化学反应与能量的变化

1、选修选修4 化学反应原理化学反应原理2021年6月17日有新物质生成有新物质生成原子重新组合的过程原子重新组合的过程旧键的断裂和新键的形成旧键的断裂和新键的形成从物质的角度：从物质的角度：从微粒的角度：从微粒的角度：从化学键的角度：从化学键的角度：从能量的角度从能量的角度:释放或贮存能量的过程释放或贮存能量的过程化学反应的化学反应的本质本质:阅读：绪言阅读：绪言-书书23旧知巩固旧知巩固2021年6月17日一、简化后的有效碰撞模型一、简化后的有效碰撞模型洁净容器中，混有洁净容器中，混有物质的量物质的量比为比为2 1的的和和气体分子自由运动不断发生气体分子自由运动不断发生碰撞碰撞只有只有少数碰撞

2、少数碰撞会引起化学反应会引起化学反应有效碰撞有效碰撞小结：绪言小结：绪言-书书23- 理解化学反应原理理解化学反应原理2021年6月17日有效碰撞有效碰撞能发生化学反应的碰撞能发生化学反应的碰撞(是那是那些本身较高能量的分子间的碰撞些本身较高能量的分子间的碰撞)可以通过吸收外界提供的能量；可以通过吸收外界提供的能量；或者或者分分子间碰撞时能量的不均衡交换而产生子间碰撞时能量的不均衡交换而产生_ 是发生化学反应的充要条件是发生化学反应的充要条件由此知道：化学反应总由此知道：化学反应总会伴随着能量的变化！会伴随着能量的变化！读书读书3-活化分活化分子与活化能：子与活化能：2021年6月17日普通分

3、子普通分子活化分子活化分子活化能活化能有效碰撞有效碰撞合理取向合理取向新物质新物质能量能量小结小结化学反应原理：化学反应原理：2021年6月17日1活化分子活化分子2反应热反应热=生成物的总能量生成物的总能量-反应物的总能量反应物的总能量活活化化能能反应物反应物E0生成物生成物E反应热反应热书书3图图1化学反应中的能量变化的原因：化学反应中的能量变化的原因：2021年6月17日活化分子活化分子 能发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子( (具有较高的能量具有较高的能量) )活化能活化能 活化分子所多出的那部分活化分子所多出的那部分能量（能量（高出高出反应物能量）反应物能量）二、活化分子和活化能

4、二、活化分子和活化能注：注：活化能的作用；提供活活化能的作用；提供活化能的方法？（详见书化能的方法？（详见书4）2021年6月17日第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量第一章第一章 第一节第一节2021年6月17日(1)(1)从化学键的变化角度分析，化学反应从化学键的变化角度分析，化学反应的本质是反应物分子内化学键的的本质是反应物分子内化学键的 和生和生成物分子内化学键的成物分子内化学键的 。(2)(2)一个确定的化学反应是吸收能量还一个确定的化学反应是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的物的总能量的 。断裂断裂形成形成相对大

5、小相对大小思考：2021年6月17日思考与交流思考与交流1 1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？2 2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？放热反应放热反应1.金属与酸的反应金属与酸的反应2.所有的燃烧反应所有的燃烧反应3.酸碱中和反应酸碱中和反应4.大多数化合反应大多数化合反应吸热反应吸热反应1.氢氧化钡与氯化铵晶体的反应氢氧化钡与氯化铵晶体的反应2. C(s) + CO2(g)= 2CO(g) 3. C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)4.大多数分解反应大多数分解反应高温高温2021年

6、6月17日 为什么有的反应会放出热量有的需要为什么有的反应会放出热量有的需要吸收热量呢？吸收热量呢？ 一个确定的化学反应在发生过程中是吸一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于（宏观）收能量还是放出能量，决定于（宏观） 。反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。问题探究一生成物生成物反应物反应物能量能量图图1 1吸收热吸收热量量放出热放出热量量反应过程中能量变化曲线图：反应过程中能量变化曲线图：生成物生成物图图2 2反应物反应物能量能量问题探究二化学反应的本质是什么？化学键的断裂和形成旧键断裂需要旧键断裂需要 能量，能量，新键形成

