化学反应与能量的变化(第一课时)

第一节化学反应与能量的变化【学习目标】：1、了解焓和焓变的含义。2、理解反应热与焓变的关系，与键的断裂与生成的关系。3、掌握热化学方程式的书写化学反应中的能量转化形式：化学能热能光能电能化学反应质量守恒定律能量变化能量守恒原理导致伴随新物质产生遵循通常体现化学能变成热能吸热反应放热反应体系与环境为明确讨论对象，人为地将所注意的一部分物质或空间与其余的物质或空间分开。体系：被研究的物质系统。环境：体系以外的其它部分。体系环境能量放热反应体系环境能量吸热反应大多数的分解反应C+CO2===2COH2+CuO===H2O+CuC+H2O===CO+H2Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3·H2O+8H2O化学反应中的热效应燃烧反应中和反应大多数化合反应金属跟酸反应放热反应：放热过程：化学键的形成气→液→固浓硫酸稀释氢氧化钠溶解吸热反应：化学键的断裂固→液→气铵盐溶解（弱）电解质电离吸热过程：加热高温高温从物质能量看反应中的热效应当生成物与反应物的温度相同时，化学反应过程中吸收或放出的热量叫做化学反应的热效应，化学反应的热效应一般称为反应热放热反应物生成物能量反应过程吸热反应物生成物能量反应过程①反应热描述的是化学反应前后的热量变化②反应热描述的是一定温度下的热量变化③任何化学反应都有反应热，表现为吸热反应或者放热反应从物质能量看反应中的热效应反应物生成物能量反应过程对于反应A+B=C+DE反应物H反应物E生成物H生成物焓是一个与内能有关的物理量，用来描述物质所具有的能量，符号为H，用焓的变化（△H，简称焓变）来描述与反应热有关的能量变化。在化学实验和生产中，通常遇到的反应是在敞口容器中进行的，反应系统的压力与外界压力（大气压）相等，即反应是在恒压条件下进行的。

恒压下反应的热效应即等于焓变（△H

）。△H=H生成物

—H反应物=E生成物

—E反应物放热反应：∆H<0吸热反应：∆H>0。H生成物反应物焓变1、定义：恒压条件下，化学反应过程中释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热，又称为“焓变”。2、符号：∆H3、单位：kJ/mol4、规定：（1）反应体系的能量降低（即放热反应），则∆H为“－”；（2）反应体系的能量升高（即吸热反应），则∆H为“＋”。当∆H为“－”（∆H<0）时，为放热反应；当∆H为“＋”（∆H>0）时，为吸热反应。从化学键看反应中的热效应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

能量，新键形成会

能量。吸收放出键能：断开1mol某化学键所需要的能量或形成1mol某化学键所放出的能量。键能：通常指在标准状态下气态分子拆开成气态原子时，每种化学键所需能量的平均值。

你从图中发现了什么？

1、……2、……3、……观察下列示意图：你发现了吗？反应热产生的微观原因（微观讨论）请观察H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化示意图，分析图中包含的信息：①

。②

。③

。结论：

、

。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能量与放出能量的相对大小。即：ΔH=E吸收－E放出（微观）化学反应中能量变化的原因旧键断裂吸收能量新键形成放出能量==679kJ/mol862kJ/molH=679kJ/mol－862kJ/mol=－183kJ/mol反应物的键能总和生成物的键能总和反应热＝一个化学反应是放热还是吸热取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小焓变与键能的关系ΔH

=反应物的键能总和生成物的键能总和–例1：1molC与1molH2O(g)反应生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H=

kJ/mol。+131.5例2：拆开1molH－H键、1molN－H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2生成NH3的反应热为△H=

，－92.0kJ/mol1molH2生成NH3的反应热是

。△H＝

－30.7kJ/mol氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，已知破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是（）

A.2Q1+Q2>4Q3B.2Q1+Q2<4Q3

C.Q1+Q2<Q3D.Q1+Q2=Q3B总结放热反应吸热反应表示方法键能变化能量变化联系

△H＜０或△H为“-”△H＞０或△H为“+”

