态函数的这一称谓是由于描述系统的个别物理量可用其他物理量的函数关系式来表示。例 如，p、V、T、n 均是物理量，对于理想气体，根据理想气体方程式：
pV=nRT (1.3)
P 可用下列物理量的函数关系式来表示：
P＝nRT/V
式中，R 是比例常数，叫做摩尔气体常数，目前最佳值为(8.314510±0.000070)J·mol-1·K-1。
上述 p、V、T、n 等是常用的状态函数，但没有一个是能量的状态函数。 系统的内能(U)是状态函数，且是一种能量的状态函数。由于物质结构的复杂 性和内部微观粒子相互作用的多样性，系统物质内能的绝对值还难以确定。 但系统内能的变化可以通过热和功来确定。在实际应用中只要知道系统内能



① 即热力学第一定律。

的变化值就可以了。
如果有一系统处于某一状态，具有一定的内能，以 U1 表示，环境与系统
发生了一定量热 q 的传递和一定量功 w 的传递，这个系统终止于另一种状态， 其内能由 U1 变成 U2。以 CaCO3 热分解为例，可简单表达如下：






反应中反应物减少，常用负号(-)表示，生成物增加，常用正号(＋)表示。 因此反应中系统的内能变△U=-U1＋U2=U2-U1，而热和功的传递则分别用 q 和 ω表示。根据能量守恒定律，可得
△U=q＋ω(1.4)
　　△U 简称(反应的)内能变。ω的具体数值可为正(＋)值或负(-)值；与 q 的正、负号表示相仿，环境向系统作功(即系统接受功)时，ω为正值，系统 向环境作功时，ω为负值。例如，对于 CaCO3(s)→CaO(s)＋CO2(g)的反应，
系统向环境作了体积功(以ω′表示)，ω′为负值，而该反应是吸热的，q
为正值。 功的形式有多种，这里只讨论体积功ω’与反应热效应的关系。
1.定容或定压下只作体积功的反应或过程
　　(1)若在定容条件下(如在弹式热量计内)，由于反应或过程中系统的体积 不变即△V=0，也就是说，系统与环境之间未产生体积功，即ω′=0。而此时 的反应热效应为等容热效应，即 q=qv，则式(1.4)变为
△U=U2-U1=qv(1.5)
反应中系统内能的变化(△U)在数值上等于等容热效应 qv。
　　(2)若在定压条件下(通常在大气压力下敞口容器中进行的反应可认为属 此)，不少涉及气体的化学反应会发生很大的体积变化(从 V1 变到 V2)，因此 可认为反应系统与环境之间产生了体积功ω′，而此时的反应热效应可认为 是等压热效应 qp，则式(1.4)变为
△U=qp＋ω′
令 H=U＋pV，在定压条件下
△H＝△U＋△(pV)=△U 十 p△V
△U＝△H－p△V
比较△U=qp＋ω′与△U＝△H-P△V。若反应中无体积功，即△V=0，ω
′=0，则该两式分别变为△U=qp 与△U=△H。由此可见
　　　　　　　　　　　　　　　　　　qp＝△H=H2-H1(1.6)
而 ω′=p△V=－p(V2-V1)
　　H 叫做系统的焓。△H 是反应或过程中系统的焓的变化，简称(反应的) 焓变。由于 U、P、V 等性质都是系统的状态函数，H 是 U 和 p、V 的一种组合 形式，当然也是系统的状态函数。由式(1.6)可知，一般反应的焓变△H 在数 值上等于等压热效应 qp，同盖斯定律所得的结论一致，它只与系统的始态和 终态有关而与反应的过程无关。
如果系统从环境吸热，则△H 为正值，如果系统向环境放热，则△H 为负

值。
对于反应中△U、△H，按我国国家标准应以反应的摩尔内能变△rUm、摩尔焓变△rHm 表达，基
本单位均为 kJ·mol-1，下角标 r 代表化学反应，m 与名称中的摩尔(的)(molar)相应。为便于当前教 学，本书仍按习惯简写为内能变△U、焓变△H。据此，反应中体积功应为
ω′=－p△vm=－p(Vm,2-Vm,1)
式中，△Vm 表示摩尔体积变化，基本单位为 m3 ·mol-1，若 P 的单位用 kPa，则ω′的基本单位为
kJ·mol-1。
2.定温定压下只作体积功的反应或过程 有气体参加或生成气体时，若将气体看作理想气体，则根据理想气体方程
式对于反应：aA(g)+bB(g)=gG(g)＋dD(g)中任一气体来说， PV=nRT
或 pVm=p(V/n)=RT
当系统的温度和压力不变时，化学反应方程式两边所发生的摩尔体积变化(△Vm)决定于化学反应方程
式中气态物质的化学计量数的变化(△v)。
p△Vm=△V·RT
式中，△v=(g＋d)-(a＋b)，均为纯数，是无量纲的。 从而可得：
W′=-p△Vm=－△V·RT (1.7)
△U=qp 十 w′=qp-P△Vm
或 △U=△H－△V·RT (1.8)
注意：化学反应过程中固体与液体的体积改变(与气体的相比)不大，在△v 中均不计入。
例 1.2 在 100℃和 101.325kPa 下，由 1molH2O(l)汽化变成 1molH2O(g)。在此汽化过程中△H
和△U 是否相等？若△H 等于 40.63kJ·mol-1，则△U 为多少？
解：该汽化过程：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　H2O(1)＝H2O(g)
是在定温定压和只做体积功的条件下进行的。根据式(1.8)
△U＝△H－△v·RT
8 .314
△ U ＝｛ 40.63 － (1－ 0) × × (273 ＋ 100) ｝ kJ · mol -1
1000
= ｛ 40.63 － 3.10 ｝ kJ · mol - 1
= 37.53kJ · mol -1
在通常情况下，反应或过程的体积功的绝对值小于 5kJ·mol-1，例 1.2 中的体积功 w′=△U-△
H=-3.10kJ·mol-1，也就是说△U 与△H 之间的差别在数值上是很小的。若△H 数值较大，则△H≈△U。 化学热力学表明，理想气体作等温膨胀时，其内能不变。据此，对于在定温定压下只作体积功 的一般反应(或过程)来说，式(1.8)中的△U 数值，虽然与式(1.5)中的条件有所不同，但仍可用 qv 代
入来进行估算，则可得
qv＝qp－p△Vm＝qp－△V·RT (1.9)
　　由于化学反应通常是在常压下进行的，就反应热效应来说，△H 将比△U 更具有实际意义。用弹式热量计所测定的反应热效应常为 qv，有时就需要通 过计算而求得 qp 或△H。加之有些反应热效应不能直接或尚未用实验测定， 而用前面所说的盖斯定律的方法，需设计不同的途径，用已知反应的热效应 来计算，不仅不经济，且不方便。如果我们能确定系统各物质的焓值，就可 以用之来计算反应的焓变。