7、会新键形成会 能量。能量。放放 出出吸吸 收收旧键断裂旧键断裂 吸收能量吸收能量新键形成新键形成 放出能量放出能量=679kJ/mol862 kJ/molH =679kJ/mol 862kJ/mol = 183kJ/mol反应物的键能总和反应物的键能总和生成物的键能总和生成物的键能总和请观察请观察P2页图页图1-1从化学反应的本质进行从化学反应的本质进行探究：探究：2021年6月17日一一 、反应热、反应热 焓变焓变1 1、反应热：、反应热： 化学反应过程中化学反应过程中放出或吸收的热量放出或吸收的热量叫做化学叫做化学反应的反应的反应热反应热. .2 2、焓：、焓：与与内能内能有关的物理量有关

8、的物理量 符号：符号：H 决定因素：决定因素：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 sg l s温度：温度：THTH压强：压强：PHPH3 3、焓变：、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符号：单位：在恒压的条件下，若化学反应中物质能量的变化全部转化为热能，则焓变等于该反应的反应热。3 3、焓变：、焓变：思考：思考：焓变与反应热有什么关系？焓变与反应热有什么关系？注意：注意：1 1、反应热是描述、反应热是描述在一定温度下在一定温度下的的化学反应前后化学反应前后的热的热量变化量变化2 2、任何化学反应都有反应热任何化学反应都有反应热，表现为

9、吸热反应或者放热反，表现为吸热反应或者放热反应应3 3、单位中的每、单位中的每molmol是与整个反应对应的，即反应热表示每是与整个反应对应的，即反应热表示每molmol反应放出或吸收的热量。反应放出或吸收的热量。HkJ/mol 或kJmol-1为什么为什么反应物的总能量与生成物的总能反应物的总能量与生成物的总能量会出现量会出现相对大小相对大小呢？呢？ 我们知道：一个确定的化学反应在发生我们知道：一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于：过程中是吸收能量还是放出能量，决定于： 反应物的总能量与生成物反应物的总能量与生成物的总能量的的总能量的相对大小相对大小2021年6月17

10、日放热放热反应物反应物生成物生成物能量能量反应过程反应过程H H0 0H生成物能量反应物能量（宏观）生成物能量反应物能量（宏观）吸热吸热反应物反应物生成物生成物能量能量反应过程反应过程H H0 04 4、规定：、规定：放热放热反应反应 (体系体系能量能量降低降低)：H 0，H为为“ + ”所谓所谓体系体系是指被研究的物质系统；而体系以外的其他部分是指被研究的物质系统；而体系以外的其他部分就称为就称为环境环境化学反应中能量变化的原因化学反应中能量变化的原因2021年6月17日. H=生成物的总能量反应物的总能量生成物的总能量反应物的总能量 . H=反应物键能和生成物键能和反应物键能和生成物键能和

11、H = H生成物生成物H反应物反应物H = E吸收吸收E放出放出宏观宏观微观微观2021年6月17日5 5、 HH的计算的计算（1 1）H =H =反应物的键能总和反应物的键能总和生成物的键能总和生成物的键能总和例例 1：1mol C与与 1mol H2O(g) 反应生成反应生成 lmol CO(g) 和和1mol H2(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热的热量，该反应的反应热为为H = kJ/mol。131.5例例 2：拆开拆开 1mol HH键、键、1mol NH键、键、1mol NN键分别需要键分别需要的能量是的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则则1m

12、ol N2生成生成NH3的反应热为的反应热为 ，则则1mol H2生成生成NH3的反应热为的反应热为 。 92.0 kJ/mol30.67 kJ/mol相当于 1/3 mol N2分析课本分析课本P2图图1-1，键能与，键能与H 有什么关系有什么关系所以：所以：一个化学反应是放热还是一个化学反应是放热还是吸热取决于吸热取决于 取决于所有取决于所有断键吸收的总能量断键吸收的总能量与所与所有有形成新键放出的总能量形成新键放出的总能量的相对大小的相对大小反应本质（微观）反应本质（微观）即即：H = E断键吸收断键吸收E成键放出成键放出 （微观）（微观）2021年6月17日小 结一、反应热、焓变一、反

