第一节化学反应与能量的变化

化学反应与能量的变化,第 一 节,第一章,化学反应与能量,回忆,氢原子和氢原子分开时,，,化学键怎么变？,能量怎么变化？,(,多了？少了？,),从哪来？到哪去？,化学键的变化与能量的变化有什么关系？,外力做功时能量如何变化,回忆,氢原子和氢原子靠近时，,化学键怎么变？,能量怎么变化？,(,多了？少了？,),从哪来？到哪去？,化学键的变化与能量的变化有什么关系？,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,或,的过程,从化学键角度,（微观）：,从物质总能量角度,（宏观）：,Q1Q2,Q1E2,E1E2,反应放热,反应吸热,你能否计算出,H,2,+Cl,2,=2HCl,是吸热还是放热反应？吸收或者放出的热量是多少？,观察下列示意图：,P2,图,1,1,第一节 化学反应与能量的变化,一、焓变 反应热,化学反应过程中所释放或吸收的,热量,（或转换成相应的热量）,，叫做,反应热,，又称为“,焓变,”,1,、定义：,2,、符号：,H,3,、单位：,kJ/mol,或,kJmol,-1,4,、规定：,当,H,为“”（,H0,）,时，为吸热反应,H,E,（,反应物,的总键能）,E,（,生成物,的总键能）,H,E,（,反应物分子化学键断裂时,所吸收,的总能量）,E,（,生成物分子化学键形成时,所释放,的总能量）,H,E,（,生成物,的总能量）,E,（,反应物,的总能量）,例,1,：,1molC,与,1molH,2,O(g),反应生成,lmol,CO(g),和,1mol H,2,(g),，,需要吸收,131.5kJ,的热量，该反应的反应热为,H=,kJ/mol,。,例,2,：拆开,lmol,H,H,键、,lmol,N,H,键、,lmolNN,键分别需要的能量是,436kJ,、,391kJ,、,946kJ,，则,1mol N,2,与足量,H,2,反应,生成,NH,3,的反应热为,，放出的热量为,131.5,-92KJ/mol,练 习,二、热化学方程式的书写,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。,问题：,注意事项,:,（,1,）,H,只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边,并用“空格”隔开,.,若反应为放热,H,为“,-”,若反应为吸热,H,为“,+”.H,的,单位为,kJmol,-1,。,（,2,）由于,H,与测定条件有关,因此指出反应时的温度和压强,对于,25,101kPa,时进行的反应可以不注明,.,（,3,）热化学方程式一般不写反应条件；,不标明生成沉淀或气体符号。,（,5,）,要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的状态,.,一般用英文字母,“,g,l,和,s,表示,”,.,（,4,）热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数,.,(6),热化学方程式是表示已完成的数量,由于,H,与,反应完成物质的量有关,所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与,H,相,对应,如果化学计量数加倍,H,也要,加倍,.,当反应逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反,.,温馨提示,热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，表示对应物质的物质的量。,H(kJ/mol),它表示每摩尔反应所放出的热量，,H,它的值与方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量数不同时，其,H,不同。,例 题,1,、当,1mol,气态,H,2,与,1mol,气态,Cl,2,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。,H,2,(,g,)+Cl,2,(,g,)=2HCl(,g,),H,=-184.6kJ/mol,1,、,1g,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方程式。,随堂练习,S(s)+O,2,(g)=SO,2,(g),H,=-299.5kJ/mol,2,、,根据热化学方程式,(,在,101Pa,时,)S(s)+O,2,(g)=SO,2,(g)H=-297.23JK/mol,下列说法中,正确的是,()A.S(s)+O,2,(g)=SO,2,(g),放出的热量,大于,297.23KJ,B.S(g)+O,2,(g)=SO,2,(g),放出的热量,小,于,297.23KJ,C.1molSO,2,的键能总和大于,1molS,和,1mol O,2,的键能之和,D.1molSO,2,的键能总和小于,1molS,和,1mol O,2,的键能之和,3,、,1g,氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出,142.9kJ,的热量，表示该反应的热化学方程式是,A.H,2,+1/2 O,2,=H,2,O H=-285.8kJ/mol,B.2H,2,(g)+O,2,(g)=2H,2,O(l)H=-285.8kJ/mol,C.H,2,(g)+1/2 O,2,(g)=H,2,O(l)H=-285.8kJ/mol,D.H,2,(g)+1/2 O,2,(g)=H,2,O(g)H=-285.8kJ/mol,4,、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：,2H,2,(g)+O,2,(g)=2H,2,O(l),H=,572 kJ/mol,CH,4,(g)+2O,2,(g)=CO,2,(g)+2H,2,O(l),H=890 kJ/mol,由,1mol,氢气和,2mol,甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。