1.2.3 标准摩尔生成焓和反应的标准摩尔焓变


1.物质的标准摩尔生成焓
　　与内能(U)相似，各物质的焓(H)的绝对值也是难以确定的。但在实际应 用中人们关心的是反应或过程中系统的焓变(△H)。为此人们采用了相对值的 办法，即规定了物质的相对焓值。
　　由于焓的数值会随具体条件的不同而有所改变，在化学热力学中规定压 力为标准压力 Pθ(在气体混合物中，系指各气态物质的分压均为标准压力 pθ)或溶液中溶质(如水合离子或分子)的浓度(确切地说应为有效浓度或活 度)均为标准浓度 cθ的条件为标准条件。若某物质或溶质是在标准条件下就 称之为处于标准状态。
按国标号 GB3102.8－92 物理化学和分子物理学的量和单位，标准压力 Pθ一般选择为 100kPa。 对于纯液体 B 或纯固体 B，标准状态是指在标准压力 Pθ时看作理想的纯液体 B 或纯固体 B。对于溶液 中的溶质 B，标准状态是指在标准压力 Pθ和标准质量摩尔浓度 mθ(即上述标准浓度)时看作理想的溶
质 B。
考虑到目前的实际情况，本书所采用手册的数据，绝大部分是在 101.325kPa 压力下的，所以标 准压力 Pθ仍取 101.325kPa(标准浓度 cθ取 1mol·dm-3)。
　　关于单质和化合物的相对焓值(见书末附录 3)，规定在标准条件下由指 定的单质①生成单位物质的量的纯物质时反应的焓变叫做该物质的标准摩尔 生成焓；通常选定温度为 298.15K，作为该物质在此条件下的相对焓值，以
△f H ? (298.15K)表示，本书仍按习惯简写为标准生成焓△ Hθ(298.15K)，θ
标代表“标准”(可读作“标准”)，下角标 f 代表“生成”。 以在此条件下氢气和氧气作用生成液态 H2O 的反应为例：
1
H2 (g) + 2 O 2 (g) = H 2 O(1);
△Hθ(298.15K)=285.8kJ·mol-1
H2O(1)的标准生成焓△fHθ(H2O,l,298.15K)为-285.8kJ·mol-1。而任何
指定的单质的标准生成焓为零，实际上也就是把在此条件下指定的单质的相 对焓值作为零。
关于水合离子的相对焓值(见书末附录 4)，规定以水合氢离子的标准摩
尔生成焓为零；通常选定温度为 298.15K，称之为水合 H+离子在 298.15K 时 的标准摩尔生成焓，以△fH? （H+，aq，298.15K)表示，本书正文中仍按习
惯简写为标准生成焓△fHθ(H+，aq，298.15K)，即
△fHθ(H+，aq，298.15K)＝0
式中 aq 是拉丁字 aqua(水)的缩写，H+(aq)表示水合氢离子。 据此，可以获得其他水合离子在 298.15K 时的标准生成焓。
2.反应的标准摩尔焓变 在标准条件下反应或过程的摩尔焓变叫做反应的标准摩尔焓变，以
△fH? 表示，本书正文中仍按习惯简写为标准焓变△Hθ。
根据盖斯定律和标准生成焓的定义，可以得出关于 298.15K 时反应标准 焓变△Hθ(298.15K)的一般计算规则。
△Hθ(298.15K)=Σ｛△fHθ(298.15K)}生成物


① 通常是在所选择的温度 T 和压力 P（=Pθ）时的最稳定的形式。

　　　　　　－Σ｛△fHθ(298.15K)｝反应物 (1.10) 反应的标准焓变等于各生成物的标准生成焓乘以化学计量数的总和减去
各反应物的标准生成焓乘以化学计量数的总和。
这可设想如图 1.3 所示的循环而求得(读者可自推导之)。












对于某一个反应：aA＋bB=gG+dD，在 298.15K 时反应的标准焓变△Hθ
(298.15K)可按下式求得。
△Hθ(298.15K)＝｛g△fHθ(G，298.15K)＋d△fHθ(D.298.15K)｝

－{a△fHθ(A，298.15K)＋b△fHθ(B，298.15K)｝
应用此公式时应注意：

①(1.11)

(1)△Hθ的计算是系统终态的∑△fHθ值减去始态的∑△fHθ值，切勿颠
倒。
(2)公式中应包括反应中所涉及的各种物质，并需考虑其聚集状态。 (3)公式中应包括反应方程式中的化学计量数 g、d、a、b，不要遗漏。
△Hθ的数值与反应方程式的写法(方程式中的化学计量数)有关。例如：

4
3 Al(s) ＋O2 (g) ?

2
3 Al2 O 3 (s);

△Hθ(298.15K)＝－1117.1kJ·moｌ-1
它表明在 298.15K 和标准条件下，按上述化学反应(计量)方程式进行每摩尔 反应：

?4
?? 3

Al(s)＋O 2 (g) ?

