第一节化学反应与能量的变化

1、v相信大家都听过这句名言：“给我一个支点和足够长的杠杆，我可以撬动地球。”知不知道是谁说的呢？ 阿基米德推动人类社会进步的这个支点和杠杆是什么呢？推动人类社会进步的这个支点和杠杆是什么呢？对，能量就是推动人类进步的对，能量就是推动人类进步的“杠杆杠杆”！能量！能量使人类脱离了使人类脱离了“茹毛饮血茹毛饮血”的野蛮，进入繁的野蛮，进入繁华多姿的文明。化学反应所释放的能量是现华多姿的文明。化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一（一般以热和功的形代能量的主要来源之一（一般以热和功的形式与外界环境进行能量交换）。所以，研究式与外界环境进行能量交换）。所以，研究化学反应中的能量变化，就显得极为重要

2、。化学反应中的能量变化，就显得极为重要。v下面让我们一同进入选修4 化学反应原理的学习一个化学反应过程中，除了生成了新物一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有质外，还有能量变化能量变化热能热能电能电能光能光能当能量变化以热能的形式表现时：当能量变化以热能的形式表现时：化学反应化学反应放热反应：例如放热反应：例如吸热反应：例如吸热反应：例如燃料的燃烧燃料的燃烧中和反应中和反应金属与酸反应金属与酸反应大多数化合反应大多数化合反应C+COC+CO2 , 2 , H H2 2+CuO+CuOC+HC+H2 2O OBa(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O+NHO+NH4 4ClClCaCO

3、CaCO3 3高温分解高温分解大多数分解反应大多数分解反应我们知道：一个化学反应同时遵守质量我们知道：一个化学反应同时遵守质量 守恒定律和能量守恒，那么守恒定律和能量守恒，那么 一个反应中的质量与能量有一个反应中的质量与能量有 没有关系呢？没有关系呢？有有我们知道：我们知道：一个化学反应同时遵守质量守一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒，那么一个反应中的质恒定律和能量守恒，那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢？量与能量有没有关系呢？有有能量能量的释放或吸收是以发生变化的的释放或吸收是以发生变化的物质为基物质为基础础，二者密不可分，但以，二者密不可分，但以物质为主物质为主。能量的。能量的

4、多少多少则以反应物和产物的则以反应物和产物的质量为基础质量为基础。那么化学反应中能量到底怎样变化那么化学反应中能量到底怎样变化?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、反应热一、反应热 焓变焓变问题：问题：化学反应过程中为什么会有能量的化学反应过程中为什么会有能量的变化？（用学过的知识回答）变化？（用学过的知识回答） 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：化学反应中的能量变化遵循化学反应中的能量变化遵循 。化学反应中的能量变化与反应物和生成物化学反应中的能量变化与反应物和生成物所具有的总能量有关。如果反应物所具有的所具有的总能量有关。如果反应物所具有的总能量

5、高于生成物所具有的总能量，在发生总能量高于生成物所具有的总能量，在发生化学反应时化学反应时 热量；如果反应物所具有热量；如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，在发的总能量低于生成物所具有的总能量，在发生化学反应时生化学反应时 热量；热量；能量守恒定律能量守恒定律放出放出吸收(3)化学反应的实质就是反应物分子中化学化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成成物的分子的过程。旧键断裂需要物的分子的过程。旧键断裂需要 ，新键形成需要新键形成需要 。而一般化学反应。而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形中，旧键的

6、断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反应值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化。过程中会有能量的变化。看下面的例子看下面的例子吸收能量吸收能量放出能量放出能量 你从图中发现了什么？你从图中发现了什么？ 1、 2、 3、HClHClHHHHClClClCl+436 kJ/mol243kJ/mol431 kJ/mol观察下列示意图：观察下列示意图：H HCl ClClHClH 键断裂键断裂键断裂键断裂ClCl+HH+键键形形成成键键形形成成H HCl Cl吸收能量吸收能量436kJ/mo

7、l吸收能量吸收能量243kJ/mol共吸收总能量共吸收总能量679kJ/mol共放出总能量共放出总能量862kJ/mol 思考：该过程中反应体系总能量增加思考：该过程中反应体系总能量增加还是减少？还是减少？（该过程中反应体系的总能量减少（该过程中反应体系的总能量减少183kJ/mol）与）与实验值实验值184.6kJ/mol接近。接近。HHClClClHClHClHClH思考：图思考：图1 1、图、图2 2过程中反应体系的总能量过程中反应体系的总能量增加还是减少？增加还是减少？生成物生成物反应物的反应物的总能量总能量生成物的生成物的总能量总能量能量能量能量能量生成物生成物反应物反应物图图1生生

