第一节 化学反应与能量的变化

1、第第 一一 章章引引 言言我们知道我们知道：一个化学反应过程中，：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有除了生成了新物质外，还有能量变化能量变化热能热能电能电能光能光能当能量变化以热能的形式表现时：当能量变化以热能的形式表现时：化学反应化学反应放热反应：例如放热反应：例如吸热反应：例如吸热反应：例如我们知道：我们知道：一个化学反应同时遵守质量一个化学反应同时遵守质量 守恒定律和能量守恒，那么守恒定律和能量守恒，那么 一个反应中的质量与能量有一个反应中的质量与能量有 没有关系呢？没有关系呢？有有能量能量的释放或吸收是以发生变化的的释放或吸收是以发生变化的物质物质为基础为基础，二者密不可分，

2、但以，二者密不可分，但以物质为主物质为主。能量的能量的多少多少则以反应物和产物的则以反应物和产物的质量为质量为基础基础。那么化学反应中能量到底怎样变化那么化学反应中能量到底怎样变化巩固练习：巩固练习：1. 下列物质加入水中显著放热的是下列物质加入水中显著放热的是( )A.生石灰生石灰 B.酒精酒精C.固体固体NaCl D.固体固体NaOH2. 下列反应中既属于氧化还原反应同时又下列反应中既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是是吸热反应的是( )A.Ba(OH)2 8H2O与与NH4Cl反应反应B.镁与稀盐酸镁与稀盐酸 C.灼热的炭与灼热的炭与CO2D.甲烷与甲烷与O2反应反应A DC3. 下列

3、反应属于放热反应的是下列反应属于放热反应的是( )A. NaOH与与HCl反应反应 B. C和和CO2共热共热C. 碳酸钙的分解碳酸钙的分解 D. 制备水煤气的反应制备水煤气的反应A4 4、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ）A.A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应；需加热才能发生的反应一定是吸热反应；B.B.任何放热反应在常温下一定能发生反应；任何放热反应在常温下一定能发生反应；C.C.反应物和生成物所具有的总能量决定了反反应物和生成物所具有的总能量决定了反应结果是放热还是吸热；应结果是放热还是吸热；D.D.吸热反应在一定条件下也能发生反应。吸热反应在一定条件下也能发生反应。CD 你

4、从图中发现了什么？你从图中发现了什么？ 1、 2、 3、HClHClHHHHClClClCl+436 kJ/mol243kJ/mol431 kJ/mol观察下列示意图：观察下列示意图：假想中的假想中的物质物质实验测得实验测得1molH2与与1molCl2反应生反应生成成2molHCl时放出时放出184.6kJ的热量，的热量，从微观角度应如何解释？从微观角度应如何解释？化学键断裂时吸收总能量化学键断裂时吸收总能量=化学键形成时放出总能量化学键形成时放出总能量=679kJ862kJ反应热的计算：反应热的计算：H = 679kJ/mol 862kJ/mol= 183kJ/mol思思考考能量如何转换的

5、？能量从哪里转能量如何转换的？能量从哪里转移到哪里？移到哪里？体系的能量如何变化？升高还是体系的能量如何变化？升高还是降低？降低？环境的能量如何变化？升高还是环境的能量如何变化？升高还是降低？降低？规定放热反应的规定放热反应的H 为为“”，是是站在谁的角度站在谁的角度？体系还是环境？体系还是环境？放热反应中放热反应中体系体系环境环境1、定定义：义：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热，反应热，符号符号Q。焓是与内能有关的物理量，焓是与内能有关的物理量，符号符号H。焓变焓

6、变= H （生成物）（生成物）- H （反应物）（反应物） ，符号符号H 。2、单位：、单位：kJ/mol或或kJmol-13、规定：、规定：(1)反应反应体系体系的能量的能量降低降低（即（即 放热反应），则放热反应），则H为为“”；(2)反应反应体系体系的能量的能量升高升高（即（即 吸热反应），则吸热反应），则H为为“”；即：即：当当H为为“”（ H0）时，为吸热反应）时，为吸热反应通过此图大家还能发现这反应热通过此图大家还能发现这反应热H有什么规律有什么规律？我们可以发现：其实我们可以发现：其实H=E（生成物生成物） E（反应物反应物）=E（断键）（断键） E（成键）（成键）=H（生成物生

