1、第一章 化学反应与能量,第一节 化学反应与能量的变化,1、化学反应的特征,物质变化,能量变化,质量守恒,能量守恒,2、化学反应中能量的变化（吸收和放出），可 以 、 、 及其它形式的能量 表现出来。,光能,热能,电能,当能量变化以热能的形式表现时，化学反应可以分为：,3、放热反应与吸热反应,反 高,生 低,生 高,反 低,放热反应,吸热反应,（熟记常见反应）,反 高,(1) 放热反应, 化学反应中放出热量的反应。 ,E (反应物) E (生成物),生 低,常见的放热反应：,a. 物质与O2的氧化反应（燃烧，生锈等）；,b. 中和反应（酸碱）；,c. 金属与水or酸的反应；,d. 绝大多数化合反
2、应（CaO与H2O）。,C + CO2 = 2CO,吸热反应,放热反应有时也需要 加热才能发生！,高温,生 高,(2) 吸热反应, 化学反应中吸收热量的反应。 ,E (反应物) E (生成物),反 低,常见的吸热反应：,a. Ba(OH)28 H2O晶体与NH4Cl晶体反应；,b. H2与CuO等还原反应；,c. C作还原剂的反应；,d. 绝大多数分解反应。,C + CO2 = 2CO,C + H2O = CO + H2,水煤气,e. 水解反应。,一、反应热和焓变,1、反应热,化学反应中所吸收或放出的热量。,恒温恒压下，反应热称“焓变”。,2、焓变,1）符号： 2）单位：,H,kJ/mol 或
3、 kJ mol1,注：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。,3）表示方法,放热反应 (体系能量降低)：,H 0，,H为“”,吸热反应 (体系能量升高)：,H 0，,H为“ + ”,所谓体系是指被研究的物质系统；而体系以外的其他部分就称为环境,4）化学反应中能量变化的原因,旧键断裂 吸收能量,新键形成 放出能量,=,=,679kJ/mol,862kJ/mol,679kJ/mol 862kJ/mol = 183kJ/mol,反应物的键能总和,生成物的键能总和,5）焓变与键能的关系（微观）,H =,反应物的键能总和,生成物的键能总和,例 1：1mol C与
4、 1mol H2O(g) 反应生成 lmol CO(g) 和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为H = kJ/mol。,131.5,例 2：拆开 1mol HH键、1mol NH键、1mol NN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ， 则1mol N2生成NH3的反应热为 ， 则1mol H2生成NH3的反应热为 。,92 kJ/mol,30.67 kJ/mol,相当于 1/3 mol N2,6）焓变与物质能量的关系（宏观）,H =, E 生成物, E 反应物,任何一个化学反应都包括物质的变化和能量的变化。 那么，有什么表达式能把这两种变化都表示
5、出来？,思考,只表示物质变化,【例1】 在200、101kPa时，1 mol H2与碘蒸气作用生成HI的反应，科学文献上表示为：,二、热化学方程式,能表示参加反应物质的量和反应热的 关系的化学方程式。,1、定义,2、含义,表示1mol气态H2与1mol气态碘完全反应， 生成2mol气态HI时，放出14.9kJ的热量。,3、书写要点, H2 (g) + O2(g) = H2O(g)； H= 241.8 kJ/mol, H2 (g) + O2(g) = H2O(l)； H= 285.8 kJ/mol, 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l)； H= 571.6 kJ/mol, 2H2O
6、(l) = 2H2 (g) + O2(g) ； H= + 571.6 kJ/mol, 一般应注明反应的温度、压强；,H与实验的条件、 物质的状态有关！,（250C ，101kPa时不注明）, 一定标明各物质的状态（s、l、g、aq） ；,H= + 44 kJ/mol, H只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程式隔开(数值及单位) 放热： H 0；, 系数仅仅表示物质的量，不表示分子或原子个数； 故系数可以是整数、分数、小数；,H的值与系数相匹配。,系数加倍，H值也加倍。,正逆反应的H绝对值相等，符号相反。, 反应物完全变成生成物，所释放或吸收的热量。, 热化学方程式一般不要写反应条件。,例1
7、：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 =184.6 kJ/mol,2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) H =369.2 kJ/mol,例2：1mol N2(g) 与适量O2(g) 反应生成NO2 (g)， 需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。,N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) H = + 68 kJ/mol,例3、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧 生成CO2和H2O时，放出445 kJ的热量。则下
8、列热化学方程式中正确的是（ ）,A、2CH4( g ) 4O2( g ) 2CO2( g ) 4H2O ( l ) H = + 890 kJ/mol,B、CH4 2O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol,C、CH4 ( g ) 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/mol,D、 1/2CH4 ( g ) O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = 890 kJ/mol,C,状态,H = 445 kJ/mol,小结：化学方程式与热化学方程式的比较,三、中和反应反应热的测定,测定强酸与强碱反应的反应热， 体验
9、化学反应的热效应。,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,实验目的,实验用品,中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol水所产生的反应热,1.保温。在大烧杯底部垫泡沫塑料，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，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，如图所示。,实验步骤,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隔热、减少实验过程中热量损失的目
10、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。,2.用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用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。,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？,答：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
11、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。,3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。,思考4：实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是11而是NaOH过量？,答：为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和， 采用0.55 mol/L NaOH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？,答：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。,4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的
12、盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。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，记入下表。,5.重复实验两到三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。,实验数据处理,1、取三次测量所得数据的平均值作为计算依据,如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显，怎么办？,2.计算反应热 50mL0.50 mol/L的盐酸的质量m1=50g 50mL0.55 mol/L的氢氧化钠溶液的质量m2=50g 中和后生成的溶液的比热容c4.18J/(g),Q（m1 m2 ）c (t2t1) =0.418（t2t1）kJ,反应放出的热量为：,生成1molH2O时放出的热量为：,参考值： -57.3kJ/mol,思考,若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所测得中和热的数值是否约为本实验结果的两倍(假定各步骤操作没有失误)？,答：否。因为中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时放出的热量，其数值与反应物的量无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同。,
