《化学反应与能量的变化》

化学反应与能量的变化[回忆]化学反应的特征

物质的变化(质量守恒）

能量的变化（能量守恒）热能电能光能其它形式的能量

当能量变化以热能的形式表现时，化学反应可

以分为放热反应与吸热反应。①所有的燃烧反应;

②所有的酸碱中和反应;③大多数化合反应;④活泼金属跟水或酸的置换反应.常见放热反应①大多数分解反应;②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应;③以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应;④盐的水解和弱电解质的电离.常见吸热反应一、反应热焓变

1、在一定的温度下进行的化学反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热，单位：kJ/mol符号：ΔH，单位：kJ/mol或kJ•mol-1

焓（H）是与内能有关的物理量。生成物与反应物的焓值差叫焓变（ΔH）恒压条件下的反应热等于焓变,所以我们用ΔH表示反应热(ΔH=H生-H反)注意：单位中的每mol是与整个反应对应的，即反应

热表示每mol反应放出或吸收的热量。1、宏观：(能量守恒）能量反应过程反应过程反应物生成物能量放热反应吸热反应反应物生成物①E反>E生放热反应（E反=E生+Q放）②E反<E生吸热反应（E生=E反+Q吸）反应物的总能量高生成物的总能量低生成物的总能量高反应物的总能量低放热反应吸热反应反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程△H=E(生成物总能量)

－E(反应物总能量)宏观:思考与交流：放热反应中，体系能量如何变化，环境能量

如何变化？当∆H为“－”（∆H<0）时，为放热反应；当∆H为“＋”（∆H>0）时，为吸热反应。规定：二、热化学方程式如何用化学方程式表示反应热？如何准确地描述物质间的化学反应及其能量变化？下面我们来学习热化学方程式。1．定义：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式例1：H2(g)＋I2(g)2HI(g)△H=－14.9kJ/mol表示意义：表示以化学计量数所指的物质的量的物质反应时放出或吸收的热量例2∶在250C、101KPa时，由氢气和氧气化合成1mol水的反应有两个，一个生成气态水，一个生成液态水，其化学方程式可表示∶H2（ｇ）+1/2O2（ｇ）=H2O（g）△H=一241.8KJ/mol

H2（ｇ）+1/2O2（ｇ）=H2O（l）△H=-285.8KJ/mol请同学们分析为什么二者的产物同样是水，而释出的能量却不同？2．书写热化学方程式的注意事项：(1)需注明反应的温度和压强。因反应的温度和压强不同时，其△H不同。（常温25℃常压101kpa下，可不注明温度和压强的条件）(2)要注明反应物和生成物的状态。物质的聚集状态，与它们所具有的能量有关。（分别用s、l、g表示固体、液体、气体；不用↑和↓）(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其△H也不同，热化学方程式具有加和性，化学式前面的计量数必须与△H相对应；反应逆向进行时，△H值不变，符号相反。（4）在方程式右端要注明△H为多少，“+”或“－”，kJ·mol-1。（练习与巩固）依据事实，写出下列反应的热化学方程式∶（１）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。

例3、已知在25℃，101kPa下，1.3g乙炔燃烧生成二氧化碳和液态水时放出65kJ热量．写出上述反应的热化学方程式（练习与巩固）2、沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445kJ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)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/molC3、在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是（）A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=-Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);△H=-Q2B.C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H=-Q1C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-Q2C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-Q2D.S(g)+O2(g)=SO2(g);△H=-Q1S(s)+O2(g)=SO2(g);△H=-Q2B

思考1、H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)+Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)+Q2状态相同，但数量后式仅是前式的一半，释放的热量也应是前式的一半，Q2＜Q1

C(S)+1/2O2(g)=CO(g)+Q1C(S)+O2(g)=CO2(g)+Q2思考2、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小固态C氧化为CO，释放出热量Q1，CO是气体燃料，和O2反应生成CO2，又释放热量Q3，两次释放热量的总和Q1+Q3，等于固态C氧化为气态CO2释放的热量Q2，∴Q2＞Q1思考3、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小A：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+Q1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+Q2数量的分析：反应物的状态，数量和生成物的数量都相同，但由于气态水转化为液态要放出一定热量∴Q2＞Q1B:S(g)+O2(g)=SO2(g)+Q1S(S)+O2(g)=SO2(g)+Q2思考4、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小两式数量相同，S由固态吸收热量转化为气态，在氧化燃烧生成SO2。其放出热量的总和小于由气态S直接燃烧所放出的热量，Q1<Q2。4、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则a、b、c、d的关系正确的是

