化学反应与能量的变化

1、 这是一幅幅多么动人的自然美景，然而，这是一幅幅多么动人的自然美景，然而，如今的地球正在遭受着前所未有的灾难：大气如今的地球正在遭受着前所未有的灾难：大气污染加剧、水污染严重，固体废弃物与日俱增、污染加剧、水污染严重，固体废弃物与日俱增、臭氧空洞、酸雨、赤潮、温室效应、水土流失、臭氧空洞、酸雨、赤潮、温室效应、水土流失、土地沙漠化等。归根结底，都和化学反应有着土地沙漠化等。归根结底，都和化学反应有着密切的关系，我们这一章研究的主要是物质的密切的关系，我们这一章研究的主要是物质的能量变化，这种能量变化常以热能、电能、光能量变化，这种能量变化常以热能、电能、光能等形式表现出来。让我们共同学习、研究

2、化能等形式表现出来。让我们共同学习、研究化学反应与能量，做好保护地球，保护环境的工学反应与能量，做好保护地球，保护环境的工作。作。1 1、物质发生化学反应产生新物质的同时，伴随着能量的、物质发生化学反应产生新物质的同时，伴随着能量的变化变化能量变化能量变化热能热能光能光能电能电能 2 2、能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成：、能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成： 化学键断裂，吸收能量；化学键形成，放出能量；化学键断裂，吸收能量；化学键形成，放出能量； （微观）（微观）第一节第一节 化学反应与能量的变化化学反应与能量的变化3、化学能与热能相互转化、化学能与热能相互转化吸热反应与放热反应吸

3、热反应与放热反应 反应中吸热还是放热，决定于反应物的总能量与生成物反应中吸热还是放热，决定于反应物的总能量与生成物总能量的相对大小。（宏观）总能量的相对大小。（宏观） q1q2,q1e2,e1e2,反应放热反应放热反应吸热反应吸热从化学键从化学键角度（微角度（微观）：观）：从物质总能从物质总能量角度（宏量角度（宏观）：观）：4 4、质量守恒定律和能量守恒定律、质量守恒定律和能量守恒定律常见的放热反应：常见的放热反应：（1）所有燃烧反应）所有燃烧反应 （2）中和反应）中和反应 （3）大多数化合反应）大多数化合反应 （例外（例外c+co2=co)（4）活泼金属跟水或酸反应）活泼金属跟水或酸反应（5

4、）物质的缓慢氧化）物质的缓慢氧化 常见的吸热反应：常见的吸热反应：（1）大多数分解反应）大多数分解反应(特殊爆炸反应为放热特殊爆炸反应为放热）（2）铵盐和碱的反应）铵盐和碱的反应（3）以）以c、h2、co为还原剂的氧化还原反应。为还原剂的氧化还原反应。一个反应要发生一般要经历哪些过程？一个反应要发生一般要经历哪些过程？普通普通分子分子活化活化能能活化活化分子分子合理合理取向的取向的碰撞碰撞有效有效碰撞碰撞新物质新物质能量能量能量能量反应过程反应过程e1e2反应物反应物生成物生成物活化分子活化分子活化能活化能活化分子变活化分子变成生成物分成生成物分子放出的能子放出的能量量反应热反应热3. 怎样改

5、变反应的活化能为来加快反应的速怎样改变反应的活化能为来加快反应的速率？是何措施？率？是何措施？没加催没加催化剂化剂加了催化剂加了催化剂10一、一、反应热反应热：化学反应中所化学反应中所吸收吸收或或放出放出的热量。的热量。恒温恒温恒压恒压下，反应热称下，反应热称“焓变焓变”。二、二、焓变焓变：1、符号：、符号：2、单位：、单位：hkj/mol 或或 kj mol13、规定：、规定：放热放热反应反应 (体系体系能量能量降低降低)：h 0，h为为“ + ”如：如：a a(g) + b b(g) p c(g)h = m kj/mol注：单位中的每注：单位中的每mol是与整个反应对应的，是与整个反应对应

