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1、第一节 化学反应与能量的变化本讲稿第一页，共二十一页例外：例外：C+CO2；H2+I22、放热反应和吸热反应、放热反应和吸热反应 常见的放热反应：常见的放热反应：（1）所有燃烧反应）所有燃烧反应 （2）中和反应）中和反应（3）大多数化合反应）大多数化合反应（4）活泼金属跟水或酸反应）活泼金属跟水或酸反应常见的吸热反应：常见的吸热反应：（1）大多数分解反应）大多数分解反应（2）Ba(OH)2与与NH4Cl的反应的反应（3）以）以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。为还原剂的氧化还原反应。本讲稿第二页，共二十一页1、(06上海上海)下列反应中生成物总能量高于反应物总能量下列反应中生成物总能量高于
2、反应物总能量 的是（的是（）A碳酸钙受热分解碳酸钙受热分解 B乙醇燃烧乙醇燃烧 C铝粉与氧化铁粉末反应铝粉与氧化铁粉末反应 D氧化钙溶于水氧化钙溶于水注意：识记常见的吸热、放热过程注意：识记常见的吸热、放热过程2、如何用最简单的方法区分以下白色固体：如何用最简单的方法区分以下白色固体：NaOH、NH4NO3、NaCl?本讲稿第三页，共二十一页一、焓变、反应热一、焓变、反应热 在一定的温度下进行的反应所释放或吸收的热量称为在一定的温度下进行的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，简称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热反应热。1、反应热：、反应热：符号：符号：H，单位：单位：k
3、J/mol。第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量第一节第一节 化学反应与能量变化化学反应与能量变化 H称为称为“焓焓”，是与物质内能有关的物理量，生成物与反应物的焓值差是与物质内能有关的物理量，生成物与反应物的焓值差H称为称为“焓变焓变”，数值上等于某反应数值上等于某反应恒压条件下的反应热恒压条件下的反应热。2、焓变：、焓变：规定规定：当当H为为“”（H0）时，为吸热反应。）时，为吸热反应。本讲稿第四页，共二十一页能量能量高高低低反应物的总能量高反应物的总能量高生成物的总能量低生成物的总能量低放热反应放热反应生成物的总能量高生成物的总能量高反应物的总能量低反应物的总能量低吸热反应吸热反应
4、H为为“-”或或H 0放出热量放出热量吸收热量吸收热量注意：注意：反应时需要加热的反应不一定是吸热反应；反应时需要加热的反应不一定是吸热反应；反应时不需要加热的反应不一定是放热反应。反应时不需要加热的反应不一定是放热反应。本讲稿第五页，共二十一页讨论讨论2：总结出计算反应热的两种方法：总结出计算反应热的两种方法H=E(反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量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生成物分子化学键形成时所释放的总能量)H=E(生成物总能量生成物总能量)E(反应物总能量反应物总能量)微观微观宏观宏观规定放热反应的规定放热反应的H 为为“”，是指，
5、是指 体系的能量降低；环境的能量升高。体系的能量降低；环境的能量升高。讨论讨论1：放热反应中，体系能量如何变化，环境能量：放热反应中，体系能量如何变化，环境能量 如何变化？如何变化？本讲稿第六页，共二十一页1、1molC与与1molH2O(g)反应生成反应生成lmol CO(g)和和1mol H2(g)，需，需要吸收要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为的热量，该反应的反应热为H=_kJ/mol。131.52、HH键键、NH键键、NN键键的的键键能分能分别别是是436kJ/mol、391kJ/mol、946kJ/mol，则则1mol N2生成生成NH3的反的反应热为应热为 _，1mol
6、H2生成生成NH3的反的反应热为应热为。92KJ/mol30.6KJ/mol3、预测生成预测生成2molHF和和2molHCl时，哪个反应放出的热量多时，哪个反应放出的热量多？并说出你的理由。？并说出你的理由。生成生成HF放出的热量多。因为放出的热量多。因为F2比比Cl2活泼，能量高活泼，能量高,而而HF比比HCl稳稳定，能量低，所以生成定，能量低，所以生成HF放出的热量多。放出的热量多。本讲稿第七页，共二十一页4、通常人们把拆开、通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（可
7、以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（H），化学反），化学反应的应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。之和的差。化学键Si-OSi-ClH-HH-ClSi-SiSi-C键能/KJmol-1460360436431176347请回答下列问题：请回答下列问题：（1）比较下列两组物质的熔点高低。）比较下列两组物质的熔点高低。SiC_Si；SiCl4_SiO2（2）右图立方体中心的）右图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“”表示出与
