化学反应与能量变化

1、化学反应与能量变化一吸热反应与放热反应的比较 判断依据放热反应吸热反应反应物总能量与生成物总能量的相对大小E反应物_>_E生成物E反应物_<_E生成物与化学键的关系生成物分子成键时释放出的总能量_>_反应物分子断裂时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量_<_反应物分子断裂时吸收的总能量H的符号H<0(“”号)H>0(“”号)反应过程图示反应类型大多数_化合_反应所有的_燃烧_反应酸碱中和反应金属与酸的反应大多数分解反应盐的水解，电解质的电离Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C和CO2、C和H2O(g)的反应有下列变化：H2在Cl2中燃

2、烧碳酸钙分解铝热反应酸碱中和反应缓慢氧化Na2CO3水解NaOH固体溶于水铁和稀H2SO4反应Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应工业合成氨1属于放热反应的有： ，这些反应的进行，实现了化学 能向 热 能的转变。2属于吸热反应的有：，这些反应的进行，实现了热 能向化学 能的转变。二.焓变1焓(H)：用来描述物质_所具有的能量_这一性质的一种物理量。2单位：_kJ·mol1或J·mol1_。3H<0，表示_放_热反应；H>0，表示_吸_热反应。4H=生成物的总能量反应物的总能量H=断裂化学键吸收的能量形成化学键放出的能量H=反应物的总键能生成物的总键

3、能5从微观和宏观的角度理解反应热的本质 微观角度 宏观角度 概述图中各段表示的意义 概述图中各段 表示的意义旧化学键断裂吸收的热量与新化学键生成放出的热量的差a表示断裂旧化学键吸收的热量b表示新化学键生成放出的热量c表示反应热反应物自身的能量与生成物的能量差a表示活化能b表示活化分子结合成生成物所释放的能量c表示反应热三书写热化学方程式1定义：表明反应放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式。2书写要求(1)要注明反应的温度和压强(若在101 kPa和25 可不注明)，要注明H的+_与。(2)要注明反应物和生成物的状态(表示符号：气态用“g”，液态用“l”，固态用“s”)，若为同素异形体，要

4、注明名称，稀溶液中的溶质或离子，要注明“aq”。(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，只表示物质的量，它可以是整数，也可以是简单分数。3热化学方程式”的几点提醒(1)若为同素异形体，除了注明聚集状态，还要注明名称。因为同素异形体虽然构成元素相同，但是为不同物质，其本身具有的能量不同，所以反应中的H 也不同。 如S(s，单斜)O2(g)=SO2(g) H1297.16 kJ·mol1 S(s，正交)O2(g)=SO2(g) H2296.83 kJ·mol1 S(s，单斜)S(s，正交)H30.33 kJ·mol1 稳定性：单斜<正交(2)热化

5、学方程式的书写，应注明反应物和生成物的状态；固 s 液 l 气 g 溶液aq一般不写反应条件、生成物沉淀符号和气体符号。(3)相同条件(温度、压强)，相同物质的化学反应(互逆反应，不一定是可逆反应)，正向进行的反应和逆向进行的反应，其反应热H数值相等，符号相反。如：2H2(g)O2(g)2H2O(l)H571.6 kJ·mol1；2H2O(l)2H2(g)O2(g)H571.6 kJ·mol1。（4）不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热H表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。如：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H197 kJ·mol1是指2 m

6、ol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化为2 mol SO3(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时，向某容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)反应达到平衡时，放出的能量为Q，因反应不能完全转化生成2 mol SO3(g)，故Q197 kJ。同时看出热化学方程式中的反应热H与可逆符号及等号无关。例：实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是 (B)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.