2 ?
3 Al 2 O 3 (s) ??

放出 1117.1kJ 的热量①。
3 1
Al(s) ＋ O (g) ? Al O (s);
4 2 2 2 3
△Hθ(298.15K)＝－837.9kJ·mol-1
它表明在 298.15K 和标准条件下，每摩尔反应：
? 3 1 ?

??
放出 837.9kJ 的热量。

Al(s) ＋ O (g) ? Al O (s)
4 2 2 2 3




① 反应 aA＋bB=gG+dD 也可表示为-aA-bB+gG ＋dD=0 或-VaA-VbB+vGG+vDD=0 或 ，即生成物的化学计
量数用正号，反应物的用负号。而式（1.11）则写作△tHθ（298.15K）= 。
① 较确切地说是：它表明在 298.15K 和标准条件下，按上述化学反应（计量）方程式进行每摩尔的反应进 度时，放出 1117.1kJ 的热量。对于一般反应 ，反应进度ξ的定义是 dξ=dnB/vB。这涉及反应变化所转移 的量，与化学反应（计量）方程式的写法有关。ξ=1mol 时，我们说进行了 1mol 反应。

3
2Al(s) ＋ O (g) ? Al O (s);
2 2 2 3
△Hθ(298.15K)＝－1675.7kJ·mol-1
它表明在 298.15K 和标准条件下，每摩尔反应：
? 3 ?
2Al(s) ＋ O (g) ? Al O (s)
2 2 2 3
放出 1675.7kJ 的热量。 因此，在写ΔHθ(298.15K)的数值时，应指明与之相应的反应方程式。 (4)由于有的生成反应是吸热反应，而有的则是放热反应，所以各种物质
的ΔfHθ(298.15K)的数值有的是正值，有的是负值。运算过程中，正负号不
可疏忽。(5)物质的标准生成焓是相对焓值，但不影响反应焓变的计算(可通 过盖斯定律来予以理解)。(6)如果系统温度不是 298.15K，而是其他温度， 则反应的ΔHθ是会有些改变的，但一般变化不大。例如，下列反应：
1
SO2 (g) ? 2 O 2 (g ) ? SO 3 (g)
ΔHθ(298.15K)为-98.9kJ·mol-1，而ΔHθ(873K)为-96.9kJ·mol-1。在近似 估算中，往往就近似地将ΔHθ(298·15K)作为其他温度 T 时的Δ
Hθ(T)。
例 1.3 试用标准生成焓的数据，计算联氨(N2H4)在空气或氧气中完全
燃烧时反应的标准焓变ΔHθ(298.15K)。
　　解：写出有关的反应方程式，并在各物质下面标出其标准生成焓(查书 末附录 3)的值。
N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)
△fHθ(298.15K)/(kJ·mol-1) 50.63 0 0 -285.83
根据式(1.10)，得

△H θ (298.15K) ? {△

H θ (N

,g,298.15K) ? 2△

H θ (H O,1,298.15K)}

? {△f

H θ (N H

,1,298.15K) ? △f

H θ (O

,g,298.15K)}

? {0 ? 2 ? (?285.83) ? 50.63 ? 0}kJ·mol ?1
? 622.29kJ·mol ?1
　　此计算值可与例 1.1 中用弹式热量计所测得的反应热 qv 为-620kJ·mol-1 相对比(为什么？)。若燃烧产物 H2O 以气态计，则计算结果又如何？能否与 所测得的 qv 相对比(为什么？)。
　　一些氧化还原反应也会放出大量热。例如，将金属铝粉和三氧化二铁(或 四氧化三铁)的混合物(称为铝热剂)点火时，铝将使三氧化二铁还原成铁，反 应放出大量的热(温度可达 2000℃以上)能使铁熔化，而应用于诸如钢轨的焊 接。可利用标准生成焓的数据计算这一反应的ΔHθ(298.15K)。
例 1.4 试计算铝粉和三氧化二铁的反应的△Hθ(298.15K)。
解：写出有关的化学方程式，并在各物质下面标出其标准生成焓的值。
2Al(s)＋Fe2O3(s)＝Al2O3(s)＋2Fe(s)
△fHθ(298.15K)/(kJ·mol-1) 0 －824.2 －1675.7 0
根据式(1.11)，得
△Hθ(298.15K)=｛△fHθ(Al2O3,s，298.15K)＋2△fHθ(Fe,s,298.15K)｝