8、之紧邻的硅原子。表示出与之紧邻的硅原子。（3）SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g),该反应的反应热该反应的反应热H=_KJmol-1+236本讲稿第八页，共二十一页二、热化学方程式二、热化学方程式1、定义：、定义：表示参加反应表示参加反应物质的量和反应热物质的量和反应热的关系的化学方程式的关系的化学方程式.例：例：H2(g)+O2(g)=H2O(g)H=-241.8 kJ/mol H2(g)+O2(g)=H2O(l)H=-285.8 kJ/mol2、书写注意事项、书写注意事项 （4）需注明）需注明H 的的“+”与与“-”，正逆反应的，正逆反应的H绝对值相等，绝对值相等，符
9、号相反。符号相反。（2）需注明反应物和生成物的聚集状态（）需注明反应物和生成物的聚集状态（s、l、g、aq）。（3）热化学方程式各物质前的化学计量数可以是整数，也可以）热化学方程式各物质前的化学计量数可以是整数，也可以 是分数，当化学计量数不同时，其是分数，当化学计量数不同时，其H 也不同，也不同，但单位始终为但单位始终为 kJ/mol例：例：见教材见教材P4（1）要注明温度和）要注明温度和压压强强（250C，101kPa时不注明时不注明）；）；本讲稿第九页，共二十一页注意：注意：a.H 与测定条件有关与测定条件有关;讨论讨论1：已知已知0.5 mol甲烷和甲烷和0.5 mol水蒸气在水蒸气在
10、t，p k Pa时，时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ热量。该反应的热化学方程式是：热量。该反应的热化学方程式是：_。CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H2a kJ/mol练习：练习：教材教材P6 3P6 3题题b.利用反应热大小可以判断物质稳定性的强弱，利用反应热大小可以判断物质稳定性的强弱，能量越低越稳定能量越低越稳定本讲稿第十页，共二十一页 A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)H=4b kJ/mol B.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)H=+2b
11、kJ/mol C.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)H=2b kJ/mol D.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)H=+b kJ/mol讨论讨论2：已知充分燃烧已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，二氧化碳气体和液态水，并放出热量并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（）A本讲稿第十一页，共二十一页讨论讨论3：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）
12、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本讲稿第十二页，共二十一页 讨论讨论4：（2012北京）用北京）用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1。利用反应。利用反应A，可实现氯的循环利用。反应，可实现氯的循环利用。反应A:4HCl+O2 2Cl2+2H2O(1)已知已知:反反应应A中，中，4mol HCI被氧化，放出被氧化，放出115.6kJ的的热热量。量。H2O的的电电子式是子式是_。反反应
13、应A的的热热化学方程式是化学方程式是_。断开断开1 mol HO 键键与断开与断开 1 mol HCl 键键所需能量相差所需能量相差约为约为_KJ，H2O中中HO 键比键比HCl中中HCl键（填键（填“强强”或或“若若”）_。一定条件一定条件本讲稿第十三页，共二十一页化学方程式热化学方程式化学计量数表示的意义微粒个数或物质的 物质的量。一定要整数物质的 物质的量。可以是分数是否要注明物质的状态 “”“”不用注明H的正负号与单位 无必须注明是否要注明温度与压强 否是。250C，101KPa时可不注明 意义表明反应中物质的变化表明反应中物质与能量的变化小结小结本讲稿第十四页，共二十一页三、中和热三
14、、中和热1、定义：、定义：在在稀溶液稀溶液中，酸与碱发生中和反应，生成中，酸与碱发生中和反应，生成1 mol H2O时放出的热量时放出的热量强酸强酸与与强碱强碱的稀溶液反应，它们的的稀溶液反应，它们的中和热中和热是是相同相同的。的。H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；H=57.3kJmolHCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)H=-57.3kJ/molH2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)H=-14.6kJ/mol1 1）1L1mol/L1L1mol/L稀盐酸和稀盐酸和稀盐酸和稀盐酸和1L1mol/LNaOH1L1mol/
15、LNaOH溶液发生中和反应放出溶液发生中和反应放出溶液发生中和反应放出溶液发生中和反应放出的热量为的热量为的热量为的热量为57.3kJ57.3kJ。2 2）1L1mol/LH1L1mol/LH2 2SOSO4 4和和和和2L1mol/LNaOH2L1mol/LNaOH溶液发生中和反应放出溶液发生中和反应放出溶液发生中和反应放出溶液发生中和反应放出的热量为的热量为的热量为的热量为114.6kJ114.6kJ。例如：例如：本讲稿第十五页，共二十一页 已知已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=-57.3kJ/mol，计计算下列反算下列反应应中放出的中放出的热热量。量。（1）用）用20g
