第一章 化学反应与能量(概念复习)

1、第一章 化学反应与能量1 化学反应与能量的变化一、焓变 反应热焓（H）是与内能有关的物理量。在一定条件下，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焓值差即焓变（H）决定。在化学实验和生产中，通常反应是在恒压条件下进行时。此时反应的热效应等于焓变。在这们，我们用H表示反应热。H的单位：kJ/mol（或kJ·mol1）。化学反应过程会有能量变化。可以从微观角度来讨论这个问题。任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。H2( g )+Cl2

2、( g )=2HCl( g )反应的能量变化示意图H2( g )+Cl2( g )=2HCl( g )的反应热，应等于生成物分子形成时所释放的总能量（862 kJ/mol）与反应物分子断裂时所吸收的总能量（679 kJ/mol）的差，即放出183 kJ/mol的能量。生成物释放的总能量比反应物吸收的总能量大，这是放热反应。对于放热反应，由于反应后放出热量（释放给环境）而使反应体系和能量降低，因此，规定放热反应的H为“”，即上述反应的反应热为： H184.6 kJ/mol 反之，对于吸热反应，由于反应通过加热、光照等吸收能量（能量来自环境），而使反应体系能量升高，因此，规定吸热反应的H “”。例

3、如，1molC与1 mol水蒸气起反应，生成1 molCO和1molH2,需要吸收131.5kJ的热量，即该反应的反应热为：H131.5kJ/mol综上所述，当H 为“”或H0时，为放热反应；当H 为“”或H0时，为吸热反应；化学变化过程中的能量变化如图：二、热化学方程式怎样书写化学反应热效应的化学方程式，见下面例题。【例1】在2000C、101kPa时，1molH2与碘蒸气作用生成HI的反应，科学文献上表示为：2000C101kPaH2( g )+I2( g ) 2HI( g ) H =14.9kJ/mol这个化学方程式和我们以前熟悉的化学方程式有些不同。首先，指明了反应时的温度和压强；其，

4、方程式中所有的反应物和产物都用括号注明了它们在反应时的状态。【例2】在250C、101kPa时，有两个由H2和O2化合成1molH2O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：H2( g )+O2( g )H2 O ( g ) H =241.8kJ/molH2( g )+O2( g )H2 O ( I ) H =285.8kJ/mol二者的产物同样是1mol H2 O，而释放出的能量却不同。这是由于液态水蒸发为气态水时要吸收能量。H2 O ( I )H2 O ( g ) H =44.0kJ/mol这就是为什么在热化学方程式中对参加反应的物质都要注明状态的原因了。上述化学方程式

5、中还有一种以前没有出现过的写法，就是在化学方程式中出现非整数的化学计量数。如果说一个H2与半个O2反应生成1个H2 O，这是难以理解的。但在学习了物质的量的概念之后，把上述反应看成是1mol H2与mol O2反应生成1molH2 O，却是合理的，而且对于表述反应的热效应也是有意义的。例如，上述反应的方程式写成：2H2( g )+ O2( g )2H2 O ( g ) H =483.6kJ/mol即参加反应的物质的化学计量数增大1倍，则反应热H也增大1倍。上述能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。H单位中mol1的含义对于任一反应X:Aa+bB=cC+DdH单位中

6、的“每摩尔”既不是指“每摩尔A”（mol1A），也是不指每摩尔B、C或D，而是指每摩尔反应（mol1X），即mol1（Aa+bB=cC+Dd）。因此就不难理解同一反应，当两个化学方程式的化学计量数不同时H的值不同。即使化学计量数相同，当反应物、生成物的状态不同时，H值也不同。2 燃烧热 能源一、燃烧热由于反应的情况不同，反应热可分为多种，例如燃烧热、中和热、溶解热等。101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为kJ/mol.。燃烧热通常可利用仪器由实验测得。二、能源 能源就是能提能量的资源。它包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水

7、、潮汐以及柴草等。我国目前使用的主要能源是化石燃料，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终将会枯竭。解决的办法是开源节流，即开发新的能源和节约现有的能源，提高能源的利用率。加强科技投入，提高管理水平，改善开采、运输、加工等各个环节，科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的使用效率，是节约能源的重要措施。为了应对能源危机，满足不断增大的能源需求，当今国际能源研究的另一热点就是寻找新的能源。现正探索的新能源有太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。它们资源丰富。可以再生，没有污染或很少污染，很可能成为未来的主要能源。3 化学反应热的计算一、盖斯定律化学反应的反应热只与反应体系的始态和终

8、态有关，而与反应原途径无关。这就是盖斯定律。能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。如果物质没有变化，就不能引发能量的变化，前者为因，后者为果。盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。例如：C( s )+O2( g )CO ( g )上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2；供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的H 无法直接测得。但是下述两个反应的H却可以直接测得：（1）C(

9、 s )+ O2( g )CO2 ( g ) H 1=393.5kJ/mol（2）C O ( g )+ O2( g )CO2 ( g ) H2 =283.0kJ/mol根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的H。分析上述两个反应的关系，即知H 1=H 2+H 3H 3=H 1H 2 393.5kJ/mol（283.0kJ/mol） 110.5kJ/mol这样就求得C( s )+O2( g )CO ( g ) H3 =110.5kJ/mol二、反应热的计算利用反应热的概念、盖斯定律和热化学方程式，进行一系列有关反应热的计算。归纳与整理1、化学反应过程中存在着物质和能量的变化。能量的释放或吸收是以发生

10、变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。2、反应过程中放出或吸收的热量，叫做反应热，在恒压条件下，它等于反应前后体系的焓变，用符号H表示，单位为kJ/mol。放热反应H0，吸热反应H0。3、可以表述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。书写热化学方程式应注意几点：（1）需注明反应的温度和压强。如在250C、101kPa下进行的反应，可不注明温度和压强的条件；（2）应注明反应物和生成物的状态；（3）热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数。化学计量数可以是整数，也可以是分数。对于相同的反应，当化学计量数不同时，其H不同。4、反应热可分为多种，如燃烧热、中和热、溶解热等，在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，单位为kJ/mol。5、能源就是能提供能