－｛2△fHθ(Al,s,298.15K)＋△fHθ(Fe2O3,s,298.15K)｝
=｛(－1675.7)＋0－0－(－824.2)｝kJ.mol-2
=－851.5kJ·mol-2
若将三氧化二铁改为四氧化三铁，则化学方程式为
8Al(s)＋3Fe3O4(s)=4Al2O3(s)＋9Fe(s)
可求得△Hθ(298.15K)=－3347.6kJ·mol-1。
　　注意：由于所涉及的这两个给出的化学方程式的写法不同，不能直接比 较这两个反应的ΔHθ(298.15K)值。为了进行对比，通常均以与同一对比标 准如 1molAl(s)的反应式来表达，可分别将上述两个反应的ΔHθ(298.15K)
乘以 1 和 1 ( 为什么？) ，从而得到 - 425.8kJ·mol -1 和 - 418.45kJ·mol -1 ，
2 8
基本相仿。
上述对比原则也适用于 6.1 节中单质活泼性(与 O2 反应)的对比[见表
6.1，对比标准为 1molO2(g)]。
　　例 1.5 试 用 标 准 生 成 焓 的 数 据 ， 计 算 反 应 ： Zn(s)+Cu(aq)=Zn2++(aq)+Cu(s)的ΔHθ(298.15K)，并简单说明其意义。
解：在反应方程式中各物质下面标出其标准生成焓(查书末附录 3 及 4)
的值。
Zn(s)＋Cu2＋(aq)=Zn2＋(aq)＋Cu(s)
△fHθ(298.15K)/(kJ·mol-1) 0 64.77 －153.89 0
根据式(1.11)，得
△Hθ(298.15K)＝｛△fHθ(Zn2＋,aq,298.15K)＋△fHθ(Cu,s,298.15K)｝
=｛△fHθ(Zn,s,298.15K)＋△fHθ(Cu2＋,aq,298.15K)｝
=｛(－15.89)＋0－0－64.77｝kJ·mol-1
=－218.66kJ·mol-1
　　这表明该氧化还原反应能放出相当大的能量，在电池反应中这部分能量 与反应的电功有着一定的转换关系(但两者的数值并不相等，见第四章)。
如何合理使用反应热或化学反应所放出的能量是科技工作者所关心的问
题。在下节能源及第四章电化学中将作简单介绍。
1.3 能源 能源是指能够向人们提供能量的自然资源。能源的形式有多种，如燃料、
核能、太阳能、水力、地热、风能、潮汐能等等；其中燃料的燃烧涉及一般 化学反应的热效应，而核能与太阳能则涉及原子核反应的热效应。这里简单 介绍有关燃料的一些情况、热量大小、存在问题和可能发展的前途等，以资 比较并扩大视野[1]。
1.3.1 煤炭
　　我国是以煤炭为主要能源的国家，60 年代以来，石油工业迅速发展，煤 炭所占能源消费量的比例逐渐下降，但仍保持其优势地位。1949 年我国原煤 产量仅 0.320 亿吨，居世界第 10 位；1986 年原煤产量达到 8.90 亿吨，上升 到世界第 2 位；1990 年增到 10.9 亿吨。
煤炭通常指天然存在的泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤以及人工产品木炭、

焦炭、煤球等。我国原煤产量以烟煤为主，1985 年烟煤占总产量的 75.4％、 无烟煤占 20.9％、褐煤占 3.7％。
　　煤的主要成分是碳、氢、氧三种元素，还有少量氮、硫、磷和一些稀有 元素。煤中还含有泥、砂等矿物杂质和水分。
碳( 以石墨计 ) 在 298.15K 时完全燃烧的热化学方程式为 C( 石
墨)+O2(g)=CO2(g)；ΔHθ(298.15K)=-393.5kJ·mol-1 对于 1.000g 碳(石墨)
来说，ΔHθ(298.15K)=-32.8kJ·g-1①。但原煤中含有的氢，燃烧时与氧化合 生成水，也产生热。用热量计测定煤完全燃烧时发生的热量叫做高发热值； 扣除水蒸发(汽化)热(即生成物 H2O 以气态计)所得的热量叫做低发热值。表
1.1 中列出一些煤炭的成分和高发热值。
表 1.1 煤炭的成分和高发热值

质量分数 w/％

高发热值

种类 C H O kJ · kg-1 木材 50 5 45 20900 泥煤 57 5 38 24300 褐煤 62 5 33 21300 褐煤 70 ～ 78 5 ～ 6 13 ～ 24 24300 ～ 30500 烟煤 80 ～ 90 5 ～ 6 3 ～ 11 30500 ～ 36800 无烟煤 90 ～ 92 4 3 ～ 4 30500 ～ 35600
注：摘自参考文献[2]第 15 页(单位自 Kcal.kg-1 换算为 kJ · kg-1)。
从表 1.1 中可以看出，通常煤完全燃烧所放出的高发热值约为
30000kJ·kg-1 或 30kJ·g-1。 氧、硫、磷是煤中的有害成分。氧化合(消耗)煤中碳、氢可燃成分。硫
燃烧变成 SO2、SO3 和 H2S 等有害气体，腐蚀燃烧室，污染大气。炼焦煤中的
硫会转入焦炭，用于冶炼会降低钢铁质量。煤炭按含硫的质量分数 w 可分为 四类：低硫煤，w(S)＜1.5％；中硫煤，w(S)=1.5％～2.5％；高硫煤 w(S)=2.5
％～4.0％；富硫煤，w(S)＞4％。我国煤的含硫的质量分数多数为 0.5％～
3.0％，低的小于 0.2％，最高达 5％。华北、华东地区浅部煤层硫分低，但 深层则硫分较高，南方煤田的硫分一般较高。
含磷过多的煤不适用于炼铁，以免进入钢铁使之发脆。我国煤的含磷量
都较低，一般 w(P)=0.001％～0.1％，最高不到 1％，大都符合 0.05％以下 的工业要求。
世界上煤的蕴藏量远较石油和天然气的丰富。据估计如果改为以燃煤为
主的经济体制，全世界所需的能量可以用不少世纪。 煤的最大缺点是固体燃料，燃烧反应速率慢，利用效率低，且不适用于
多数运输业(尤其是汽车)的需求。此外，燃烧煤时还会产生二氧化硫这类有 毒的气体，将导致严重的大气污染。解决的办法是将煤炭转变为汽化燃料或 液化燃料。在我国，煤蕴藏量很丰富，尤其应注意这一问题。煤炭汽化和液 化方法有几十种。产品类别也众多。下面简单介绍几种煤炭的汽化燃料和液 化燃料。



① 按国家标准，用下角标 c 表示燃烧反应。所以严格地说，应写成 （298.15K）=-393.5kJ·mol-1 及Δchθ
（298.15K）=-32.8kJ·g-1，Δchθ是标准比燃烧焓。本书均简化为ΔHθ。