16、NaOH 配成稀溶液跟足量稀配成稀溶液跟足量稀盐盐酸反酸反应应，放出，放出热热量量为为 kJ。（2）用）用0.1molBa(OH)2配成稀溶液跟足量稀硝酸反配成稀溶液跟足量稀硝酸反应应，放出放出热热量量为为 kJ。（3）用）用1mol醋酸稀溶液和足量醋酸稀溶液和足量NaOH溶液反溶液反应应，放出的，放出的热热量量 （大于、小于、等于）（大于、小于、等于）57.3kJ。（4）100ml 0.1mol/L的的Ba(OH)2溶液与溶液与100ml 0.1mol/L的的H2SO4溶液反溶液反应应，放出的，放出的热热量是否量是否为为1.146kJ？为为什么？什么？28.6511.46小于小于本讲稿第十六
17、页，共二十一页2、中和热的测定、中和热的测定（1）实验原理）实验原理 根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化，计算出生根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化，计算出生成成1 molH2O放出的热量。放出的热量。热量的计算公式：热量的计算公式：(m1+m2)c (t2-t1)（2）实验步骤）实验步骤 保温装置的装备。保温装置的装备。量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度。量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度。另取另取一量筒量取一量筒量取NaOH溶液并测其温度。溶液并测其温度。将量筒中将量筒中NaOH溶液倒入盛盐酸的小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。烧杯中，用玻璃棒
18、轻轻搅动溶液，记录混合溶液的最高温度。重复实验三次，取测量所得数据的平均值进行计算。重复实验三次，取测量所得数据的平均值进行计算。本讲稿第十七页，共二十一页实验用品：实验用品：实验用品：实验用品：大烧杯大烧杯大烧杯大烧杯(500 mL)(500 mL)小烧杯小烧杯小烧杯小烧杯(100 mL)(100 mL)泡沫塑料或纸条泡沫塑料或纸条泡沫塑料或纸条泡沫塑料或纸条 塑料板或硬纸板（两个孔）塑料板或硬纸板（两个孔）塑料板或硬纸板（两个孔）塑料板或硬纸板（两个孔）温度计温度计温度计温度计 环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒 量筒量筒量筒量筒(50 mL)(50 mL)两个两个两
19、个两个药品：药品：药品：药品：0.50 mol/L 0.50 mol/L 盐酸盐酸盐酸盐酸 0.55 mol/L NaOH 0.55 mol/L NaOH溶液溶液溶液溶液组装量热器测量反应前后的温度测量反应前后的温度和空气绝缘，和空气绝缘，防止热量损失防止热量损失搅拌，使反应液混合均匀搅拌，使反应液混合均匀量取反应液量取反应液迅速反应，减小误差迅速反应，减小误差使一个反应物过量完全反应，减小误差完全反应，减小误差 计算生成计算生成计算生成计算生成 1 mol H 1 mol H2 2O O 时的反应热：时的反应热：时的反应热：时的反应热：H=-0.418(t2-t1)kJ/mol0.025本讲
20、稿第十八页，共二十一页判断下列实验操作对判断下列实验操作对中和热测定的数值中和热测定的数值有如何影响？有如何影响？大烧杯上没有盖硬纸板大烧杯上没有盖硬纸板用相同浓度和体积的氨水代替用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行实验溶液进行实验 用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液 进行实验进行实验 实验中改用实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行实验溶液进行实验想一想想一想实验误差分析：实验误差分析：热量的计算公式：热量的计算公式：(m1+m2)c (t2-t1)本讲稿第十九页，共二十一页实验测得
21、实验测得1molH2与与1molCl2反应生成反应生成2molHCl时放出时放出184.6kJ的热量，从微观角度应的热量，从微观角度应如何解释？如何解释？化学键形成时放出化学键形成时放出总能量总能量=679kJ862kJ化学键断裂时吸收化学键断裂时吸收总能量总能量=反应热量变化：反应热量变化：679kJ/mol 862kJ/mol=183kJ/mol本讲稿第二十页，共二十一页NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)H=57.3 kJ/molH2(g)+I2(g)=2HI(g)H=14.9kJ/mol200101kPaH2(g)+O2(g)=H2O(g)H=241.8kJ
22、/mol12（1）热化学方程式包含热化学方程式包含物质变化物质变化和和能量变化能量变化两个部分；两个部分；（3）热化学方程式需注明各物质的状态；热化学方程式需注明各物质的状态；（4 4）热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的）热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数量，可为整数或分数.观察以下热化学方程式，分析其与普通观察以下热化学方程式，分析其与普通的化学方程式有何不同？的化学方程式有何不同？（2）热化学方程式需注明反应时的温度和压强热化学方程式需注明反应时的温度和压强.对于对于 25 25、101kPa 101kPa时进行的反应时进行的反应可不注明可不注明.本讲稿第二十一页，共二十一页