第一节 化学反应与能量的变化

1、第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量 一飞冲天：一飞冲天：“神舟神舟”五号发射实况回放五号发射实况回放 这一烟火表演消耗了大量的化学能，烟火中不同的这一烟火表演消耗了大量的化学能，烟火中不同的 色彩是燃烧不同的化学物质产生的。色彩是燃烧不同的化学物质产生的。 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 一一. .焓、焓变焓、焓变 1.焓：焓：与内能有关的物理量与内能有关的物理量符号：符号：H 反应物本身的性质反应物本身的性质 物质的状态：物质的状态：g l s 温度：温度：TH 压强：压强：PH 影响因素：影响因素： 单位：单位： kJ/mol 或或 kJmol-1 2.焓变

2、：焓变：生成物与反应物的焓值差生成物与反应物的焓值差 符号：符号：H单位：单位： kJ/mol 或或 kJmol-1 H=H生成物 生成物 H反应物 反应物 3.在一定条件下，判断某一化学反应是吸热反在一定条件下，判断某一化学反应是吸热反 应还是放热反应，由生成物与反应物的应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差焓值差 即焓变即焓变(H)决定决定 二二. .反应热反应热（焓变）（焓变） 化学反应过程中所释放或吸收的能量化学反应过程中所释放或吸收的能量, ,都可以都可以 用热量来表述用热量来表述, ,叫做叫做反应热反应热。 在在恒温、恒压恒温、恒压的条件下的条件下: :反应热反应热焓变焓变( (

3、H) ) 本质：本质： 化学反应有新物质生成化学反应有新物质生成, ,反应物的总能量与生反应物的总能量与生 成物的总能量成物的总能量不可能完全相等不可能完全相等. . 宏观：宏观： H = E 生成物 生成物 E 反应物 反应物 ( (吸收能量吸收能量) ) 旧分子旧分子 拆开拆开 原子原子 ( (放出能量放出能量) ) 新分子新分子 结合结合 吸收能量吸收能量 放出能量放出能量 放热反应放热反应 吸热反应吸热反应 决定决定 化学反应的的实质化学反应的的实质: :旧化学键断裂旧化学键断裂和和新化学键形成新化学键形成 化学键的形成所释放和断裂所吸收的能量差化学键的形成所释放和断裂所吸收的能量差

4、H = E断键 断键 E形成 形成 微观：微观： 实验测得实验测得1molH1molH2 2与与1molCl1molCl2 2反应生成反应生成2molHCl2molHCl时放出时放出 184.6kJ184.6kJ的热量，从键能角度应如何解释？的热量，从键能角度应如何解释？ 679 kJ/mol 862 kJ/mol = -183 kJ/mol 生成物分子成健所释放的总能量生成物分子成健所释放的总能量 431kJ/mol X 2 = 862kJ/mol431kJ/mol X 2 = 862kJ/mol 反应物分子断键所吸收的总能量反应物分子断键所吸收的总能量 436kJ/mol + 243kJ/

5、mol = 679kJ/mol436kJ/mol + 243kJ/mol = 679kJ/mol H = E 生成物 生成物 E 反应物 反应物 放热反应放热反应 能能 量量 放出放出 热量热量 反应物反应物 H为为 “” 或或 H0 能能 量量 放热反应：放热反应： H为为“”或或 H0 放热反应放热反应吸热反应吸热反应 燃料的燃烧燃料的燃烧 酸碱中和反应酸碱中和反应 金属与酸金属与酸 大多数化合反应大多数化合反应 C+COC+CO2 , 2 , H H2 2+CuO +CuO C+HC+H2 2O O Ba(OH)Ba(OH)2 2.8H.8H2 2O+NHO+NH4 4ClCl CaCO

6、CaCO3 3高温分解高温分解 大多数分解反应大多数分解反应 常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应和吸热反应 小小 结结 一、反应热、焓变一、反应热、焓变 从从焓变焓变角度看：角度看：H生成物的焓反应物的焓生成物的焓反应物的焓 从从反应热反应热角度看：角度看：H生成物能量反应物能量生成物能量反应物能量 从从键能键能角度看：角度看：H反应物总键能生成物总键能反应物总键能生成物总键能 放热反应：放热反应： 吸热反应：吸热反应： H0或或 H为为“” H0 或或H为为“” 这两个方程式与我们通常所见的方程式有何这两个方程式与我们通常所见的方程式有何 不同？不同？ CO (g) + OCO (g)