,2066,kJ,随堂练习,5,、,在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：,2H,2,(g)+O,2,(g)=2H,2,O(l),H=,572,kJ/mol,C,3,H,8,(g)+5O,2,(g)=3CO,2,(g)+4H,2,O(l),H=,2220,kJ/mol,5mol,氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热,3847kJ,，,则氢气和甲烷的体积比为,(A)1:3 (B)3:1 (C)1:4 (D)1:1,B,随堂练习,随堂练习,6,、沼气是一种能源，它的主要成分是,CH,4,。,0.5 mol CH,4,完全燃烧生成,CO,2,和,H,2,O,时，放出,445 kJ,的热量。则下列热化学方程式中正确的是,A、2CH,4,(g)4O,2,(g),2CO,2,(g),4H,2,O(l),H,=,+890 kJ/mol,B、CH,4,2 O,2,CO,2,H,2,O,H,=,890 kJ/mol,C、CH,4,(g)2 O,2,(g),CO,2,(g),2H,2,O(l),H,=,890 kJ/mol,D、1/2CH,4,(g)O,2,(g),1/2CO,2,(g),H,2,O(l),H,=,-890 kJ/mol,C,随堂练习,7,、已知,（,1,）,H,2,(g),1/2O,2,(g),H,2,O(g),H,1,=,a kJ/mol,（,2,）,2H,2,(g),O,2,(g),2H,2,O(g),H,2,=,b kJ/mol,（,3,）,H,2,(g),1/2O,2,(g),H,2,O(l),H,3,=,c kJ/mol,（,4,）,2H,2,(g),O,2,(g),2H,2,O(l),H,4,=,d kJ/mol,则,a,、,b,、,c,、,d,的关系正确的是,。,A,、,acd0 C,、,2a=b0,C,注意：,H,有,正负之分,因此比较,H,大小时要连同“,+”“-”,包含在内,类似于数学上的正负数比较,如果只比较放出热量多少,则只比较数值大小,与“,+”“-”,无关,.,8、下列各组热化学方程式中，化学反应的,H,前者大于后者的是,C(s,),O,2,(g,),=CO,2,(g,),；,H,1,C(s,),O,2,(g,),=CO(g,),；,H,2,S(s,),O,2,(g,),=SO,2,(g,),；,H,3,S(g,),O,2,(g,),=SO,2,(g,),；,H,4,H,2,(g,),O,2,(g,),=H,2,O(l,)；,H,5,2H,2,(g,),O,2,(g,),=2H,2,O(l,)；,H,6,CaCO,3,(s,),=CaO(s,),CO,2,(g,)；,H,7,CaO(s,),H,2,O(l,),=Ca(OH),2,(s,)；,H,8,A B C D,中和热的测定,问题,1.,中和热与反应热是否相同？它们之间有什么区别和联系？,2.,我们利用什么原理来测定酸、碱反应的中和热呢？,不同,;,它们都是指化学反应放出的能量，但中和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成,1 mol,水时的反应热。任何一个化学反应发生所放出的热量都叫反应热，但却不一定是中和热。,已知,所用一元酸、一元碱的体积均为,50,mL,，,它们的浓度分别为,0.50 mol/L,和,0.55 mol/L,。,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,1 g/cm,3,，,且中和后所得溶液的比热容为,4.18 J/,（,g),；,反应前溶液温度为,t,1,反应后溶液温度为,t,2,求：该酸和碱反应的中和热。,Q,=0.418,（,t,2,t,1,）,kJ,Q,=,（,V,酸,酸,V,碱,碱,）,c,（,t,2,t,1,）,Q,=,m c,t,H,=,0.418（,t,2,t,1,）,0.025,kJ/mol,实验操作答疑,中和热的测定,1.,大、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？,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。,2.,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，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。,3.,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。,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？,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。,议一议,理论测得的中和热为,57.3 kJ/mol,，,请分析可能产生误差的原因。,可能的原因有：,1.,量取溶液的体积有误差（测量结果是按,50,mL,的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于,50,mL,或小于,50,mL,都会造成误差）,2.,温度计的读数有误。,3.,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。,5.,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，致使热量损失而引起误差。,讨论下列问题,1.,本实验中若把,50,mL,0.50 mol/L,的盐酸改为,50,mL,0.50 mol/L,醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？,2.,若改用,100,mL,0.50 mol/L,的盐酸和,100,mL,0.55 mol/L,的,NaOH,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）？,答案：,1.,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。,2.,否。,因中和热是指酸与碱发生中和反应生成,1 mol H,2,O,时放出的热量，其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