7、3 kJ/molCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJ/molCH4(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJ/mol2H2(g)2O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJ/molA仅有B仅有 C仅有 D全都符合要求答案：B四燃烧热与中和热的比较   燃烧热 中和热相同点能量变化放热反应HH0，单位kJ·mol1不同点反应物类型_可燃物_、氧气强酸、强碱的_稀_溶液反应物的量_1_ mol不限量生成物类型稳定的氧化物，如CO2(g)、H2O(l)盐和水生成物的量不限量_1_ mol H2OH反应物不同，燃

8、烧热不同中和热都相同，均约为57.3 kJ·mol1定义在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量在_稀_溶液中，强酸与强碱发生中和反应，生成_1_ mol H2O时放出的热量1燃烧热定义解读(1)燃烧热定义中指的“稳定的氧化物”包括化学稳定性和物理状态的稳定，如C燃烧需生成气体二氧化碳，Na燃烧生成固态过氧化钠，S燃烧生成稳定的氧化物指生成气态SO2而不是SO3，氢气燃烧生成液态的水等。(2)书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数一定是1。2中和热定义解读(1)中和热定义强调“强酸”“强碱”“稀溶液”“生成1 mol水”，是为了避免浓酸浓碱

9、溶于水时的热效应，同时也避免酸或碱电离(特别是弱酸、弱碱电离)时的热效应。(2)稀H2SO4与稀Ba(OH)2反应生成1 mol水放出的热不是中和热，因为它包括了生成BaSO4的热效应。也就是说中和热只能是强酸、强碱稀溶液反应且只有H和OH发生反应生成1 mol水时放出的热。例：下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是(D)A甲烷的标准燃烧热为890.3 kJ·mol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJ·mol1B500 、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反

10、应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H38.6 kJ·mol1C氯化镁溶液与氨水反应：Mg22OH=Mg(OH)2D氧化铝溶于NaOH溶液：Al2O32OH=2AlOH2O五盖斯定律化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即化学反应的反应热(能量)只与反应的_始态_(_各反应物_)和_终态_(_各生成物_)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，这就是盖斯定律。如：H1H2H3H4应用盖斯定律的注意事项1当反应式乘以或除以某数时，H也

11、应乘以或除以某数。2反应式进行加减运算时，H也同样要进行加减运算，且要带“”、“”符号，即把H看作一个整体进行运算。3通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把H看作一个整体。4在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。5当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。例：在298 K、100 kPa时，已知： 2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1 Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H2 2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3 则H3与H1和H2间的关系正确的是(A) AH3H12H2

12、 BH3H1H2 CH3H12H2 DH3H1H2例：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol 方程式的叠加法求热化学方程式中的焓变，首先观察已知的热化学方程式与目标方程式的差异：若目标方程式中的某种反应物在某个已知热化学方程式中作生成物(或目标方程式中

13、的某种生成物在某个已知热化学方程式中作反应物)，可把该热化学方程式的反应物和生成物颠倒，相应的H改变符号。将每个已知热化学方程式两边同乘以或除以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标方程式中的该反应物或生成物的化学计量数一致。热化学方程式中的H也进行相应的换算。将已知热化学方程式进行叠加，相应的热化学方程式中的H也进行叠加。应用该法可以很快地解决下边的变式题。化学反应与能量变化一吸热反应与放热反应的比较 判断依据放热反应吸热反应反应物总能量与生成物总能量的相对大小E反应物_E生成物E反应物_E生成物与化学键的关系生成物分子成键时释放出的总能量_反应物分子断裂时吸

14、收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量_反应物分子断裂时吸收的总能量H的符号H 0(“ ”号)H 0(“ ”号)反应过程图示反应类型大多数_反应所有的_反应酸碱中和反应金属与酸的反应大多数分解反应盐的水解，电解质的电离Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C和CO2、C和H2O(g)的反应有下列变化：H2在Cl2中燃烧碳酸钙分解铝热反应酸碱中和反应缓慢氧化Na2CO3水解NaOH固体溶于水铁和稀H2SO4反应Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反应工业合成氨1属于放热反应的有： ，这些反应的进行，实现了 能向 能的转变。2属于吸热反应的有： ，这些反应的进行，实现了

15、能向 能的转变。二.焓变1焓(H)：用来描述物质_所具有的能量_这一性质的一种物理量。2单位：_kJ·mol1或J·mol1_。3H<0，表示_ _热反应；H>0，表示_ _热反应。4H=生成物的总能量反应物的总能量H=断裂化学键吸收的能量形成化学键放出的能量H=反应物的总键能生成物的总键能5从微观和宏观的角度理解反应热的本质 微观角度 宏观角度 概述图中各段表示的意义 概述图中各段 表示的意义旧化学键断裂吸收的热量与新化学键生成放出的热量的差a表示断裂旧化学键吸收的热量b表示新化学键生成放出的热量c表示反应热反应物自身的能量与生成物的能量差a表示活化能b表示活