7、+ O2 2(g)(g)COCO2 2(g) (g) H H-283.0kJ/mol-283.0kJ/mol CHCH4 4(g) + 2O(g) + 2O2 2(g)(g)COCO2 2(g)+H(g)+H2 2O(l) O(l) H H-890.31kJ/mol-890.31kJ/mol 任何一个化学反应都包括任何一个化学反应都包括物质的变化物质的变化和和能量的变化能量的变化。那。那 么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？ 只表示只表示物质变化物质变化 【例【例1】 在在200、101kPa时，时，1 mol H2与碘蒸气作用生与碘蒸气作用生

8、成成HI的反应，科学文献上表示为：的反应，科学文献上表示为： H = H2(g) + I2 (g) = 2HI(g) 200 101kPa 14.9 kJ/mol 思考：思考： H2 + I2 = 2HI 能表示参加反应能表示参加反应物质的量物质的量和和反应热反应热的关系的关系 的化学方程式。的化学方程式。 表示表示1mol气态气态H2与与1mol气态碘完全反应，生成气态碘完全反应，生成 2mol气态气态HI时，放出时，放出14.9kJ的热量。的热量。 H = H2(g) + I2 (g) = 2HI(g) 200 101kPa 14.9 kJ/mol 二二.热化学方程式热化学方程式 1.定义

9、定义: 2.含义含义:既能表示既能表示物质的变化物质的变化又能表示出又能表示出能量的变化能量的变化 书写热化学方程式的注意事项书写热化学方程式的注意事项 1 1、化学方程的右边必须写上、化学方程的右边必须写上H H，并用，并用“空格空格”隔开，隔开， H H：吸热用：吸热用“+”+”，放热用：，放热用：“”，单位是，单位是kJ/molkJ/mol或或J/molJ/mol 注意：注意：“+”+”不能省写不能省写 H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g) (g)=2HI(g) H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol 200200 101kPa101kPa 热化学方程式需

10、注明测定时的温度和压强。对于热化学方程式需注明测定时的温度和压强。对于 25 101kPa25 101kPa时进行的反应可不注明。时进行的反应可不注明。 H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol 1 1 2 2 如不注明条件，即指如不注明条件，即指: 25 1.01: 25 1.0110105 5PaPa； 书写热化学方程式的注意事项书写热化学方程式的注意事项 例例22在在25250 0C C、101KPa101KPa时，有两个由氢气和氧气时，有两个由氢气和氧气 化合成化合成1mol1mol水的

11、反应，一个生成气态水，一个水的反应，一个生成气态水，一个 生成液态水，其化学方程式可表示为生成液态水，其化学方程式可表示为 请同学们分析为什么二者的产物同样是水，而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？释出的能量却不同？ 物质后需物质后需标聚集状态标聚集状态（s s、l l、g g、aqaq） H H2 2（）（）+1/2O+1/2O2 2（）（）=H=H2 2O O（g g） H=H=一一241.8KJ/mol241.8KJ/mol H H2 2（）（）+1/2O+1/2O2 2（）（）=H=H2 2O O（l l） H=H=一一285.8KJ/mol285.8KJ/m

12、ol 结论结论：物质所具有的能量与它们的聚集状态有关。：物质所具有的能量与它们的聚集状态有关。 吸收能量吸收能量 吸收能量吸收能量 液态水变成水蒸气要吸收热量液态水变成水蒸气要吸收热量 注：物质后需标聚集状态注：物质后需标聚集状态 s(s(固体固体) )、l (l (液体液体) ) 、g (g (气体气体) ) 、aq ( (稀溶液稀溶液) ) 例例22在在25250 0C C、101KPa101KPa时，有两个由氢气和氧气化合成水的反应，时，有两个由氢气和氧气化合成水的反应， 生成气态水，其化学方程式可表示为生成气态水，其化学方程式可表示为 H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=

13、H(g)=H2 2O(g) O(g) H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol 1 1 2 2 2H2H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(g) O(g) H=H=483.6kJ/mol483.6kJ/mol 若化学方程式中各物质的若化学方程式中各物质的系数加倍系数加倍，则，则H H的的数值数值 也加倍也加倍；若；若反应逆向进行反应逆向进行，则，则H H改变符号，但绝改变符号，但绝 对值不变对值不变 书写热化学方程式的注意事项书写热化学方程式的注意事项 1 1、化学方程的、化学方程的右边右边必须写上必须写上H H，并用并用“空格空格”隔开隔开， H