7、成物） H（反应物反应物）反应热和焓变的区别与联系反应热焓变含义 化学反应中吸收或放出化学反应中吸收或放出的热量的热量化学反应中生成物所具化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有有的焓与反应物所具有的焓之差的焓之差符号 QH单位kJmol-1kJmol-1能量变化Q 0，反应吸收能量，反应吸收能量 Q 0，反应释放能量，反应释放能量H 0，反应吸收能量，反应吸收能量 H 0，反应释放能量，反应释放能量两者关系化学反应在化学反应在恒压下恒压下的反应的热效应（体系只与环的反应的热效应（体系只与环境发生热量交换），此时反应热等于焓变。境发生热量交换），此时反应热等于焓变。例例 1 1：1molC1m

8、olC与与1molH1molH2 2O(g)O(g)反应失成反应失成lmollmol CO(g) CO(g)和和1mol H1mol H2 2(g)(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ131.5kJ的热量，该的热量，该反应的反应热为反应的反应热为H=H=kJ/molkJ/mol。 例例 2 2：拆开：拆开 lmollmol H HH H键、键、lmollmol N NH H键、键、lmolNNlmolNN键分别需要的能量是键分别需要的能量是436kJ436kJ、391kJ391kJ、946kJ946kJ，则，则1mol N1mol N2 2生成生成NHNH3 3的反应热为的反应热为，1mo

9、l H1mol H2 2生成生成NHNH3 3的反应热为的反应热为。 131.5131.5-92kJ/mol-92kJ/mol-30.6kJ/mol-30.6kJ/mol练练 习习二、学会热化学方程式的书写二、学会热化学方程式的书写什么是什么是热化学方程式？热化学方程式？表示参加反应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的化学方程式，叫做学方程式，叫做热化学方程式。热化学方程式。请看以下请看以下两个例子两个例子，再思考如何书写！，再思考如何书写！问题：问题：我们认识了反应热，那么我们认识了反应热，那么怎样书写怎样书写表示化学反应热的化学方程式？表示化学反应热的化学方程式？

10、意义意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。变化，也表明了化学反应中的能量变化。问题：问题：反应物和生成物前的反应物和生成物前的系数系数它它代表了什么代表了什么？在方程式中在方程式中H它表示了它表示了什么意义什么意义？ H它的它的值与什么有关系值与什么有关系？热化学方程式中各物质前的热化学方程式中各物质前的化学计量数不化学计量数不表示表示分子个数分子个数，表示对应，表示对应物质的物质的量物质的物质的量。 H(kJ/mol)它表示它表示每摩尔反应每摩尔反应所吸收或放所吸收或放出的出的热量热量， H它的值与方程式中的计量

11、它的值与方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当系数有关，即对于相同的反应，当化学计化学计量数不同时量数不同时，其，其H不同；也与物质的聚集不同；也与物质的聚集状态有关状态有关。热化学方程式热化学方程式的书写的书写(1)热化学方程式一般不写反应条件，不标热化学方程式一般不写反应条件，不标、和和可逆符号可逆符号。书写热化学方程式中间等号上要。书写热化学方程式中间等号上要注明注明反应的温度和压强反应的温度和压强，(为什么？为什么？)而常温、常压则而常温、常压则不注明。不注明。(2)标出了标出了反应物与生成物的状态反应物与生成物的状态：固体一固体一s s，液，液体一体一l l，气体一，气体一g