。A、a<c<0B、b>d>0C、2a=b<0D、2c=d>0C小结∶热化学方程式不单表示了反应物和生成物的关系，而且表示了反应的热效应。书写热化学方程式应注意∶１、需注明反应的温度和压强。如在常温（250c）、常压（101kpa）下，可不注明温度和压强的条件；２、应注明反应物和生成物的状态；固体一s，液体一l，气体一g；３、热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数。化学计量数可以是整数，也可以是分数。对于相同的反应，当计量数不同时，其△H不同。４、在方程式右端要注明△H为多少，“+”或“一”，kJ/mol。[回忆]1、化学键在形成和断裂的过程中能量的变化化学键形成的时候放出能量，断裂的时候吸收能量；就是形成作用力时要放出能量；破坏作用力时要吸收能量，即物质的变化常常伴随能量的变化［提示］从化学键的角度看化学反应是怎样发生的？与能量有什么关系？思考：（微观）为什么化学反应过程中会有能量的变化？从化学键的角度看化学反应包含两个过程：旧的化学键断裂和新的化学键形成。断裂化学键需要吸收能量，形成化学键要释放出能量，断开化学键吸收的能量和形成化学键释放的能量通常不相等；

3、∆H与键能的关系(1)△H==化学键断裂所吸收的总能量—化学键生成所释放的总能量(2)△H==反应物的键能之和–生成物的键能之和比较：△H==生成的总能量–反应物的总能量=（E生-E反）△H=（436×2+496）-463×4=-484kJ/mol1.已知拆开1molH2中的化学键要吸收436kJ的能量，拆开1molO2中的化学键要吸收496kJ的能量，形成水分子中的1molH—O键要放出463kJ的能量，试说明2H2（g)+O2(g)=2H2O(g)中的能量变化。2、1molC与1molH2O(g)反应生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热△H=_________kJ/mol。＋131.53、H—H键、N－H键、N≡N键的键能分别是436kJ/mol、391kJ/mol、946kJ/mol，则1molN2生成NH3的反应热为

，1molH2生成NH3的反应热为

。－92KJ/mol－30.7KJ/mol436×3+946-391×6=-92KJ/mol-92KJ/mol÷3=-30.7KJ/mol放热反应吸热反应定义形成原因与化学键强弱关系表示方法图示有热量放出的化学反应反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量吸收热量的化学反应反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断裂时吸收的总能量ΔH<0ΔH>0放热反应与吸热反应的比较1）1L1mol/L稀盐酸和1L1mol/LNaOH溶液发生中和反应放出的热量为57.3kJ。2）1L1mol/LH2SO4和2L1mol/LNaOH溶液发生中和反应放出的热量为114.6kJ。三、中和热1、定义：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应，每生成1molH2O(l)时放出的热量。强酸与强碱的稀溶液反应，它们的中和热是相同的。

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△H=―57.3kJ／molHCl(aq)+NaOH(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/molH2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)△H=-114.6kJ/mol

已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/mol，计算下列反应中放出的热量。（1）用20gNaOH配成稀溶液跟足量稀盐酸反应，放出热

量为

kJ。（2）用0.1molBa(OH)2配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，放

出热量为

kJ。（3）用1mol醋酸稀溶液和足量NaOH溶液反应，放出的热

量

（大于、小于、等于）57.3kJ。（4）100ml0.1mol/L的Ba(OH)2溶液与100ml0.1mol/L的H2SO4溶液反应，放出的热量是否为1.146kJ？为什么？28.6511.46小于1．定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生成1mol水时的反应热叫做中和热。2.中和热的表示：

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)△H=-57.3kJ／mol3.要点：

Ⅰ、条件：稀溶液。

Ⅱ、反应物：（强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应

Ⅲ、生成1mol水。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热之内

Ⅳ、放出的热量：57.3kJ/mol中和热2、中和热的测定（1）实验原理：根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化，利用公式：(m1+m2)·c·(t2-t1)计算出生成1molH2O放出的热量。（2）实验用品：大烧杯（500ml）、小烧杯（100ml）、温度计、量筒（50ml)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒、

0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液。

（3）实验步骤①保温装置的装备。②量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度。③另取一量筒量取NaOH溶液并测其温度。④将量筒中NaOH溶液倒入盛盐酸的

小烧杯中，用玻璃棒轻轻搅动溶

液，记录混合溶液的最高温度。⑤重复实验三次，取测量所得数据的平均值进行计算。思考1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？思考2：为什么不用环形铁搅拌棒？思考3：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？

思考4：实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量？思考5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？

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。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。思考1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？思考2：为什么不用环形铁搅拌棒？

铁与盐酸之间会发生反应，另外铁的导热性好，这样都会造成热量的损失。思考3：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？

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，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。思考4：实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量？

为了保证0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol/LNaOH溶液，使碱稍稍过量。思考5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒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，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。50mL0.50mol/L的盐酸的质量：m1=50g50mL0.55mol/L的氢氧化钠溶液