16、化分子结合成生成物所释放的能量c表示反应热三书写热化学方程式1定义：表明反应放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式。2书写要求(1)要注明反应的温度和压强(若在101 kPa和25 可不注明)，要注明H的 _与 。(2)要注明反应物和生成物的状态(表示符号：气态用“ ”，液态用“ ”，固态用“ ”)，若为同素异形体，要注明名称，稀溶液中的溶质或离子，要注明“ ”。(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，只表示物质的量，它可以是整数，也可以是简单分数。3热化学方程式”的几点提醒(1)若为同素异形体，除了注明聚集状态，还要注明名称。因为同素异形体虽然构成元素相同，但是为不同物质

17、，其本身具有的能量不同，所以反应中的H 也不同。 如S(s，单斜)O2(g)=SO2(g) H1297.16 kJ·mol1 S(s，正交)O2(g)=SO2(g) H2296.83 kJ·mol1 S(s，单斜)S(s，正交)H30.33 kJ·mol1 稳定性：单斜<正交(2)热化学方程式的书写，应注明反应物和生成物的状态；固 s 液 l 气 g 溶液aq一般不写反应条件、生成物沉淀符号和气体符号。(3)相同条件(温度、压强)，相同物质的化学反应(互逆反应，不一定是可逆反应)，正向进行的反应和逆向进行的反应，其反应热H数值相等，符号相反。如：2H2(g)

18、O2(g)2H2O(l)H571.6 kJ·mol1；2H2O(l)2H2(g)O2(g)H571.6 kJ·mol1。（4）不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热H表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。如：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H197 kJ·mol1是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化为2 mol SO3(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时，向某容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)反应达到平衡时，放出的能量为Q，因反应不能完全转化生成2 mol SO3(g)，故Q197 kJ。同时

19、看出热化学方程式中的反应热H与可逆符号及等号无关。例：实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是 ( )CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJ/molCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJ/molCH4(g)O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJ/mol2H2(g)2O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJ/molA仅有B仅有 C仅有 D全都符合要求

20、四燃烧热与中和热的比较   燃烧热 中和热相同点能量变化放热反应HH 0，单位kJ·mol1不同点反应物类型可燃物、氧气强酸、强碱的稀溶液反应物的量_ _ mol不限量生成物类型稳定的氧化物，如CO2(g)、H2O(l)盐和水生成物的量不限量_ _ mol H2OH反应物不同，燃烧热不同中和热都相同，均约为57.3 kJ·mol1定义在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量在_ _溶液中，强酸与强碱发生中和反应，生成_ _ mol H2O时放出的热量1燃烧热定义解读(1)燃烧热定义中指的“稳定的氧化物”包括化学稳定性和物理

21、状态的稳定，如C燃烧需生成气体二氧化碳，Na燃烧生成固态过氧化钠，S燃烧生成稳定的氧化物指生成气态SO2而不是SO3，氢气燃烧生成液态的水等。(2)书写表示燃烧热的热化学方程式时，可燃物的化学计量数一定是 。2中和热定义解读(1)中和热定义强调“强酸”“强碱”“稀溶液”“生成1 mol水”，是为了避免浓酸浓碱溶于水时的热效应，同时也避免酸或碱电离(特别是弱酸、弱碱电离)时的热效应。(2)稀H2SO4与稀Ba(OH)2反应生成1 mol水放出的热不是中和热，因为它包括了生成BaSO4的热效应。也就是说中和热只能是强酸、强碱稀溶液反应且只有H和OH发生反应生成1 mol水时放出的热。例：下列热化学

22、方程式或离子方程式中，正确的是( )A甲烷的标准燃烧热为890.3 kJ·mol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJ·mol1B500 、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H38.6 kJ·mol1C氯化镁溶液与氨水反应：Mg22OH=Mg(OH)2D氧化铝溶于NaOH溶液：Al2O32OH=2AlOH2O五盖斯定律化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即化学反应的反应热(能量)只与反应的_ _( )和 (_ _)有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，这就是盖斯定律。如：H1H2H3H4应用盖斯定律的注意事项1当反应式乘以或除以某数时，H也应乘以或除以某数。2反应式进行加减运算时，H也同样要进行加减运算，且要带“”、“”符号，