1.水煤气 这主要是以空气加水蒸气作为汽化剂的方法。将空气通过装有灼热焦炭
(隔绝空气加热煤所产生的含碳量很高的残余物)的塔柱，会发生放热反应， 主要反应可表示如下：
C(s)+O2(g)=CO2(g)；ΔHθ(298.15K)=-393.5kJ·mol-1
放出的大量热可使焦炭的温度上升到约 1500℃。切断空气，将水蒸气通过热 焦炭，发生下列反应：
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)；
ΔHθ(298.15K)=131.3kJ·mol-1 (这里反应的标准焓变均按石墨 298.15K 时的计。)生成了所谓的水煤气。由 于这一反应是吸热的，焦炭的温度将逐渐降低，因此这一方法需要间歇操作。
水煤气中的 CO 和 H2 完全燃烧时可放出大量热。
1
CO(g) ＋ O (g) = CO (g) ；
2 2 2
△Hθ(298.15K)=－283.0kJ·mol-1
1
H 2 (g) ＋ 2 O2 (g) = H 2 O(1) ；
△Hθ(298.15K)=－285.8kJ·mol-1
　　水煤气的缺点是 CO 有剧毒，用空气进行碳-氧反应，由于产生的煤气被 空气中的 N2 稀释而使煤气的高发热值降低。另外，这一制备方法不够方便，
还有待改进。我国有用加压汽化和长焰煤制水煤气的方法。
2.合成气 这主要是以氧气加水蒸气作为汽化剂的方法。将纯氧气和水蒸气在加压
下通过灼烧的煤，可使煤中的苯、酚(C6H5OH)等挥发出来，并生成一种气态
燃料混合物，其体积分数约为 40％H2、15％CO、15％CH4 和 30％CO2，称之为
合成气。此方法不仅可直接用煤而不用焦炭，且可连续进行。 若将煤气中的 CO 和 H2 进行甲烷化反应： CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(l)；ΔHθ(298.15K)=-250.2kJ·mol-1
可得到相应于天然气的高发热值煤气，称为合成天然气。
3.煤炭的液化燃料 煤炭液化工艺可分为直接液化和间接液化。下面介绍一种间接液化方
法。
　　用上述合成气为原料，在 101.325kPa 和 473K(即 200℃)并有适当的催化 剂存在下，CO 与 H2 能反应生成多种直链烷烃和烯烃，碳链链长大都有 3～20
个碳原子，例如：
6CO+13H2=C6H14+6H2O
8CO+17H2=C8H18+8H2O
　　　　　　　　8CO+4H2=C4H8+4CO2
从而可制得汽油、柴油和液化石油气。目前成本还偏高。 我国有用间接液化法生产甲醇的研究，也有进行直接液化工艺的研究。

1.3.2 石油和天然气


石油又称为原油。我国有较丰富的石油资源，但旧中国石油工业几乎是
空白。我国石油地质学家针对特殊的地质条件，提出了独创性的陆相找油理 论，据此，找到了大庆等一些大油田。1950 年我国原油产量居世界第 27 位，
1986 年达到 1.30 亿吨，居世界第 5 位，1990 年增到 1.38 亿吨。 石油是多种碳氢化合物(简称烃)的混合物，其中含有链烷烃、环烷烃、
芳香烃和少量含氧和含硫的有机物质。石油经过分馏和裂化等加工过程后可 得到石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油等等一系列的产品。与外国石油相 比，我国大部分石油具有以下特点：轻质油收率较低；原油中烷烃多，其中 正烷烃含量高；渣油中沥青质少；含硫量低，但含氮量偏高；钒含量很低， 镍含量中等。
石油加工产品中最重要的燃料是汽油。汽油中最有代表性的组分是辛烷
(C8H18)。辛烷完全燃烧的热化学方程式可表达如下：
25

C 8 H18 (1)＋

O (g) = 8CO (g) ＋9H O(1) ；
2 2 2 2

△Hθ(298.15K)=－5440kJ·mol-1
对于 1.000gCH18 来说，ΔHθ(298.15K)=-47.7kJ·g-1。
天然气是一种低级烷烃的混合物，主要组分为甲烷(CH4)，尚含有乙烷
(C2H6)、丙烷(C3H8)等。甲烷完全燃烧的热化学方程式为
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；
ΔHθ(298.15K)=-890kJ·mol-1
对于 1.000gCH4 来说，ΔHθ(298.15K)=-55.6kJ·g-1。
　　我国是世界上最早开采和利用天然气的国家。早在公元前 221 年，我国 就在四川省自流井气田钻成深约 100m 的天然气井。但我国天然气工业的发展 与石油工业很不相称，1986 年天然气产量为 137.6×108m3，居世界第 17 位， 需要加强天然气的勘探和开发。
汽油和天然气使用方便，燃烧反应热也大。但由于世界能源消耗急剧增
长，而蕴藏量毕竟有限，有人估计按目前世界能源消耗速率加上人口增长等 因素，不过几十年，这些已发现的燃料即将消耗尽。

1.3.3 氢能


　　原煤、原油、天然气等从自然界取得的未经加工的能源称为一次能源。 煤气、焦炭、各种石油制品等由一次能源经过加工(不限于一次转化过程)而 取得的能源称为二次能源。氢气是二次能源，且是一种干净、无毒、无污染 的能源，并具有燃烧反应速率快，高发热值大[ΔHθ(298.15K)=-286kJ·mol-1 即ΔHθ(298.15K)=-143kJ·g-1]，资源(H2O)丰富，应用范围广、适应性强等 特点。
对氢能的研究，目前有下列三方面。
1.氢气的制取 制氢气的方法很多。例如，可以从水煤气中取得氢气，但这仍需用燃料
煤炭为原料，不够理想。目前认为最有前途的有光分解法和电解水法。 光分解法可藉催化剂吸收太阳光辐射使水分解为氢气和氧气。

电解水法可用原子能电站的电作为电源。
2.氢气的贮存
氢气密度小，不利于贮存。例如，在 15MPa 压力下，40dm3 的钢瓶只能装
0.5kg 氢气。若将氢气液化，则需耗费很大能量，且容器需绝热，很不安全。 目前有采用使之形成固态金属型氢化物的贮存方法。例如，镧镍合金 LaNi5 能吸收氢气形成金属型氢化物 LaNi5H6：



