第一章化學(xué)反應(yīng)與能量

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化2．放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做放熱反應(yīng)；吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做吸熱反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)過程中，不僅有物質(zhì)的變化，還有能量的變化。這種能量的變化常以熱能、電能、光能等形式表現(xiàn)出來。1．化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的表現(xiàn)形式3．化學(xué)反應(yīng)過程中物質(zhì)變化與能量變化的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)中，能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，能量的多少則以反應(yīng)物和產(chǎn)物的質(zhì)量為基礎(chǔ)。回憶：思考題1

下列說法中不正確的是()A．化學(xué)變化過程是原子的重新組合過程B．化學(xué)反應(yīng)可分為吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)C．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的多少與其反應(yīng)物的質(zhì)量有關(guān)D．化學(xué)變化中的能量變化都是以熱能形式表現(xiàn)出來的

D化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱取決于取決于所有斷鍵吸收的總能量與所有形成新鍵放出的總能量的相對(duì)大小（1）若反應(yīng)物的鍵能之和E反＞生成物的鍵能之和E生，吸收能量，吸熱反應(yīng)（2）若反應(yīng)物的鍵能之和E反＜生成物的鍵能之和E生，放出能量，放熱反應(yīng)微觀：即：E反＞E生，吸熱反應(yīng)即：E反＜

E生，放熱反應(yīng)能量能量反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物反應(yīng)過程（I）反應(yīng)過程（II）一個(gè)化學(xué)反應(yīng)吸收能量還是放出能量決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。(放熱反應(yīng))(吸熱反應(yīng))化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化(宏觀)放出熱量吸收熱量總結(jié)化學(xué)反應(yīng)中存在能量變化的主要原因是：______________________________________斷開化學(xué)鍵需要吸收能量，形成化學(xué)鍵要釋放能量。微觀化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)：舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成過程1．下列說法正確的是(雙選)()A．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B．放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生C．反應(yīng)是放熱的還是吸熱的必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小D．吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生CD課堂練習(xí)2．下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是()A．會(huì)引起化學(xué)鍵的變化B．會(huì)產(chǎn)生新的物質(zhì)C．必然引起物質(zhì)狀態(tài)的變化D．必然伴隨著能量的變化C3.氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰，在反應(yīng)中，破壞1molH－H鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1molO=O鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molH－O鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關(guān)系式中正確的是（）A.2Q1+Q2>4Q3

；

B.2Q1+Q2<4Q3C.Q1+Q2<Q3；

D.Q1+Q2=Q3B分析：反應(yīng)物的鍵能總和：2Q1+Q2生成物的鍵能總和：4Q3因?yàn)榉磻?yīng)是放熱，所以：2Q1+Q2＜4Q32H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)一．焓變反應(yīng)熱1．反應(yīng)熱：在反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量，以熱量來表示，叫做反應(yīng)熱。以1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl時(shí)放出184.6kJ的熱量為例，從微觀角度解釋化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。解答此反應(yīng)過程的能量變化可表示如下：2、焓：與內(nèi)能有關(guān)的物理量，符號(hào)：H

3、焓變：生成物與反應(yīng)物的焓值差符號(hào)：△H單位：kJ/mol

或kJ·mol-1如果反應(yīng)系統(tǒng)的壓力與外界壓力(大氣壓)相等時(shí)，這時(shí)反應(yīng)的熱效應(yīng)就等于焓變。新鍵形成—放出能量=862kJ/mol862kJ/mol－679J/mol=183kJ/mol反應(yīng)放出能量：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因（微觀）183kJ/mol（理論值）與實(shí)驗(yàn)值184.6kJ/mol很接近。√即放出能量：舊鍵斷裂—吸收能量=679kJ/mol4．ΔH的正負(fù)和吸放熱反應(yīng)的關(guān)系(1)放熱反應(yīng)：(2)吸熱反應(yīng)：即：吸熱>放熱，ΔH>0，為“+”。即：放熱>吸熱，故ΔH＜0，為“－”。反應(yīng)完成時(shí)，生成物釋放的總能量大于反應(yīng)物吸收的總能量。反應(yīng)完成時(shí)，生成物釋放的總能量小于反應(yīng)物吸收的總能量。前面H2和Cl2的反應(yīng)熱為：ΔH=-184.6kJ/mol如：1molC與1molH2O(g)反應(yīng)生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：△H=＋131.5kJ/mol。注意：反應(yīng)熱△H一定有“＋”或“－”化學(xué)反應(yīng)中為什么會(huì)伴隨能量變化？（微觀解釋）舊鍵的斷裂：吸收能量新鍵的形成：放出能量總能量的變化取決于上述兩個(gè)過程，

吸熱：前者>后者，ΔH>0，為“+”；

放熱：前者<后者，ΔH＜0，為“－”。反應(yīng)體系的能量降低反應(yīng)體系的能量升高ΔH<0ΔH>0能量能量反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物反應(yīng)過程（I）反應(yīng)過程（II）(放熱反應(yīng))(吸熱反應(yīng))化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化(宏觀)放出熱量吸收熱量△H為“－”或△H＜0△H為“＋”或△H＞0思考題2