6、的，即反应热表示每即反应热表示每mol反应放出或吸收的热量。反应放出或吸收的热量。114、化学反应中能量变化的原因、化学反应中能量变化的原因旧键断裂旧键断裂 吸收能量吸收能量新键形成新键形成 放出能量放出能量=679kj/mol862kj/molh =679kj/mol 862kj/mol = 183kj/mol反应物的键能总和反应物的键能总和 生成物的键能总和生成物的键能总和125、焓变与键能的关系（微观）、焓变与键能的关系（微观）h = 反应物的键能总和反应物的键能总和生成物的键能总和生成物的键能总和例例 1：1mol c与与 1mol h2o(g) 反应生成反应生成 lmol co(g)

7、 和和1mol h2(g)，需要吸收，需要吸收131.5kj的热量，该反应的热量，该反应的反应热为的反应热为h = kj/mol。131.5例例 2：拆开：拆开 1mol hh键、键、1mol nh键、键、1mol nn键分别需要的能量是键分别需要的能量是436kj、391kj、946kj，则则1mol n2生成生成nh3的反应热为的反应热为 ，则则1mol h2生成生成nh3的反应热为的反应热为 。 92.0 kj/mol30.67 kj/mol相当于相当于 1/3 mol n2136、焓变与物质能量的关系（宏观）、焓变与物质能量的关系（宏观）h = e 生成物生成物 e 反应物反应物14任

8、何一个化学反应都包括任何一个化学反应都包括物质的变化物质的变化和和能量的变化能量的变化。那么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？那么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？h2 + i2 = 2hi只表示只表示物质变化物质变化【例【例1】 在在200、101kpa时，时，1 mol h2与碘蒸气作用生与碘蒸气作用生成成hi的反应，科学文献上表示为：的反应，科学文献上表示为：h2(g) + i2 (g) = 2hi(g)200101kpah = 14.9 kj/mol三、三、热化学方程式热化学方程式： 能表示参加反应能表示参加反应物质的量物质的量和和反应热反应热的的 关系关系的化学方程式。的

9、化学方程式。1、定义：、定义：2、含义：、含义：表示表示1mol气态气态h2与与1mol气态碘完全反应，气态碘完全反应，生成生成2mol气态气态hi时，放出时，放出14.9kj的热量。的热量。15三、三、热化学方程式热化学方程式：3、书写要点：、书写要点： h2 (g) + o2(g) = h2o(g)； h= 241.8 kj/mol21 h2 (g) + o2(g) = h2o(l)； h= 285.8 kj/mol21 2h2 (g) + o2(g) = 2h2o(l)； h= 571.6 kj/mol 2h2o(l) = 2h2 (g) + o2(g) ； h= + 571.6 kj/

10、mol 一般应注明反应的一般应注明反应的温度、压强温度、压强；h与实验的条件、与实验的条件、物质的状态有关！物质的状态有关！（250c ，101kpa时不注明）时不注明） 一定标明各物质的一定标明各物质的状态（状态（s、l、g、aq） ；h2o(l) h2o(g)h= + 44 kj/mol16三、三、热化学方程式热化学方程式：3、书写要点：、书写要点： 一般应注明反应的一般应注明反应的温度、压强温度、压强；（250c ，101kpa时不注明）时不注明） 一定标明各物质的一定标明各物质的状态（状态（s、l、g、aq） ； h只放右边（数值及单位）；只放右边（数值及单位）； 放热：放热： h 0

11、； 系数系数仅仅表示仅仅表示物质的量物质的量，不表示分子或原子个数；，不表示分子或原子个数； 故系数可以是故系数可以是整数、分数、小数整数、分数、小数； h的值与系数相匹配。的值与系数相匹配。 系数加倍，系数加倍，h值也加倍。值也加倍。正逆反应的正逆反应的h绝对值相等，符号相反。绝对值相等，符号相反。1017三、三、热化学方程式热化学方程式：3、书写要点：、书写要点： h2 (g) + o2(g) = h2o(g)； h= 241.8 kj/mol21 h2 (g) + o2(g) = h2o(l)； h= 285.8 kj/mol21 2h2 (g) + o2(g) = 2h2o(l)； h