加热金属型氢化物时，H2 即放出。LaNi5 合金可相当长期地反复进行吸氢和放 氢，且贮氢量大。1kgLaNi5 合金在室温和 250kPa 压力下可贮 15g 以上氢气。
3.氢能的利用
　　目前有关氢能利用的许多工作尚处于试验阶段。1980 年我国研制成功了 第一辆用氢能的汽车。1985 年苏联也利用 Ti、Fe、V 合金氢化物进行了用氢 气和汽油作为混合燃料的汽车的试验。若在汽油中加入质量分数约为 4％的 氢气，则可节油 40％，且无需对汽油发动机作很大的改进，废气中的 CO 也 可减少 90％。贮氢金属的其他应用也很活跃，并已取得一些可喜的进展。

选读材料 核能和太阳能 Ⅰ.核能

1.核裂变 矿物燃料究竟还能延续使用多长时间，这是有争议的，但这些燃料的供
应毕竟有限，而且已出现了所谓“能源危机”。从目前和不远的将来来看，
经济上可以实现且具有取代矿物燃料的能力的重要能源是核裂变，简称裂 变。通常所说的核电站就是利用核裂变所产生的能量来发电的。我国自行设 计的 300MW(兆瓦)秦山核电站已投产发电，广东 1800MW 核电站工程进展也迅 速。对发电成本的分析表明，我国华东地区核电站的发电成本比煤电站的低 百分之几，广东省核电站的成本低得还要多些。
核裂变反应是在中子(1 n)轰击下使较重的原子核分裂成较轻的原子核
的反应。目前正在运转的核电站所使用的燃料是铀同位素 U-235。用慢中子 轰击 U-235 时，就起下列裂变反应：
2 3 5 U +1 n(慢) ? 较轻碎核 + 较重碎核 + 中子
9 2 0
裂变产物非常复杂，已知的产物至少有 35 种元素(从 30Zn 到 64Gd)，而
放射性核有 200 种以上。核裂变时，释放出大量的能，直接与所发生的质量 减少相联系。这可用爱因斯坦(A.Einstein)公式进行计算。
ΔE=Δm·c2 (1.12) 式中ΔE 表示系统能量改变量，即
ΔE=ΣE 生成物-ΣE 反应物
Δm 表示系统质量改变量，即
Δm=Σm 生成物-Σm 反应物
c 表示光速，等于 2.9979×108m·s-1。 以下列裂变反应为例：

2 3 5 U +1 n ? 9 0 Sr +1 4 4 Ce + 21 n ? 4_0 e?


2 3 5

9 2 0 3 8
9 0 1 4 4 1

5 8 0 1
0 ?

已知 9 2 U、3 8 Sr、

5 8 Ce、0 n( 中子) 和_1 e

(电子)的摩尔质量分别为

234.9934、89.8864、143.8816、1.00867 和 0.00055g·mol-1，所以 Δm=｛(89.8864+143.8816+2×1.00867+4×0.00055)
-(234.9934+1.00867)｝g·mol-1
=-0.2145g·mol-1
ΔE=Δm·c2=(-0.2145g·mol-1)×(2.9979×108m·s-1)2
=-1.928×1016g·m2·s-2·mol-1
=-1.928×1013kg·m2·s-2·mol-1
=-1.928×1013J·mol-1=-1.928×1010kJ·mol-1
对于 1.000gU-235 来说，因 U-235 的摩尔质量为 235g·mol-1，所以
1.000g

△E = －1.928×1010 kJ·mol -1 ×

235g·mol ?1

= －8.20×107 kJ

通常可以ΔE=-8.20×107kJ·g-1 表示。
　　在核裂变过程中，每 1g 参加反应的 U-235 放出的能量约为 8×107kJ。 而每 1g 煤完全燃烧时放出的热量约为 30kJ。这就是说 1gU-235 裂变所产生 的能量相当于约 2.7×106g 煤燃烧时所放出的能量，这是核燃料的明显优 点，但是核裂变产物大多具有放射性，裂变产物如 Sr-90(半衰期为 29 年！) 是极其危险的污染物。这些放射性裂变产物的贮存与最后处理必须有极其严 格的安全措施。
2.核聚变
核聚变是使很轻的原子核在异常高的温度下合并成较重的原子核的反
2 3
应。这种反应进行时放出更大的能量。以氘(1 H )与氚(1 H )核的聚变反应为
例：

2 H ? 3 H ? 4

He ?1 n

根据式(1.12)：

1 1 2 0



2 3 4 1

ΔE=Δm·c2

已知1 H、1 H、2 He和0 n的摩尔质量分别为2.01355、3.01550、4.00150和
1.00867g·mol-1，所以
Δm=｛(4.00150+1.00867)-(2.01355+3.01550)｝g·mol-1
=-0.01888g·mol-1
ΔE=Δm·c2=(-0.01888g·mol-1)×(2.9979×108m·s-1)2
=-1.697×1015g·m2·s-2·mol-1
=-1.697×109kJ·mol-1
对于 1.000g 的核燃料来说，因 H-2 和 H-3 的摩尔质量分别为 2.014 和
3.016g·mol-1，所以


△E = －1.697×109 kJ·mol -11×

=-3.37×108kJ

1.000g
(2.014 ? 3.016)g·mol ?1

通常可以ΔE=-3.37×108kJ·g-1 表示。 核聚变与核裂变以及煤、辛烷(汽油代表性组分)、甲烷(天然气主要组
分)、氢气完全燃烧所放出的能量或热量可以比较如下：