生成物总键能＞反应物总键能

生成物总键能＜反应物总键能

生成物总能量＜反应物总能量

生成物总能量＞反应物总能量键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小，物质能量越高，越不稳定。判断某反应是放热反应或吸热反应的依据：（1）键能变化(微观）（2）能量变化（宏观）∆H＝E（生成物的总能量）－E（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）－E（生成物分子化学键形成时所释放的总能量）或ΔH=H生成物－H反应物(宏观)一个反应的△H与此反应逆反应的△H数值相同，符号相反！反应热与热量的区别：

反应热（△H）：有正负；单位：kJ/mol；热量（Q）：无正负；单位：kJ特别说明2.已知：H+H═H2；△H=－436KJ/mol，则下列叙述正确的是（）

A.H原子的能量高于H2的能量

B.H原子的能量低于H2的能量

C.H原子比H2分子稳定

D.H2分子比H原子稳定AD我们认识了反应热，那么怎样书写表示化学反应热的化学方程式？二、热化学方程式H2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol200℃101kPa

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。普通化学方程式只包含物质变化一个部分。物质变化能量变化

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★书写热化学方程式的注意事项1、化学方程的右边必须写上△H，并用“空格”隔开，

△H：吸热用“+”，放热用：“－”，单位是kJ/molH2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol200℃101kPaH2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol200℃101kPa2、热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于25℃101kPa时进行的反应可不注明。如不注明条件，即指:25℃1.01×105Pa；普通化学方程式不需注明温度和压强。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol123、热化学方程式需注明各物质的状态。物质后需标聚集状态（s、l、g、aq）普通化学方程式不需注明物质的状态。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)==H2O(l)△H=－285.8kJ/mol124、热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数,其△H与系数对应成比例。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，不能为分数。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol122H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H=－483.6kJ/mol例1：当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl，放出184.6kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

∆H=－184.6kJ/mol2H2(g)+2Cl2(g)=4HCl(g)

∆H=－369.2kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)

∆H=－92.3kJ/mol1212例2：1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO2

(g)，需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)

∆H=+

68kJ/mol★书写热化学方程式的注意事项1、化学方程式的右边必须写上△H，并用“空格”隔开，△H：吸热用“+”，放热用：“－”，单位是kJ/mol2、需注明反应的温度和压强，如不注明条件，即指:25℃1.01×105Pa；3、物质后需标聚集状态（s、l、g、aq）4、热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的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数也可以是分数5、根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则△H的数值也加倍；若反应逆向进行，则△H改变符号，但绝对值不变。热化学方程式表示的意义1、反应物和生成物的种类、聚集状态2、反应中各物质的物质的量比和质量比3、反应中放出或吸收的热量。综上所述意义条件1mol氮气和1mol氧气反应生成2mol一氧化氮气体吸收180.5千焦的能量。反应物断键吸收的总能量高于生成物成键时释放的总能量。生成物的总能量高于反应物的总能量微观宏观放电或高温N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol热化学反应方程式写出下列反应的热化学方程式（1）1molC(固态)与适量H2O(气态)反应,生成CO(气态)和H2(气态),吸收131.3kJ的热量（2）0.5molCu(固态)与适量O2(气态)反应,生成CuO(固态),放出78.5kJ的热量C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3KJ/mol2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s)△H=－

314KJ/mol2.00gC2H2完全燃烧生成液态水和CO2放出的热量为99.6KJ，写出C2H2燃烧的热化学方程式。2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=－2589.6KJ/mol焓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，通常遇到的反应是在敞口容器中进行的，反应系统的压力与外界压力（大气压）相等，即反应是在恒压条件下进行的。

恒压下反应的热效应即等于焓变（△H

）。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

∆H=－184.6kJ/mol△H单位中mol－1(每摩尔)的含义对于任一反应X：aA+bB＝cC+dD△H单位中的“每摩尔”既不是指“每摩尔A”（mol－1A），也不是指每摩尔B、C或D，而是指每摩尔反应（mol－1X)，即mol－1（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。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

∆H=－184.6kJ/mol2H2(g)+2Cl2(g)=4HCl(g)