14、 H： 吸热用吸热用“+”+”，放热用：，放热用：“”，单位是，单位是kJ/molkJ/mol或或J/molJ/mol 2 2、需注明反应的温度和压强，需注明反应的温度和压强，如不注明条件，即指如不注明条件，即指: : 25 25 1.011.0110105 5PaPa； 3 3、物质后需物质后需标聚集状态标聚集状态（s s、l l、g g、aqaq） 4 4、热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数、热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅仅表示物质的表示物质的 量并不能表示物质的分子数或原子数，因此量并不能表示物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整化学计量数可以是整 数也可以是

15、分数数也可以是分数 5 5、根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则、根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则H H的的 数值也加倍数值也加倍；若反应逆向进行，则；若反应逆向进行，则H H改变符号，但绝对值不变改变符号，但绝对值不变 热化学方程式表示的意义热化学方程式表示的意义 质质能能 总结：总结：热化学方程式既表明了化学反应中的热化学方程式既表明了化学反应中的 物质变化，也表明了化学反应中的能量变化物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 H H2 2（g)+ Og)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H H = =241.8 KJ/mol 241.8

16、 KJ/mol 2 1 1 1、当、当1mol1mol气态气态H H2 2与与1mol1mol气态气态ClCl2 2反应生成反应生成2mol2mol 气态气态HClHCl，放出，放出184.6KJ184.6KJ的热量，请写出该反应的热量，请写出该反应 的热化学方程式。的热化学方程式。 H H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g) (g)=2HCl(g) H H =-184.6KJ/mol =-184.6KJ/mol 而这些书写也是对的！而这些书写也是对的！ (4)(4)注明反应的温度和压强注明反应的温度和压强( (若不注明则表示在若不注明则表示在 2525、101kPa10

17、1kPa下下) ;) ; 书写步骤书写步骤: : (1)正确写出配平的化学方程式正确写出配平的化学方程式; (2)注明反应物和生成物的注明反应物和生成物的状态状态; (3)标明反应的焓变标明反应的焓变H(注意单位和注意单位和+、-）; 1.写出下列反应的热化学方程式写出下列反应的热化学方程式 （1）1molC(固态固态)与适量与适量H2O(气态气态) 反应反应,生生 成成CO(气态气态)和和H2(气态气态),吸收吸收131.3kJ的热量的热量 （2）0.5molCu(固态固态) 与适量与适量O2(气态气态) 反应反应, 生成生成CuO(固态固态), 放出放出78.5 kJ的热量的热量 C(s)

18、+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.3KJ/mol 2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H= - 314KJ/mol 2. 250C (1.01105)Pa下，下，4g CO在氧气中燃烧生成在氧气中燃烧生成CO2， 放出放出 9. 6kJ热量，写出热量，写出CO燃烧的热化学反应方程式。燃烧的热化学反应方程式。 2CO ( g) + O2 (g) = 2CO2 ( g ) H = - 134.4 kJ/mol 2CO + O2 = 2CO2 228g/mol H -9.6kJ 4 g 228g/mol : 4g = H :- 9.6 kJ H =-134.4 kJ/mol

19、 放热放热 2C2C2 2H H2 2(g)+5O(g)+5O2 2(g)=4CO(g)=4CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l) O(l) H=-4b kJH=-4b kJ 2C2C2 2H H2 2(g)+5O(g)+5O2 2(g)=4CO(g)=4CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l) O(l) H=-4b kJ/molH=-4b kJ/mol C. CC. C2 2H H2 2(g)+5/2O(g)+5/2O2 2(g)=2CO(g)=2CO2 2(g)+H(g)+H2 2O(g) O(g) H=-4b kJ/molH=-4b kJ/mol D. 2CD. 2C2