反应 放出的能量或热量/(kJ · g-1) 相应比值 煤完全燃烧
辛烷完全燃烧
甲烷完全燃烧
氢气完全燃烧
U-235 核裂变
氘与氚核聚变 30
48
56
143
8.2 × 107
3.4 × 108 1
1.6
1.9
4.8
2.7 × 106
1.1 × 107

由此可知，1g 燃料核聚变所产生的能量约为核裂变相应能量的 4 倍。除
了这一明显的优点外，核聚变产物不是放射性的，所以由聚变反应堆所产生 的公害可以大为减少。
　　聚变所需的主要燃料是氘，可以从重水中取得。在普通海水中含有摩尔 分数约为 0.015％的重水。有人估计地球上海水的总质量约为 1.3×1027g， 只需海水中约 2×10-13％的重水所获得的氘的聚变所产生的能量就可满足目 前全世界 1 年的需用。
　　核聚变反应的发生需要有异常高的温度(例如几千万度以上)。氢弹爆炸 (核聚变反应)所需要的这种高温是藉核裂变反应触发核聚变而产生的。但欲 将核聚变用于发电，就需要提供一种设备，能使这异常高的温度维持足够长 的时间(例如 1 秒以上)以导致聚变反应的进行。目前这方面的研究工作已向 较低温度核聚变反应发展。

Ⅱ.太阳能


　　光谱分析表明，在太阳的气氛中有大量氢和氦存在。对于太阳释放惊人 的能量起主要作用的总反应，有人认为可用下列反应方程式表示之：
4 H ? 4 He ? 20 n

式中0 e 表示正电子。

1 2 1

　　有人估计地球接受来自太阳的巨大能量每年总共有 2×1021kJ。只要能利 用它的万分之一就可满足目前世界上所需的能量。
对太阳能的利用有光-热转换和光-电转换等方法。
　　光-热转换法通常是用聚光器或集热器将太阳辐射能直接转换成热能。太 阳灶是目前我国利用较多的太阳能设备，但材料技术还待改进。
光-电转换法通常是用太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的。但太
阳能电池所需半导体材料的成本还偏高。
本章小结 重要的基本概念：
系统与环境；热容(C)；等容热效应(qv)与等压热效应(qp)；状态函数；
内能变(ΔU)；热(q)与功(w)；焓(H)与焓变(ΔH)；298.15K 时，物质的标准
? ?
摩尔生成焓[ Δf H m (298.15K) ]与反应的标准摩尔焓变[ Δr H m (298.15K) ]；
高发热值与低发热值。
注意：化学热力学中规定了物质的标准状态。要熟记物质在不同情况时

标准状态的定义和符号。
1.1 反应热效应的测量
可用弹式热量计来测量反应的热效应：
q=－｛C(H2O)△T＋Cb△T｝=－ΣC△T (1.2)
　　如果反应中没有气态物质参加或生成，或者反应前后气体分子总数没有 发生改变，则测得的反应热效应可认为既是等容热效应(qv)，也是等压热效 应(qq)。如果反应前后气体分子总数发生改变，则测定的是等容热效应(qv)。
通常所谓的反应热效应若不特别说明，都是指等压热效应。
1.2 反应热效应的理论计算
1.2.1 盖斯定律
1.2.2 能量守恒定律
ΔU=q+w (1.4)
1.定容或定压下只做体积功的一般反应
(1)定容过程 ΔU=qv (1.5) (2)定压过程 ΔH=qp (1.6) *2.定温定压下和只作体积功的反应
w′=－p△Vm=－△v·RT (1.7)
△U=△H－p△Vm=△H-△v·RT (1.8)
式中，R=8.314J·mol-1·K-1。
1.2.3 标准摩尔生成焓和反应的标准摩尔焓变
?
根据盖斯定律，在 298.15K 时反应的标准摩尔焓变 Δr H m (298.15K) 可由
生成物和反应物的标准摩尔生成焓 Δ H ? (298.15K) 求得。
? ?
Δr H m (298.15K) =Σ｛ Δf H m (298.15K) ｝生成物
－Σ｛ Δ H ? (298.15K) ｝ (1.10)
? ? ?
或 ΔrH m (298.15K) =｛g Δf H m (G,298.15K) ＋d Δf H m (D,298.15K) ｝
? ?
－｛a Δf H m (A,298.15K) ＋b Δf H m (B,298.15K) ｝(1.11)
反应的 Δ H ? 随温度而有些改变，但一般变化不大，在近似计算中，往
? ?
往将 Δr H m (298.15K) 作为其他温度 T 时的 Δr H m (T) )。
1.3 能源
能源中燃料完全燃烧的反应及其热效应(高发热值)主要如下： 煤炭 C(s)+O2(g)=CO2(g)
辛烷(汽油中代表性组分)
25

C 8 H18 (1)＋

2 O2 (g) = 8CO 2 (g) ＋9H 2 O(1)

甲烷(天然气中主要组分)
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
氢气 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)