∆H=－369.2kJ/mol在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2>Q1的是（）A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)△H=-Q2B.C(s)+1/2O2(g)=CO(g)△H=-Q1C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-Q2C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-Q2D.S(g)+O2(g)=SO2(g)△H=-Q1S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-Q2B热化学方程式：

S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH=－297.3kJ/mol分析下列说法中正确的是（）A．S(g)+O2(g)=SO2(l)ΔH>-297.3KJ/molB．S(g)+O2(g)=SO2(l)ΔH<-297.3KJ/molC．1molSO2的键能总和大于1molS和1molO2键能之和D．1molSO2的键能总和小于1molS和1molO2键能之和BC已知（1）H2(g)＋1/2O2

(g)

＝H2O(g)

ΔH1

=

akJ/mol（2）2H2(g)＋O2

(g)

＝2H2O(g)

ΔH2

=

bkJ/mol（3）H2(g)＋1/2O2

(g)

＝H2O(l)

ΔH3

=

ckJ/mol（4）2H2(g)＋O2

(g)

＝2H2O(l)

ΔH4

=

dkJ/mol则a、b、c、d的关系正确的是

。A、a<c<0B、b>d>0C、2a=b<0D、2c=d>0

C已知：C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.5kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H=-241.5kJ/mol，则欲得到相同热量，须充分燃烧C和H2的物质的量之比为（），质量比为（）。12:3.251:1.63三、中和热

在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O放出的热量，叫中和热。1、条件：稀溶液，表示符号为aq2、反应物：酸和碱3、生成水的物质的量：1mol练习：1）1L1mol/L稀盐酸和1L1mol/LNaOH溶液发生中和反应放出的热量为57.3kJ。2）1L1mol/LKOH溶液和1L1mol/L的硝酸发生中和反应放出的热量为57.3kJ。3）1L1mol/LH2SO4和2L1mol/LNaOH溶液发生中和反应放出的热量为114.6kJ。HCl(aq)+NaOH(aq)==NaCl(aq)+H2O(l)

△H=-57.3kJ/molHNO3(aq)+KOH(aq)=KNO3(aq)+H2O(l)

△H=-57.3kJ/molH2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)

△H=-114.6kJ/mol思考与交流1、上述三个反应的反应热是多少？中和热是多少？2、三个反应有何异同，得出什么结论？结论：强酸和强碱的中和反应，中和热数值相同。

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/mol思考与交流3、若是弱酸、弱碱反应，中和热还是57.3kJ/mol吗？若不是，是偏大还是偏小？

不是，偏小。原因是电离需要吸收热量。实验原理：Q=cm△t

①Q:中和反应放出的热量。

m:反应混合液的质量。

c：反应混合液的比热容。△t：反应前后溶液温度的差值。

Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）实验名称中和反应反应热的测定中和热:在稀溶液中,强酸和强碱反应生成1摩尔水放出的热量：

57.3kJ/mol实验用品：

大烧杯(500mL)

小烧杯(100mL)

泡沫塑料或纸条塑料板或硬纸板（两个孔）温度计

环形玻璃搅拌棒量筒(50mL)两个药品：

0.50mol/L盐酸

0.55mol/LNaOH溶液四、中和反应反应热的测定组装量热器————测量反应前后的温度和空气绝缘，防止热量损失——搅拌，使反应液混合均匀——量取反应液迅速反应，减小误差使一个反应物过量完全反应，减小误差实验原理的细化：50mL0.50mol/L盐酸和

50mL0.55mol/LNaOH溶液反应测量反应放出的热量：

Q=m·c·Δt

=100g×4.18J/(g·℃)×Δt=0.418ΔtkJ计算生成1molH2O时的焓变：△H=0.418·(t2-t1)

kJ/mol0.025-1、大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？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、减少实验过程中热量损失的目的。思考2、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？

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，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。3、酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？

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。4、实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量？若用HCl过量行吗？为了保证0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol/LNaOH溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量，亦可。5、若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？

否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。［议一议］如果你所测得的数据不是57.3kJ/mol，分析产生误差的原因可能有哪些？可能的