8、 成成 物物 的的 总能量总能量反应物反应物反反 应应 物物 的的总能量总能量图图2：一、焓变、反应热一、焓变、反应热 1、焓和焓变、焓和焓变焓焓(H)： 。 焓变焓变(H)：H = H生成物生成物H反应物反应物 (宏观宏观)是一个与内能是一个与内能(U)有关的物理有关的物理量量2、反应热、反应热定义：定义：特征定义特征定义: 、 。本质定义本质定义: 。 符号：符号： 。单位：单位：H的单位常用的单位常用 或或（ ）。）。测量：测量仪器叫测量：测量仪器叫量热计量热计(许多化学反应许多化学反应的反应热可以的反应热可以通过实验直接测得通过实验直接测得)化学反应过程中所释放或化学反应过程中所释放或

9、吸收的能量吸收的能量恒压条件下的焓变恒压条件下的焓变HkJ/molkJmol-1 反应热产生的宏观原因（宏观讨论）反应热产生的宏观原因（宏观讨论）能能量量能能量量反应物反应物反应物反应物生成物生成物生成物生成物反应过程（反应过程（I）反应过程（反应过程（II）思考：思考：I和和II哪个是放热反应，哪个是吸热反应？哪个是放热反应，哪个是吸热反应？反应热产生的微观原因（微观讨论）反应热产生的微观原因（微观讨论）请观察请观察P2页图页图1-1 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)反应反应的能量变化示意图，分析图中包含的信息：的能量变化示意图，分析图中包含的信息： 。 。 。结论：结论： 、 。化

10、学反应的实质是旧键断裂和新键形成化学反应的实质是旧键断裂和新键形成断裂化学键吸收能量、形成化学键释放能量断裂化学键吸收能量、形成化学键释放能量任何化学反应都有吸热过程和放热过程任何化学反应都有吸热过程和放热过程反应是放热反应还是吸热反应要看吸收反应是放热反应还是吸热反应要看吸收能量与放出能量的相对大小能量与放出能量的相对大小即：即：H = EH = E吸收吸收E E放出放出反应热表示方法：反应热表示方法：反应热是表示化学反应热是表示化学反应过程中整个体系的能量（即焓）增加或反应过程中整个体系的能量（即焓）增加或者减少的量值，者减少的量值，H =H生成物生成物H反应物反应物(宏观宏观)思考：焓增

11、加思考：焓增加吸热吸热则用则用“ ”表示表示 焓减少焓减少放热放热则用则用“ ”表示表示 （填（填“+”或或“”）即：当即：当H为为“”或或H0时，为时，为 反应反应 放热放热吸热吸热我们可以发现：其实我们可以发现：其实HE（生成物的总能量）（生成物的总能量） E（反应物的总能量）（反应物的总能量）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）从焓变角度看：从焓变角度看：从能量的角度看：从能量的角度看：H生成物的焓反应物的焓生成物的焓反应物的焓从键能的角度：从键能的角度：

12、放热反应放热反应吸热反应吸热反应表现表现行式行式H0或H为“”H0或H为“+”能量能量变化变化生成物释放的总能生成物释放的总能量量大于大于反应物吸收反应物吸收的总能量的总能量生成物释放的总生成物释放的总能量能量小于小于反应物反应物吸收的总能量吸收的总能量键能键能变化变化生成物总键能生成物总键能大于大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小于于反应物总键能反应物总键能联系联系 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，越不稳不稳定定，Q 0放热反应：放热反应：吸热反应：吸热反应：体系体系环境环境体系体系环

13、境环境体系与环境体系与环境【资料资料】能量能量能量能量HHH 0H0为为“”小小 结结一、反应热一、反应热 焓变焓变从焓变角度看：从焓变角度看：H生成物的焓反应物的焓生成物的焓反应物的焓从反应热角度看：从反应热角度看：H生成物能量反应物能量生成物能量反应物能量从键能角度看：从键能角度看：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“”例例 1 1：1molC1molC与与1molH1molH2 2O(g)O(g)反应失成反应失成lmol CO(g)lmol CO(g)和和1mol H1mol H2 2(g)(g)

14、，需要吸收，需要吸收131.5kJ131.5kJ的热量，该的热量，该反应的反应热为反应的反应热为H=H=kJ/molkJ/mol。例例 2 2：拆开：拆开 lmol HHlmol HH键、键、lmol Nlmol NH H键、键、lmolNNlmolNN键分别需要的能量是键分别需要的能量是436kJ436kJ、391kJ391kJ、946kj946kj，则，则1mol N1mol N2 2生成生成NHNH3 3的反应热为的反应热为，1mol H1mol H2 2生成生成NHNH3 3的反应热为的反应热为 。 131.5131.5-92KJ/mol-92KJ/mol-30.6KJ/mol-30.