反应 高发热值(kJ · g-1) 相应比值 煤完全燃烧 30 1 辛烷完全燃烧 48 1.6 甲烷完全燃烧 56 1.9 氢气完全燃烧 143 4.8



复习思考题


1.区别下列概念： (1)系统与环境； (2)比热容与热容； (3)等容反应热与等压反应热； (4)反应热效应与焓变；
(5)标准摩尔生成焓与反应的标准摩尔焓变。 (6)高发热值与低发热值；
*(7)一次能源与二次能源。
　　2.用弹式热量计测量反应热效应的原理如何？对于一般反应来说，用弹 式热量计所测得的热量是否就等于反应的热效应？为什么？
3.热化学方程式与一般的化学反应方程式有何异同？书写热化学方程式
时有哪些应注意之处？
4.什么叫做状态函数？q、w、H 是否是状态函数？为什么？
5.说明下列符号的意义：
? ?
q，qp，U，H， Δr H m ， Δf H m (298.15K)
6.q、H、U 之间，p、V、U、H 之间存在哪些重要关系？试用公式表示之。
7.能否用弹式热量计测知反应的ΔH？举例说明。
8.理想气体方程式中 R 的数值是多少？单位是什么？
　　9.化学热力学中所说的“标准状态”意指什么？对于单质、化合物和水 合离子所规定的标准摩尔生成焓有何区别？
10.试根据标准摩尔生成焓的定义，说明在该条件下指定单质的标准摩尔
生成焓必须为零。
11.如何应用盖斯定律来计算反应的焓变？
12.如何利用物质的 Δ H ? (298.15K)的数据，计算燃烧反应与中和反应
的 Δ H ? (298.15K)？举例说明。
　　13.煤炭中通常含有哪些元素？用作燃料时，哪些是有益的？哪些是有害 的？为什么？
　　14.煤的主要组分碳、汽油中代表性组分辛烷、天然气中主要组分甲烷以 及氢气各自的高发热值可如何进行计算，并进行比较？

习 题


1.是非题(对的在括号内填“+”号，错的填“-”号) (1)已知下列过程的热化学方程式为

UF6(1)=UF6(g)； Δr H m =30.1kJ·mol-1
则此温度时蒸发 1molUF6(l)，会放出热 30.1kJ。 ( )
　　(2)在定温定压条件下，下列两化学方程式所表达的反应放出的热量是一 相同的值。 ( )
1
H 2 (g) ＋ 2 O2 (g) = H 2 O (1)
2H 2 (g)＋O 2 (g) = 2H 2 O (1)
(3)反应的ΔH 就是反应的热效应。 ( )
2.选择题(将所有正确答案的标号填入空格内) (1)在下列反应中，反应 所放出的热量最大。 (a)CH4(l)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) (b)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)
(c)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)
3
(d)CH 4 (g) + 2 O 2 (g) = CO(g) + 2H 2 O(l)
(2)通常，反应热效应的精确的实验数据是通过测定反应或过程的
而获得的。
(a)ΔH (b)pΔV (c)qp (d)qv
3.填空题
　　使可燃样品(质量为 1.000g)在弹式热量计内完全燃烧，以测定其反应 热，必须知道：
(1)
(2)
(3)
*4.钢弹的总热容 Cb 可藉一已知反应热效应的数值的样品而求得。设将
0.500g 苯甲酸(C6H5COOH)在盛有 1209g 水的弹式热量计的钢弹内(通入氧气)
完全燃烧尽，系统的温度由 296.35K 上升到 298.59K。已知在此条件下苯甲 酸完全燃烧的反应热效应为-3226kJ·mol-1。试计算该钢弹的总热容。
5.葡萄糖 C6H12O6 完全燃烧的热化学反应方程式为
C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)；qp=-2820kJ·mol-1
当葡萄糖在人体内氧化时，上述反应热效应的热量约 30％可用作肌肉的活动 能力。试估计一食匙葡萄糖(3.8g)在人体内氧化时，可获得的肌肉活动的能 量。
6.已知下列热化学方程式：
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)；qp=-27.6kJ·mol-1
3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)；qp=-58.6kJ·mol-1
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)；qp=38.1kJ·mol-1
不用查表，计算下列反应的 qp。
FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)
[提示：根据盖斯定律利用已知反应方程式，设计一循环，使消去 Fe2O3
和 Fe3O4，而得到所需反应方程式。若以(1)，(2)，(3)，(4)依次表示所给出

的反应方程式，则可得 6qp,4=3qp,1－qp,2－2qp,3］
*7. 已知乙醇 (C2H5OH) 在 351K 和 101.325kPa 时的蒸发热为
39.2kJ·mol-1。试估算 1molC2H5OH(l)在该蒸发过程中的 w′(体积功)和ΔU。
8.在下列反应或过程中，qv 与 qp 有区别吗？简单说明。
(1)NH HS(s) ?2?5℃? NH (g)＋H S(g) (2)H (g)＋Cl (g) ?2?5℃? 2HCl(g) (3)CO (s) ?7?8 ℃ CO (g)
(4)AgNO (aq)＋NaCl(aq) ?2?5℃? AgCl(s)＋ NaNO3(aq)
*9.根据第 8 题中所列的化学方程式，试计算下列反应或过程中ΔU 与Δ
H 之间的能量差值。 (1)2.00molNH4HS(s)的分解；
(2)生成 1.00molHCl(g)； (3)5.00molCO2(s)(干冰)的升华； (4)沉淀出 2.00molAgCl(s)。
10.计算下列反应的 Δ H ? (298.15K)。 (1)4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)
(2)C2H2(g)+H2(g)=C2H4(g) (3)NH3(g)+稀盐酸 (4)Fe(s)+CuSO4(aq)
? ?
11.计算下列反应的(1) Δr H m (298.15K) ； *(2) Δr Um (298.15K) 和
*(3)298.15K 时的体积功 w′。
CH4(g)+4Cl2(g)=CCl4(l)+4HCl(g)
12.近 298.15K 时在弹式热量计内使 1.0000g 正辛烷(C8H18，l)完全燃
烧，测得此反应热效应为-47.79kJ(对于 1.0000Gc8H18 液体而言)。试根据实
验的测定，估算正辛烷(C8H18，l)完全燃烧的(1)qv；*(2) Δr H m (298.15K)。
13.利用 CaCO3、CaO 和 CO2 的 Δf H m (298.15K)的数据，估算煅烧 1000kg
石灰石(以纯 CaCO3 计)成为生石灰所需热量。又在理论上要消耗多少燃料煤
(以通常煤完全燃烧所放出的高发热值估算)？14.设反应物和生成物均处于 标准状态，试通过计算说明 298.15K 时究竟是乙炔(C2H2)还是乙烯(C2H4)完全 燃烧会放出更多热量：(1)均以 kJ·mol-1 表示；(2)均以 kJ·g-1 表示。