12、= 571.6 kj/mol 2h2o(l) = 2h2 (g) + o2(g) ； h= + 571.6 kj/molh2o(l) h2o(g)h= + 44 kj/mol 反应物反应物完全完全变成生成物，所释放或吸收的热量变成生成物，所释放或吸收的热量。 热化学方程式热化学方程式一般不要写反应条件一般不要写反应条件。热化学方程式表示的意义热化学方程式表示的意义1 1、反应物和生成物的种类、聚集状态、反应物和生成物的种类、聚集状态2 2、反应中各物质的物质的量比和质量比、反应中各物质的物质的量比和质量比3 3、反应中放出或吸收的热量。、反应中放出或吸收的热量。（练习与巩固）依据事实，写出（练

13、习与巩固）依据事实，写出下列反应的热化学方程式下列反应的热化学方程式 （）1mol碳完全燃烧放出393.5kj的热量； （）1克甲醇燃烧生成二氧化碳和水（液态）时放热22.68kj； （）1mol氯气和水蒸气通过灼热的炭层反应，生成氯化氢和二氧化碳放出145kj的热量。 1、 1mol c与与1mol 水蒸气反应生成水蒸气反应生成1mol co 和和1mol h2，需要吸收，需要吸收 131.5 kj的热量。写出此反的热量。写出此反应的热化学方程式。应的热化学方程式。2、沼气是一种能源，它的主要成分是、沼气是一种能源，它的主要成分是ch4。0.5 mol ch4完全燃烧生成完全燃烧生成co2和

14、和h2o时，放出时，放出445 kj的热量。则下列热化学方程式中正确的是的热量。则下列热化学方程式中正确的是a、 2ch4 ( g )4o2 ( g ) 2co2 ( g ) 4h2o ( l ) h = +890 kj/molb、 ch4 2 o2 co2 h2o h = 890 kj/molc、 ch4 ( g )2 o2 ( g ) co2 ( g ) 2 h2o ( l ) h = 890 kj/mold、 1/2ch4 ( g )o2 ( g ) 1/2co2 ( g ) h2o ( l ) h = -890 kj/molc3、已知、已知 （1）h2( g )1/2o2 ( g )

15、h2o ( g ) h1 = a kj/mol（2）2h2( g )o2 ( g ) 2h2o ( g ) h2 = b kj/mol（3） h2( g )1/2o2 ( g ) h2o ( l ) h3 = c kj/mol（4） 2h2( g )o2 ( g ) 2h2o ( l ) h4 = d kj/mol则则a、b、c、d的关系正确的是的关系正确的是 。a、acd0 c、2a=b0 c我们到底获得了多少热量？我们到底获得了多少热量？ 请思考：一个测量热量的仪器，应该具有哪些功能和部件？它应该具有1.保温功能：有盖子，隔热材料2.温度测定功能：温度计3.点燃功能：燃烧丝4.搅拌功能：搅

16、拌棒 它长什么样？氧弹式量热计氧弹式量热计测燃烧热测燃烧热小小设计师小小设计师 请利用实验室现有的请利用实验室现有的仪器和物品，设计一仪器和物品，设计一个用以测定中和反应个用以测定中和反应放热的量热计。放热的量热计。1.1.科学探究：中和热的测定科学探究：中和热的测定我们的猜想：我们的猜想： 测定强酸强碱反应中和热测定强酸强碱反应中和热 ，化学，化学反应的热效应。反应的热效应。需要的仪器和材料：需要的仪器和材料： 大烧杯（大烧杯（500ml)500ml)、小烧杯、小烧杯（100ml)100ml)、温度计、两支量筒、温度计、两支量筒（50ml50ml）、泡沫塑料、泡沫塑料板、）、泡沫塑料、泡沫塑