15、6KJ/mol1 1、1molC1molC与与1molH1molH2 2O(g)O(g)反应失成反应失成lmol CO(g)lmol CO(g)和和1mol H1mol H2 2(g)(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ131.5kJ的热量，该反应的热量，该反应的反应热为的反应热为H=H=_kJ/molkJ/mol。2.下列说法正确的是下列说法正确的是（A）需要加热方能发生的反应一定是吸热反应）需要加热方能发生的反应一定是吸热反应（B）放热的反应在常温下一定很易发生）放热的反应在常温下一定很易发生（C）反应是放热的还是吸热的必须看反应物和）反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的

16、总能量的相对大小生成物所具有的总能量的相对大小（D）吸热反应在一定的条件下也能发生）吸热反应在一定的条件下也能发生131.5131.5课堂练习课堂练习不练不成器不练不成器CDAB3 3反应反应 是吸热反应是吸热反应, ,由此可知由此可知（A A）石墨比金刚石更稳定）石墨比金刚石更稳定（B B）金刚石和石墨可以相互转化）金刚石和石墨可以相互转化（C C）金刚石比石墨稳定）金刚石比石墨稳定（D D）金刚石和石墨不能相互转化）金刚石和石墨不能相互转化4 4、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中， 破坏破坏1molH1molHH H键消耗的能量为键消耗的能量

17、为Q Q1 1kJkJ， 破坏破坏1molO = O1molO = O键消耗的能量为键消耗的能量为Q Q2 2kJkJ， 形成形成1molH1molHO O键释放的能量为键释放的能量为Q Q3 3kJkJ。 下列关系式中正确的是（下列关系式中正确的是（ ） A. 2QA. 2Q1 1 + Q + Q2 2 4Q 4Q3 3 B. 2QB. 2Q1 1 + Q + Q2 24Q4Q3 3 C. Q C. Q1 1+ Q+ Q2 2 Q Q3 3 D. QD. Q1 1 + Q + Q2 2 = Q = Q3 3B B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（第二课时）（第二课时）二

18、、热化学方程式二、热化学方程式能表示参加反应物质的物质的量和反应热的能表示参加反应物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式关系的化学方程式H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g) (g)=2HI(g) H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol200200101kPa101kPa1、热化学方程式包含物质变化和能量变化两个、热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可。部分，二者缺一不可。 普通化学方程式只包含物质变化一个部分。普通化学方程式只包含物质变化一个部分。物质变化物质变化能量变化能量变化二、热化学方程式二、热化学方程式H H2 2(g)+I(g)+I

19、2 2(g)=2HI(g) (g)=2HI(g) H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol200200101kPa101kPa2、热化学方程式需注明反应时的、热化学方程式需注明反应时的温度和压强温度和压强。对于对于 25 101kPa时进行的反应可不注明。时进行的反应可不注明。 普通化学方程式不需注明温度和压强。普通化学方程式不需注明温度和压强。H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2二、热化学方程式二、热化学方程式3、热化学方程式需注明各物质的、热化学方程式需注明各物质的聚

20、集状态聚集状态。 s(固态固态), l（液态）（液态）, g （气态）（气态）, aq（溶液中）（溶液中） 普通化学方程式不需注明物质的状态。普通化学方程式不需注明物质的状态。H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l) O(l) H=H=285.8kJ/mol285.8kJ/mol1 12 2固态固态 液态液态吸热吸热气态气态吸热吸热吸热吸热二、热化学方程式二、热化学方程式4、热化学方程式中化学计量数不表示分子个数，表示热化学方程式中化学计量数不表示分子个数，表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数。参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数。对于相同的反应对于相同的反应, ,化学计量数不同时，其化学计量数不同时，其 H H不同。不同。 普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的物质的量，微观上表示原子分子数目，只能为整数，物质的量，微观上表示原子分子数目，只能为整数，不能为分数。不能为分数。H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H