13、应热、焓变从从物质能量物质能量角度看：角度看：HH生成物总能量反应物总能量生成物总能量反应物总能量从从键能键能角度看：角度看：HH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：HH0 0或或 HH为为“”HH0 0 或或HH为为“”放热反应放热反应吸热反应吸热反应H表现行表现行式式物质总能量物质总能量变化变化键能键能变化变化联系联系H H0 0或或H H为为“”H H0 0或或H H为为“+”+”生成物的总能量生成物的总能量小于小于反应物的总能量反应物的总能量生成物的总能量生成物的总能量大大于于反应物的总能量反应物的总能量生成物总键能生成物总键能大于大

14、于反应物总键能反应物总键能生成物总键能生成物总键能小于小于反应物总键能反应物总键能键能越键能越大大，物质能量越，物质能量越低低，越，越稳定稳定，反之键能越反之键能越小小，物质能量越，物质能量越高高，越，越不稳定。不稳定。【练习练习】：1、1molC与与1molH2O(g)反应生成反应生成1molCO(g)和和1molH2(g)，需吸收，需吸收131.5kJ的热量，该反的热量，该反应的反应热为应的反应热为H= kJ/mol。2、拆开、拆开1molHH键、键、1molNH键、键、1molNN键分别需要的能量是键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则则1molN2生成生成NH3的反应

15、热为：的反应热为： ，1mol H2生成生成NH3的反应热的反应热为：为： 。131.592kJ/mol30.67kJ/mol(提示提示1: 3H2+N2=2NH3)H=436394613916=92kJ/mol(提示提示2: H2+1/3N2=2/3NH3)H=92kJ/mol1/3 = 30.67kJ/mol2021年6月17日1.下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ）A.物质燃烧不一定是放热反应物质燃烧不一定是放热反应B.放热反应不需要从外界吸收任何能量就能发生放热反应不需要从外界吸收任何能量就能发生C.在一个确定的化学反应中，反应物总能量总是高在一个确定的化学反应中，反应物总能量总是

16、高于生成物的总能量于生成物的总能量D.化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化。变化。2021年6月17日D2.（双选）下列过程中（双选）下列过程中H小于零的是（小于零的是（ ）A.氯酸钾分解制氧气氯酸钾分解制氧气B.氯化铵加热制备氨气氯化铵加热制备氨气C.实验室制二氧化碳实验室制二氧化碳D.实验室制备氢气实验室制备氢气2021年6月17日CD计算计算H的方法的方法 H=反应物的键能和反应物的键能和 生成物的键能和生成物的键能和 H=生成物的总能量生成物的总能量 反应物的总能量反应物的总能量键能越大，物质的能量越低，越稳定；键能越大，物质的能量越

17、低，越稳定；键能越小，物质的能量越高，越不稳定。键能越小，物质的能量越高，越不稳定。2021年6月17日3.下表中是一些化学键键能的数据下表中是一些化学键键能的数据化学键化学键 Cl-Cl Br-Br I-I H-Cl H-Br H-I H-H键能键能 243 193 151 432 366 298 436根据上述数据回答问题根据上述数据回答问题2021年6月17日下列物质本身具有的能量最低的是（下列物质本身具有的能量最低的是（ ） A. H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2 A1、热化学方程式的、热化学方程式的定义定义： 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

18、化学方的关系的化学方程式，叫程式，叫做做热化学方程式。热化学方程式。【思考思考】：如何理解：如何理解H2(g)I2(g) =2HI (g) H=14.9 kJ/mol这个热化学方程式？这个热化学方程式？答：答： 表示表示1molH2(g)与与1molI2(g)反应生成反应生成 2molHI (g) 放出放出14.9 kJ的热量。的热量。二、热化学方程式二、热化学方程式2021年6月17日【思考与交流思考与交流】：与化学方：与化学方程式相比，热化学方程式有哪程式相比，热化学方程式有哪些不同？正确书写热化学方程些不同？正确书写热化学方程式应注意哪几点？式应注意哪几点？2021年6月17日必须标明各

