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 一、焓变反应热1、反应热在化学反应过程中放出或吸收的热量。2、焓和焓变(1)焓： 焓（H）是与内能有关的物理量。单位：kJ/mol（kJmol1）作用：决定一个反应是吸收还是放出热量。规定：H为“+”或H0：吸热H为“-”或H0：放热（2）焓变：定义：焓变（H）是生成物与反应物的焓值差。即H=H生成物-H反应物比较比较H的大小时，要连的大小时，要连同同“”、“”包含在包含在内内 化学反应过程中为什么会有能量的变化？化学反应过程中为什么会有能量的变化？ 化学反应的化学反应的实质实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，重就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，重新组合成生成物的分子的过程。新组合成生成物的分子的过程。 旧键断裂需要吸收能量，旧键断裂需要吸收能量， 新键形成需要放出能量。新键形成需要放出能量。 而化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出而化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是的总能量是不相等不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反所以化学反应过程中应过程中都会有能量的变化都会有能量的变化。3、反应热与焓变的关系恒压条件下，反应热即为焓变。恒压条件下，反应热即为焓变。以以1 mol H2与与1 mol Cl2反反应应生生成成2 mol HCl时时放放出出184.6 kJ的的热热量量为例，从为例，从微观角度解释化学反应过程中的能量变化微观角度解释化学反应过程中的能量变化。解答此反应过程的能量变化可表示如下：解答此反应过程的能量变化可表示如下：4、化学反应中的能量变化(1)化学键断裂时需要吸收能量化学键断裂时需要吸收能量,吸收的总能量为吸收的总能量为 kJ。(2)化学键形成时需要释放能量释放的总能量为化学键形成时需要释放能量释放的总能量为 kJ。(3)反反应应热热的的计计算算： ，即即放放出出 KJ的的能能量量。显显然然，分分析析结结果果与与实实验验测测得得的的该该反反应应的的反反应应热热184.6 kJmol1很接近。很接近。上述反应的反应热表示为： 679862 862 kJ679 kJ183 kJ183 H=-184.6kJ/mol一般用实验数一般用实验数据表示反应热据表示反应热所以，从所以，从微观角度解释化学反应过程中的能量变化微观角度解释化学反应过程中的能量变化为：为：（1）微观本质原因：由化学键断裂和化学键形成的能力差决定。H=反应物键能之和-生成物键能之和小试一下：小试一下： 例例1：1molC与与1mol水蒸气反应生成水蒸气反应生成1molCO和和1molH2，需要吸收，需要吸收131.5kJ的热量。的热量。H=+131.5kJ/mol例例 2 2：拆开：拆开 lmol Hlmol HH H键、键、lmol Nlmol 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 1mol N N2 2生成生成NHNH3 3的反应热为的反应热为 ，1mol H1mol H2 2生成生成NHNH3 3的反应热为的反应热为 。 -92KJ/mol-92KJ/mol-30.6KJ/mol（2）宏观：反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定。H=生成物总能量-反应物总能量二、热化学方程式什么是热化学方程式？表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫做热化学方程式。概念：概念：思考交流与化学方程式相比，热化学方与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？程式有哪些不同？正确书写热化学方程式应注意正确书写热化学方程式应注意哪几点？哪几点？请看以下几个例子，再思考！例题1：科学文献上的热化学方程式H2(g)+I2(g)=2HI(g)H=14.9kJ/mol200101kPa物质变化能量变化物质状态温度和压强对于25101kPa时进行的反应可不注明例题2：两个热化学方程式有何不同状态不同，焓变不同。状态不同，焓变不同。所以要所以要注明各物质的状态注明各物质的状态。H2(g)+O2(g)=H2O(g)H=241.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)=H2O(l)H=285.8kJ/mol12书写热化学方程式的注意事项1、化学方程式的右边写上H，吸热用“+”，放热用“”，单位是kJ/mol；2、需注明反应的温度和压强，如不注明条件，即指:25101KPa；3、物质后需标聚集状态（s、l、g、aq）5、化学计量数与反应热可以同时最大或减小相同的倍数；4、化学计量数仅表示物质的量，不表示物质的分子数或原子数，可以是整数也可以是分数6、可逆反应的H是指物质完全反应时的热效应，当反应逆向进行时，其反应热与正反应的数值相等，符当反应逆向进行时，其反应热与正反应的数值相等，符号相反。号相反。2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=-285.8kJ/mol例：已知某温度下的热化学方程式：例：已知某温度下的热化学方程式：2SO2SO2 2(g) (g) O O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g) H=(g) H=-197kJ/molkJ/mol试写出试写出SOSO3 3分解的热化学反应方程式。分解的热化学反应方程式。2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H=+197kJ/mol热化学方程式的意义热化学方程式的意义不仅表示反应中物质的变化，也表不仅表示反应中物质的变化，也表示了能量的变化。示了能量的变化。