下列說法中正確的是()

A．焓變是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時(shí)的能量變化B．當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí)ΔH＞0，當(dāng)反應(yīng)吸熱時(shí)ΔH＜0C．在加熱條件下發(fā)生的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)D．一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物能量大于生成物能量時(shí)，反應(yīng)放熱，ΔH為“－”

D單位kJ/mol中的每mol是與整個(gè)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的，不是指的1mol物質(zhì)。注意：拆開lmolH—H鍵、lmolN－H鍵、lmolN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則1molN2生成NH3的反應(yīng)熱為

，1molH2生成NH3的反應(yīng)熱為

。

-92KJ/mol-30.7KJ/mol思考：化學(xué)反應(yīng)中，能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)的，能量的多少則以反應(yīng)物和產(chǎn)物的質(zhì)量為基礎(chǔ)。4.已知反應(yīng)A＋B＝C＋D為放熱反應(yīng)，對(duì)該反應(yīng)的下列說法中正確的是（）

A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的總能量一定高于C和D的總能量D.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故不必加熱就一定能發(fā)生C課堂練習(xí)

5下列反應(yīng)中，生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量的是()

A．氫氣在氧氣中燃燒B．鐵絲在氧氣中燃燒C．硫在氧氣中燃燒D．焦炭在高溫下與水蒸氣反應(yīng)D宏觀：化學(xué)反應(yīng)中能量變化主要取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對(duì)大小。微觀：化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因是化學(xué)鍵的斷裂和形成。小結(jié)斷鍵吸收總能量

<成鍵放出總能量斷鍵吸收總能量

>成鍵放出總能量反應(yīng)物的總能量

>生成物的總能量反應(yīng)物的總能量

<生成物的總能量反應(yīng)放出能量反應(yīng)吸收能量化學(xué)反應(yīng)中能量變化原因焓變：生成物與反應(yīng)物的焓值差ΔH＜0,為“－”,放熱；ΔH＞0,為“＋”,吸熱符號(hào)：ΔH，單位：kJ/mol

或kJ·mol-1二、熱化學(xué)方程式

1．概念：能表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式，叫做熱化學(xué)方程式。2．表示意義：熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。H2(g)+I2(g)====2HI(g)200℃101kPaΔH=

－14.9kJ/mol含義：表示1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)I2完全反應(yīng)，生成2mol氣態(tài)HI時(shí)，放出14.9kJ的熱量。H2(g)＋I(xiàn)2

(g)

====2HI(g)

ΔH

=

－14.9kJ/mol200℃

101kPa思考交流與化學(xué)方程式相比，熱化學(xué)方程式有哪些不同？正確書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意哪幾點(diǎn)？請(qǐng)看課本P3例1、P4例2，再思考！3、熱化學(xué)方程式的書寫步驟：①、寫出化學(xué)反應(yīng)方程式②、注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)(s、l、g)③、標(biāo)明反應(yīng)熱△H(注意單位和“+”、“-”）④、注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)（不注明指常溫常壓，即25℃，101KPa）⑤、檢查ΔH

=

＋131.3kJ/molC(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H2(g)+I2(g)====2HI(g)200℃101kPaΔH=

－14.9kJ/mol例如：ΔH

=

＋131.3kJ/mol1)要注明反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)（25℃,101kPa時(shí)不寫）；2)要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)，常用s、l、g分別表示固體、液體、氣體。3)在化學(xué)方程式右邊標(biāo)明ΔH及其符號(hào)、數(shù)值和單位。4)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示分子數(shù)或原子數(shù)，因此可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。其ΔH與系數(shù)對(duì)應(yīng)成比例。計(jì)量數(shù)加倍時(shí)，ΔH也要加倍。5)若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則△H改變符號(hào)，但絕對(duì)值不變6)熱化學(xué)方程式一般不寫反應(yīng)條件；不標(biāo)明生成沉淀或氣體符號(hào)。7)可逆反應(yīng)的ΔH是按照完全反應(yīng)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)。4.書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)：如：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)例如：ΔH

=

＋131.3kJ/molC(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH

=-571.6kJ/mol12H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH

=-285.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH

=-241.8kJ/molH2(g)+I2(g)====2HI(g)200℃101kPaΔH=

－14.9kJ/mol[討論]

答：液態(tài)水變成水蒸氣要吸收熱量2.若反應(yīng)物狀態(tài)不同，而生成物狀態(tài)相同，那么熱量值相同嗎？答：不同12H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH

=-285.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH

=-241.8kJ/mol1.為什么生成物聚集狀態(tài)不同，熱量值不同？H2O

(l)＝H2O(g)ΔH

=+44.0kJ/mol[練習(xí)1]同溫、同壓下，比較ΔH1與ΔH2的大小：S(g)+O2(g)==SO2(g)ΔH1S(s)+O2(g)==SO2(g)ΔH2ΔH1<