19、种物质的必须标明各种物质的状态状态( (s固体、固体、l液体、液体、g气体、气体、aq溶液溶液) )。方程式后面必须标明反应热，吸热反应方程式后面必须标明反应热，吸热反应HH为为“”、放热反应、放热反应HH为为“”。 需注明反应的需注明反应的温度温度和和压强压强；因反应的温度和压强；因反应的温度和压强不同时，其不同时，其H不同。（对于不同。（对于25、101KPa时时进进行的反应可以不注明）行的反应可以不注明）2、热化学方程式书写的、热化学方程式书写的注意事项注意事项：2021年6月17日【练习练习】在相同温度下，在相同温度下，2gH2完全燃烧生成液态水释完全燃烧生成液态水释放放285.8kJ

20、热量，如果热量，如果2gH2完全燃烧生成气态完全燃烧生成气态水，释放热量要比水，释放热量要比285.8kJ（ ）A.大大 B.小小 C.相等相等 D.无法确定无法确定固体熔化、液体汽化、固体升华都吸热固体熔化、液体汽化、固体升华都吸热 ；液体液体凝固、气体液化、气体凝华都放热。凝固、气体液化、气体凝华都放热。 B2021年6月17日H2（）（）+1/2O2（）（）=H2O（g）H=一一241.8KJ/molH2（）（）+1/2O2（）（）=H2O（l） H=一一285.8KJ/molH2O(l) H2O(g)H= + 44 kJ/mol可逆反应向可逆反应向逆向进行时，反应热与正反应逆向进行时，

21、反应热与正反应数值相等，符号相反。数值相等，符号相反。不需要注明不需要注明反应的条件反应的条件。不用不用或或符号。符号。H的数值与反应的计量数的数值与反应的计量数成比例成比例； 计量数加倍，计量数加倍， H加倍。加倍。热化学方程式中各物质化学式前面的计量数仅热化学方程式中各物质化学式前面的计量数仅表示该物质的表示该物质的物质的量物质的量，所以，所以，可以用分数表示可以用分数表示。2021年6月17日【练习练习】书写下列反应的热化学方程式书写下列反应的热化学方程式2molCu(s)与适量与适量O2(g)反应生成反应生成CuO(s)，放出，放出314kJ热量；热量；1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出硫

22、粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写热量，写出硫燃烧的热化学方程式。出硫燃烧的热化学方程式。 2Cu(s)+O2(g)=2CuO (s) H=314kJ/molS(s)+O2(g)=SO2 (g) H=299.52kJ/mol2021年6月17日 “五查五查”法判断热化学方程式正误：法判断热化学方程式正误： (1)一查化学方程式是否书写正确。一查化学方程式是否书写正确。 (2)二查是否标明聚集状态：固二查是否标明聚集状态：固(s)、液、液(l)、气、气(g)。 (3)三查三查H的的“”“”“”号是否与吸热、放热一号是否与吸热、放热一致。致。H数值前有数值前有“”“”“”号，放热反应的号

23、，放热反应的H为为“”，吸热反应的，吸热反应的H为为“”。 (4)四查四查H的单位是否正确，要统一用的单位是否正确，要统一用“kJ/mol(kJmol1)”。 (5)五查五查H的绝对值是否与热化学方程式的计量数相的绝对值是否与热化学方程式的计量数相对应。对应。例例3 3、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。则下列热化学方的热量。则下列热化学方程式中正确的是（程式中正确的是（ ）A、2CH4( g ) 4O2( g ) 2CO2( g

24、 ) 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 CH = 445 kJ/molA例例4 4、已知在、已知在1 110105 5PaPa，298K298K条件下，条件下，2mol2mol氢气燃烧生成氢气燃烧生成水蒸气放出水蒸气放出484kJ484kJ热量，下列热化学方程式正确

25、的是热量，下列热化学方程式正确的是( )( )A. HA. H2 2O O（g g）H H2 2（g g）1/2O1/2O2 2（g g） HH242kJmol242kJmol1 1B. 2HB. 2H2 2（g g）O O2 2（g g）2H2H2 2O O（l l） HH484kJmol484kJmol1 1C. HC. H2 2（g g）1/2O1/2O2 2（g g）H H2 2O O（g g） HH242kJmol242kJmol1 1D. 2HD. 2H2 2（g g）O O2 2（g g）2H2H2 2O O（g g） HH484kJmol484kJmol1 1 化学方程式化学方