12、g；溶液；溶液aq(为什么为什么要标出？要标出？)(3)方程式右边写出反应热（还注明了方程式右边写出反应热（还注明了“”、“”），中间隔空格。），中间隔空格。(4)方程式中的方程式中的计量系数只表示物质的计量系数只表示物质的n，可以是可以是整整数数也可以是也可以是分数分数。热化学方程式化学计量数加倍，。热化学方程式化学计量数加倍，则则H的数据也加倍；当反应逆向进行时，则反应的数据也加倍；当反应逆向进行时，则反应热的绝对值不变而符号相反。热的绝对值不变而符号相反。例例 题题1、当、当1mol气态气态H2与与1mol气态气态Cl2反应反应生成生成2mol气态气态HCl，放出，放出184.6KJ的的

13、热热量，请写出该反应的热化学方程式。量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g) + Cl2(g) =2HCl(g) H =-184.6kJ/mol而这些书写也是对的而这些书写也是对的写出下列反应的热化学方程式写出下列反应的热化学方程式课堂练习课堂练习1、1molN2(g)与适量与适量O2(g)反应生成反应生成NO (g)，需吸收需吸收68kJ的热量；的热量；2、2molCu(s)与适量与适量O2(g)反应生成反应生成CuO(s)，放出，放出314kJ热量；热量；3、 1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学热量，写出硫燃烧的热化学方程式。方程

14、式。4、 4g CO在氧气中燃烧生成在氧气中燃烧生成CO2，放出放出 9. 6kJ热量，写出热量，写出CO燃烧的热燃烧的热化学方程式。化学方程式。5、已知、已知 (1)H2( g )1/2O2 ( g ) 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

15、注意：比较反应热注意：比较反应热H的大小要注意前面的的大小要注意前面的+、-号，类似于数学上的正负数比较；而比较反号，类似于数学上的正负数比较；而比较反应吸收或释放的能量大小则比较其绝对值。应吸收或释放的能量大小则比较其绝对值。6、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：方程式为： 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l) H= 572 kJ /mol CH4(g) +2O2 (g) = CO2(g)+2H2O (l) H= 890 kJ/mol由由1mol 氢气和氢气和2mol甲烷组成的混合气体在甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出

16、的热量为多少。上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。2066kJ 7. 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2( g ) + O2 ( g) = 2H2O ( l ) H=-571.6 kJ/molC3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2(g) +4H2O ( l ) H=- 2220 kJ/mol 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和氢气和丙丙烷的体积比为烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1解解 ：设：设H2、C3H8的

17、物质的量分别为的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为答：氢气和丙烷的体积比为 3：1 x + y = 5 (571.6/2) x + 2220y = 3847 V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1 x = 3.75 moly = 1.25 mol 实践活动实践活动 中和反应中和反应 反应热的测定反应热的测定实验目的实验目的 测定强酸与强碱中和反应的反应热测定强酸与强碱中和反应的反应热学习重点学习重点 中和反应反应热的测定原理和方法。中和反应反应热的测定原理和方法。实验用品实验用品 大烧杯（大烧杯（500 mL500 mL）、小烧杯

18、（）、小烧杯（100 mL100 mL） 0.10.1刻度刻度的的温度计、量筒（温度计、量筒（50 mL50 mL）两个、）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、两个小孔）、环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒。0.50 mol/L 0.50 mol/L 盐酸、盐酸、0.55 mol/L0.55 mol/L NaOH NaOH溶液溶液实验原理实验原理问题问题1. 中和热与反应热是否相同？它们之间有什么中和热与反应热是否相同？它们之间有什么区别和联系？区别和联系？ 不同；任何一个化学反应发生所吸收或放出的热量都不同；任何一个化学反应发生所吸

19、收或放出的热量都叫反应热，但中和热仅指在叫反应热，但中和热仅指在稀溶液稀溶液中，酸跟碱发生中和中，酸跟碱发生中和反应而生成反应而生成1 mol1 mol水水时的反应热。中和热是反应热的真时的反应热。中和热是反应热的真子集。子集。本节课，我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。 Q Q = =m c m c t 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。我们如何得到上述数据