17、料板、环形玻璃棒。环形玻璃棒。 0.50mol/l0.50mol/l盐酸、盐酸、0.55mol/l0.55mol/l氢氧氢氧化钠溶液。化钠溶液。中和热中和热 在在稀溶液稀溶液中，酸跟碱发生中，酸跟碱发生中和中和反应反应而生成而生成1molh20（l），这时的反应），这时的反应热叫做热叫做中和热中和热.活动与探究活动与探究 1、请大家观察量热计、请大家观察量热计的构造，分析一下，量热的构造，分析一下，量热器直接测定的数据是什么？器直接测定的数据是什么？是焓变的数值吗？是焓变的数值吗？ 是体系（溶液）温度的变化是体系（溶液）温度的变化2 2、根据体系温度变化可以求得什么物理量？、根据体系温度变化可

18、以求得什么物理量？可以求得反应吸收或放出的热量可以求得反应吸收或放出的热量q =m c tqq: :中和反应放出的热量。中和反应放出的热量。mm：反应混合液的质量。：反应混合液的质量。c c：反应混合液的比热容。：反应混合液的比热容。 t t：反应前后溶液温度的差值。：反应前后溶液温度的差值。 3、请在下列的药品中选择一种你认为最合适请在下列的药品中选择一种你认为最合适的酸和碱。的酸和碱。 50 ml 0.50 mol/lhcl溶液溶液 50 ml 0.50 mol/lch3cooh溶液溶液 0.7ml 18mol/lh2so4溶液溶液 50 ml 0.50 mol/lnaoh溶液溶液 50

19、ml 0.50 mol/lnh3溶液溶液强酸、强碱的强酸、强碱的稀溶液！稀溶液！活动与探究活动与探究4 4、酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？们的质量应怎样得到？量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。 q =（v酸酸酸酸v碱碱碱碱）c（t2t1） q =m c t已知已知 v酸酸=v碱碱=50 ml。 c酸酸= c碱碱=0.50 mol/l。 酸酸=碱碱=1 g/cm3 c=4.18 j/（g）请把以上数据代入式请把以上数据代入式,得出得出q的表示式。的表示式。q = 0.418（t2t1）kj

20、 本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 ml,它它 们的浓度均为们的浓度均为0.50 mol/l。由于是稀溶液，且为了计算简便，。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且，且中和后所得溶液的比热容为中和后所得溶液的比热容为 4.18 j/（g)5 5、式表示的是式表示的是中和热中和热吗？为什么？吗？为什么？h= 0.418 （t2t1）0.025kj/mol 温度温度实验次数实验次数起始温度起始温度t t1 1/终止温度终止温度t t2 2/温度差温度差(

21、t(t2 2-t-t1 1)/)/hclhclnaohnaoh平均值平均值1 12 23 316.116.216.316.216.216.319.419.419.516.1516.216.33.253.23.2活动与探究活动与探究t1/t2/(t2-t1) /16.2219.433.22h= 0.418 *3.220.025kj/mol=53.8kj/mol为什么实际值和理论为什么实际值和理论值存在较大的差异？值存在较大的差异？为了使实际值和理论为了使实际值和理论值更接近，你有什么值更接近，你有什么好的改进方案？好的改进方案？强酸、强碱反应强酸、强碱反应:h+(aq)+oh-(aq)=h2o(l); h= - 57.3kj/mol差别=-（57.3-53.8）kj/mol=-3.5 kj/mol作为量热器的仪器装置，要尽量减少作为量热器的仪器装置，要尽量减少热量散失。热量散失。盐酸和氢氧化钠溶液浓度盐酸和氢氧化钠溶液浓度的配制必须准确。的配制必须准确。盐酸和氢氧化钠溶盐酸和氢氧化钠溶液的体积必须量取准确。液的体积必须量取准确。温度计的读温度计的读数要准确。数要准确。实验操作要快。实验操作要快。问题探究问题探究4 4、判断下列实验操作对中和热测定的数值、判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响？填变大变小或者