26、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明必须在分子式后表明正负号正负号及单位及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质变表示化学反应中的物质变化化不仅表示化学反应中的不仅表示化学反应中的物质变化，物质变化，还表明化学还表明化学反应中反应中能量的能量的 变化变化小结：化学方程式与热化学方程式的比较小结：化学方程式与热化学方程式的比较 【练习练习】已知已知H2 (g) + 1/2

27、O2 (g) = H2O (g) H1=akJ/mol 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) H2= b kJ/mol H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O (l) H3= c kJ/mol 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (l) H4= d kJ/mol下列关系中正确的是（下列关系中正确的是（ ） A.ac0 B.bd0 C.2a=b0 D.2c=d0C2021年6月17日已知在已知在2525，101kpa101kpa下，下，1gC1gC8 8H H1818( (辛烷辛烷) )燃烧生成燃烧生成二氧化碳和液态水时放出二氧化碳和液态水时放出48.4

28、0kJ48.40kJ热量，表示上热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是述反应的热化学方程式正确的是 A AC C8 8H H1818(1)+25/2O(1)+25/2O2 2(g)=8CO(g)=8CO2 2(g)+9H(g)+9H2 2O(g) O(g) H=-48.40 kJ H=-48.40 kJmolmol-1-1B BC C8 8H H1818(1)+25/2O(1)+25/2O2 2(g)=8CO(g)=8CO2 2(g)+9H(g)+9H2 2O(1) O(1) H=-5518 kJ H=-5518 kJmolmol-1-1C CC C8 8H H1818(1)+25/2O(1

29、)+25/2O2 2(g)=8CO(g)=8CO2 2(g)+9H(g)+9H2 2O(1) O(1) H=+5518 kJ H=+5518 kJmolmol-1-1D DC C8 8H H1818(1)+25/2O(1)+25/2O2 2(g)=8CO(g)=8CO2 2(g)+9H(g)+9H2 2O(1) O(1) H=-48.40 kJ H=-48.40 kJmolmol-1-12021年6月17日2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)，H1=-Q1kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)，H2=-Q2kJ/mol比较比较Q Q1 1和和Q Q2 2的大小、的大小、 H

30、 H1 1和和H H2 2的大小的大小Q1Q2H1 H2注意：热量比较比数值，注意：热量比较比数值， H H比较带符号比较带符号 练：比较练：比较Q Q1 1Q Q2 2的大小、的大小、H1 H2的大小的大小S(g)+OS(g)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g) (g) H H1 1=- Q=- Q1 1 kJ/mol kJ/molS(s)+OS(s)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g) (g) H H2 2=- Q=- Q2 2 kJ/mol kJ/molQ1Q2H1 H22021年6月17日已知某温度下的热化学方程式：已知某温度下的热化学方程式：2SO2SO2 2(g

31、) (g) O O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g) (g) H=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注意：注意：对于可逆反应，对于可逆反应，当反应逆向进行时，其反应热与正反应的数当反应逆向进行时，其反应热与正反应的数值相等，符号相反。值相等，符号相反。其反应热是指反应物完全转变成生成物放出其反应热是指反应物完全转变成生成物放出或吸收的热量。或吸收的热量。2021年6月17日三、中和反应反应热的测定三、中和反应反应热的测定1 1、中和热、中和

32、热稀稀溶液中溶液中,酸与碱反应生成酸与碱反应生成1mol H2O时释放时释放的热量称中和热。的热量称中和热。特别地特别地：稀稀溶液中，溶液中，强酸强酸和和强碱只强碱只生成生成1mol H2O的的中和热为定值中和热为定值 ： H= -57.3kJ/mol2.表示方法表示方法H(aq)OH(aq)=H2O(l) H kJ/mol57.33.要点要点： 、条件：、条件：稀溶液稀溶液。 、反应物：、反应物： （强）酸与（强）碱（强）酸与（强）碱。中和热。中和热不不包括物质在水溶液中的溶解热、电解质电离的吸包括物质在水溶液中的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应热所伴随的热效应 、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