20、呢？m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c 需要查阅，t可用温度计测出反应前后的温度相减得到。问酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们问酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？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。 问题问题2.我们利用什么原理来测定酸、碱反应的反应热我们利用什么原理来测定酸、碱反应的反应热(也称中也称中和热和热)呢？呢？ Q =（V酸酸酸酸V碱碱碱碱）c（t2t1） 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，它们的浓度分

21、别为，它们的浓度分别为0.50 mol/L和和0.55 mol/L。由于。由于是是稀溶液稀溶液，且，且为了计算简便为了计算简便，我们，我们近似近似地认为，所用酸、地认为，所用酸、碱溶液的密度均为碱溶液的密度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热，且中和后所得溶液的比热容为容为 4.18 J/（g)已知已知 V酸酸=V碱碱=50 mL。 c酸酸=0.50 mol/L c碱碱=0.55 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。其中热量的单的表示式。其中热量的单位用位用kJ。 得出结果。得出结果。Q = 0.41

22、8（t2t1）kJ 思考：思考：式表示的是不是该反应的反应热？为什么？式表示的是不是该反应的反应热？为什么？式的单位是式的单位是kJ,而反应热的单位是而反应热的单位是kJ/mol，故，故式式不是该反应的反应热。不是该反应的反应热。问题该反应的中和热应怎样表示呢？问题该反应的中和热应怎样表示呢？H= 0.418 （t2t1）0.025kJ/mol因为中和反应放热，故其因为中和反应放热，故其H为为“”。中和热是。中和热是稀稀的酸、碱的酸、碱中和生成中和生成 1 mol水水的反应热，而的反应热，而50 mL 0.50 mol/L的盐酸与的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 氢氧化钠反应后生氢氧化

23、钠反应后生成的水只有成的水只有0.025 mol，故中和热应用下式表示：，故中和热应用下式表示： 实验步骤：实验步骤：1.1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平杯口相平。然后再在。然后再在大、小烧杯之间大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料填满碎泡沫塑料（或纸条），（或纸条），大烧杯上用大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。璃搅拌棒通过，如下图所示。中和热的测定中和热的测定大、

24、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。果更准确。2.用一个量筒最取用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。烧杯中，并用

25、温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净然后把温度计上的酸用水冲洗干净。温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？液能否倒入小烧杯？为什么？ 因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，并使所测碱液温度偏高，故要冲洗干净；冲洗后的并使所测碱液温度偏高，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验

26、结果偏低。增加，而导致实验结果偏低。3.用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，溶液，并用温度计测量并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。溶液的温度，记入下表。.酸、碱混合时，为何要把量筒中的酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？入小烧杯而不能缓缓倒入？.因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使实验出现误差，结果偏迟缓，将会使热量损失而使实验出现误差，结果偏低。低。4.4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，把温度计和环形玻璃

27、搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并并把量筒中的把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。入下表。实验中所用实验中所用HClHCl和和NaOHNaOH的物质的量比为何不是的物质的量比为何不是1111而是而是NaOHNaOH过量？若用过量？若用HClHCl过量行吗？过量行吗？为了保证为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被的盐酸完全被NaOH中和，中和，采用采用0.55 mol/L

28、NaOH溶液，使碱稍稍过量。若使溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量，亦可。盐酸过量，亦可。5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。计算依据。 误差分析误差分析议一议议一议你所测得的数据是否为你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol57.3 kJ/mol，若不是，若不是，分析产生误差的原因。分析产生误差的原因。可能的原因有：可能的原因有：1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、碱进的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于或小于50 mL都会造成都会造成误差）

29、误差）2.温度计的读数有误。温度计的读数有误。3.实验过程中有液体洒在外面。实验过程中有液体洒在外面。4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使碱的温度偏高而引起误差。使碱的温度偏高而引起误差。 讨论下列问题 1.本实验中若把本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸，所测结果是否会有

30、所变化？醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？为什么？2.若改用若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？答案：答案：1.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。要吸热，故将使测得结果偏小。2.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量，其时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。练习50 mL 0.50 mol/L盐酸与盐酸与50 mL 0.55 mol/L