1、当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl，放出184.6KJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)H=-184.6KJ/mol2、依据事实，写出下列反应的热化学方程式（）（）1mol碳完全燃烧放出碳完全燃烧放出393.5KJ的热量；的热量；（）（）1克甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水时放热克甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水时放热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出145KJ的热量。的热量。3、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CO2和H2O时，放出445 kJ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/molC写出下列反应的热化学方程式1 1）1molN2(g)1molN2(g)与适量与适量O2(g)O2(g)反应生成反应生成NO (g)NO (g)，需吸收，需吸收68kJ68kJ的热量；的热量；2 2）1molCu(s)1molCu(s)与与适适量量O2(g)O2(g)反反应应生生成成CuO(s)CuO(s)，放放出出157kJ157kJ热热量；量；3 3） 1g 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 9.36kJ9.36kJ热量，写出硫热量，写出硫燃烧的热化学方程式。燃烧的热化学方程式。4 4）4g CO4g CO在氧气中燃烧生成在氧气中燃烧生成CO2CO2，放出，放出 9. 6kJ9. 6kJ热量，写出热量，写出COCO燃烧的热化学方程式。燃烧的热化学方程式。三、中和热的测定1.定义：定义：2 2原理：原理： 在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol水时水时放出的热量叫做中和热。放出的热量叫做中和热。 通过一定量的酸碱溶液在反应前后温度的变化，通过一定量的酸碱溶液在反应前后温度的变化，计算反应放出的热量（计算反应放出的热量（Q=mct），由此求出中和热），由此求出中和热（H=Q/n水）。）。a、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杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（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璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。3 3装置和实验步骤：装置和实验步骤：b、用一个量筒量取50mL 0.5mol/L盐酸， 倒入 小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记录。 把温度计上的酸用水冲洗干净。c、用另一个量筒量取50mL 0.55mol/L氢氧化钠，并用温度计测量氢氧化钠的温度，记录。d、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒在外面），盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确量取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记录。e、重复实验步骤24三次中和热表示为：中和热表示为： H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l) H=-57.3kJmol4 4实验结论：实验结论：如何提高中和热测定的准确度呢？如何提高中和热测定的准确度呢？增强保温、隔热措施，减少实验过程中热量的增强保温、隔热措施，减少实验过程中热量的损失。损失。不断搅动，使热量分散均匀不断搅动，使热量分散均匀使用稀酸溶液和稀碱溶液，减少溶解热的干扰使用稀酸溶液和稀碱溶液，减少溶解热的干扰使用强酸和强碱溶液，减少电离热效应的干扰使用强酸和强碱溶液，减少电离热效应的干扰、生成、生成1mol水。水。中和反应的中和反应的实质实质是是H+和和OH-化合生成化合生成H20，若反应过程中若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热有其他物质生成，这部分反应热不在中和热之内。不在中和热之内。5.注意事项注意事项：、条件：、条件：稀溶液稀溶液。（。（浓酸或浓碱参与反应时，溶解浓酸或浓碱参与反应时，溶解放热，会使中和热数值大于放热，会使中和热数值大于57.3kJ/mol）、反应物：、反应物： （强）酸与（强）碱（强）酸与（强）碱。（弱酸与弱碱参。（弱酸与弱碱参加反应，弱加反应，弱电解质电离要吸热，使中和热数值小于电解质电离要吸热，使中和热数值小于57.3kJ/mol）、放出的热量：、放出的热量：57.3kJ/mol练一练：1、已知、已知 H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反应中放出的，求下列中和反应中放出的热量。热量。（1）用）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出_ kJ的热量。的热量。（2）用）用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出配稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出_kJ的热量。的热量。28.728.72含含20.0 g NaOH的的稀稀溶溶液液与与稀稀盐盐酸酸恰恰好好完完全全反反应应，放放出出28.7 kJ热热量量，下下列列表表示示该该反反应应中中和和热热的的热热化化学学方方程程式式正正确确的是的是()A NaOH(aq) HCl(aq) NaCl(aq) H2O(l) H28.7 kJmol1B NaOH(aq) HCl(aq) NaCl(aq) H2O H57.4 kJmol1CNaOH(aq)HCl(aq)NaCl(aq)H2O(l) H57.4 kJmol1DNaOH(aq)HCl(aq)NaCl(aq)H2O(l) H57.4 kJmol1答案答案D