ΔH2

，

ΔH1

>

ΔH2

[練習(xí)2]已知：C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH=

－393.5KJ/mol要獲得1000千焦熱量，需燃燒多少克碳？30.5克1、1molC與1mol水蒸氣反應(yīng)生成1molCO和1molH2，需要吸收131.3kJ的熱量。寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。隨堂練習(xí)2、沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時(shí)，放出445kJ的熱量。則下列熱化學(xué)方程式中正確的是A、2CH4(g)＋4O2(g)

＝2CO2(g)

＋4H2O(l)

ΔH

=

+890kJ/molB、CH4＋2O2＝CO2＋H2OΔH

=

－890kJ/molC、CH4(g)＋2O2(g)

＝CO2(g)

＋2H2O(l)

ΔH

=

－890kJ/molD、1/2CH4(g)＋O2(g)

＝1/2CO2(g)

＋H2O(l)

ΔH

=

-890kJ/molCΔH

=

＋131.3kJ/molC(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)隨堂練習(xí)3、已知（1）H2(g)＋1/2O2

(g)

＝H2O(g)

ΔH1

=

akJ/mol（2）2H2(g)＋O2

(g)

＝2H2O(g)

ΔH2

=

bkJ/mol（3）H2(g)＋1/2O2

(g)

＝H2O(l)

ΔH3

=

ckJ/mol（4）2H2(g)＋O2

(g)

＝2H2O(l)

ΔH4

=

dkJ/mol則a、b、c、d的關(guān)系正確的是

。A、a<c<0B、b>d>0C、2a=b<0D、2c=d>0

C四、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定1、中和熱2、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定①原理：Q=mc△t②儀器及藥品③實(shí)驗(yàn)步驟Q:中和反應(yīng)放出的熱量。m：反應(yīng)混合液的質(zhì)量。c：反應(yīng)混合液的比熱容。Δt：反應(yīng)前后溶液溫度的差值。稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O

時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。

中和熱的測(cè)定

如右圖所示裝置，利用50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進(jìn)行中和反應(yīng)，通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出來的熱量可計(jì)算中和熱。其實(shí)驗(yàn)過程為：(1)安裝實(shí)驗(yàn)裝置

保溫、隔熱，減少熱量損失。

(2)用一個(gè)量筒量取50mL0.50mol·L－1鹽酸，倒入小燒杯中，用溫度計(jì)測(cè)出溶液的溫度，再用水洗凈溫度計(jì)。

(3)用另一個(gè)量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)出NaOH溶液的溫度。(4)將NaOH溶液倒入小燒杯中，攪拌溶液，測(cè)量最高溫度。(5)重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，取平均值計(jì)算。(6)數(shù)據(jù)處理。如起始兩溶液的平均溫度為t1，實(shí)驗(yàn)中最高溫度為t2，則生成1molH2O所放出的熱量(即中和熱)為：

ΔH＝－kJ·mol－1

稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中和時(shí)，生成1molH2O時(shí)，

△H=-57.3kJ/mol在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。注意：定義要點(diǎn)：1．必須是酸和堿的稀溶液，因?yàn)闈馑崛芤汉蜐鈮A溶液在相互稀釋時(shí)會(huì)放熱。2．強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)才能保證H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)中和熱均為57.3kJ/mol，而弱酸或弱堿在中和反應(yīng)中由于電離吸收熱量，其中和熱小于57.3kJ·mol－1；3．以生成1mol水為基準(zhǔn)．如何提高中和熱測(cè)定的準(zhǔn)確度呢？增強(qiáng)保溫、隔熱措施，減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量的損失。不斷攪動(dòng)，使熱量分散均勻使用稀酸溶液和稀堿溶液，減少溶解熱的干擾使用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液，減少電離熱效應(yīng)的干擾［練習(xí)］50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/L

NaOH溶液在圖示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng)。通過測(cè)定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱。回答下列問題：（1）從實(shí)驗(yàn)裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是

。（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是

。（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值

(填“偏大”“偏小”“無影響”)。（4）實(shí)驗(yàn)裝置還有的錯(cuò)誤是

，

。環(huán)形玻璃攪拌棒減少實(shí)驗(yàn)過程中的熱量損失偏小大小燒杯口沒有相齊兩燒杯間沒有填滿碎紙條（4）實(shí)驗(yàn)中改用60mL0.50mol/L鹽酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量

（填“相等”“不相等”），所求中和熱

（填“相等”“不相等”），簡(jiǎn)述理由：

。（5）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)

；用50mL0.50mol/LNaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的中和熱的數(shù)值會(huì)

。（均填“偏大”“偏小”“無影響”）不等相等

因?yàn)橹泻蜔崾侵杆岣鷫A發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O所放出的能量，與酸堿的用量無關(guān)。偏小偏小

[練習(xí)1]1克甲烷在空氣中燃燒，恢復(fù)常溫下測(cè)得放出熱量55.625KJ，試寫出熱化學(xué)方程式。[練習(xí)２]已知：S(s)+O2(g)=SO2(g)；△H=－290.6kJ/mol求1.6克硫燃燒成為SO2氣體放出多少熱量？14.53kJ再見能量能量反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物