20、 2H H2 2(g)+5O(g)+5O2 2(g)=4CO(g)=4CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l) O(l) H=+4b kJ/molH=+4b kJ/mol E. 2CE. 2C2 2H H2 2(g)+5O(g)+5O2 2(g)=4CO(g)=4CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l) O(l) H=-b kJ/molH=-b kJ/mol 3.3.已知充分燃烧已知充分燃烧 a g a g 乙炔气体时生成乙炔气体时生成1mol1mol二氧二氧 化碳气体和液态水，并放出热量化碳气体和液态水，并放出热量 b kJb kJ，则乙，则乙 炔燃烧的热化学方程式正确的是炔

21、燃烧的热化学方程式正确的是( )( )B B 点拨点拨：热化学方程式书写正误的判断可从：热化学方程式书写正误的判断可从H H的正负号、的正负号、 物质的聚集状态、物质的量的大小、单位等主要方面物质的聚集状态、物质的量的大小、单位等主要方面 入手入手 4.4.沼气的主要成分是甲烷。沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH0.5 mol CH4 4完全燃烧完全燃烧 生成生成COCO2 2和和H H2 2O O时，放出时，放出445 kJ445 kJ的热量。则下列热化学的热量。则下列热化学 方程式中正确的是（方程式中正确的是（ ） A、2CH4( g ) 4O2( g ) 2CO2( g ) 4H

22、2O ( 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 状态状态 H = 445 kJ/mol 化学方程式化学方程式 热化学方程式热化学方程式 化学计化学计 量数量数 是是整数整数，即，即表示微粒个数，表示微粒个数， 又表示物质的量又表示物质的量 整数也可以是整数也可以是分数分数，只，只

23、 表示物质的物质的量表示物质的物质的量 状态状态不要求表明不要求表明必须在分子式后表必须在分子式后表 明明 正负正负 号及号及 单位单位 无无 必须表明必须表明 意义意义 表示化学反应中的物表示化学反应中的物 质变化质变化 不仅表示化学反应不仅表示化学反应 中的中的物质变化，物质变化，还还 表明化学反应中表明化学反应中能能 量的量的 变化变化 小结：小结：化学方程式与热化学方程式的比较化学方程式与热化学方程式的比较 测定强酸与强碱反应的反应热，体验化学反应的测定强酸与强碱反应的反应热，体验化学反应的 热效应。热效应。 大烧杯（大烧杯（500ml500ml）、小烧杯（小烧杯（100ml100ml

24、）、温度计、温度计、 量筒（量筒（50ml) 50ml) 两个两个 泡沫塑料或纸条泡沫塑料或纸条 泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔） 环形环形 玻璃搅拌棒玻璃搅拌棒 实验目的实验目的 实验用品实验用品 中和热中和热：在稀溶液中，酸与碱发生：在稀溶液中，酸与碱发生 中和反应生成中和反应生成1mol水所产生的反应水所产生的反应 热热 三三.中和反应反应热的测定中和反应反应热的测定 1.1.保温。在大烧杯底部垫泡沫塑料，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使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相 平。平。然后再在大、小烧杯之间填满碎然后再在大

25、、小烧杯之间填满碎 泡沫塑料，大烧杯上用泡沫塑料板泡沫塑料，大烧杯上用泡沫塑料板 （或硬纸板）作盖板，在板中间开两（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个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅 拌棒通过，如图所示。拌棒通过，如图所示。 实验步骤实验步骤 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

26、果更准确。更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。 思考思考1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填大、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，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？你有何更好的建议？ 思考思考2 2：为什么不用环形铁搅拌棒？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。都会造成热量的损失。 2.2.用一个量筒最取用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入盐酸，倒

27、入 小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下 表。表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。 思考思考3：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲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？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，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，会冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若

28、倒入，会 使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。 3.3.用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液，并用温度计测量溶液，并用温度计测量NaOHNaOH溶液的温度，记入溶液的温度，记入 下表。下表。 思考思考4 4：实验中所用实验中所用HClHCl和和NaOHNaOH的物质的量比为的物质的量比为 何不是何不是1111而是而是NaOHNaOH过量？过量？ 答：为了保证答：为了保证0.50 mol/L0.50 mol/L的盐酸完全被的盐酸完全被NaOHNaOH中和，中和， 采用

29、采用0.55 mol/L NaOH0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。溶液，使碱稍稍过量。 思考思考5 5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的酸、碱混合时，为何要把量筒中的 NaOHNaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？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。动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。 4.4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的 盐酸中，盐酸中，并把量筒中的并把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒入小溶液一次倒入小 烧杯（注意不要洒到外面）。烧