第一节 化学反应与能量的变化

第一章化学反应与能量引言我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有能量变化热能电能光能当能量变化以热能的形式表现时：化学反应放热反应：例如吸热反应：例如我们知道：一个化学反应同时遵守质量守恒定律和能量守恒，那么一个反应中的质量与能量有没有关系呢？有能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础，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。那么化学反应中能量到底怎样变化巩固练习：1.下列物质加入水中显著放热的是()A.生石灰B.酒精C.固体NaClD.固体NaOH2.下列反应中既属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是()A.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应B.镁与稀盐酸C.灼热的炭与CO2D.甲烷与O2反应ADC3.下列反应属于放热反应的是()A.NaOH与HCl反应B.C和CO2共热C.碳酸钙的分解D.制备水煤气的反应A4、下列说法正确的是（）A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应；B.任何放热反应在常温下一定能发生反应；C.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应结果是放热还是吸热；D.吸热反应在一定条件下也能发生反应。CD你从图中发现了什么？

1、……2、……3、……观察下列示意图：你发现了吗？假想中的物质实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出184.6kJ的热量，从微观角度应如何解释？化学键断裂时吸收总能量=化学键形成时放出总能量=679kJ862kJ反应热的计算：H=679kJ/mol—862kJ/mol=–183kJ/mol思考能量如何转换的？能量从哪里转移到哪里？体系的能量如何变化？升高还是降低？环境的能量如何变化？升高还是降低？规定放热反应的ΔH

为“－”，是站在谁的角度？体系还是环境？放热反应中体系环境＋－1、定义：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热，符号Q。焓是与内能有关的物理量，符号H。焓变=H

（生成物）-

H

（反应物）

，符号∆H

。2、单位：kJ/mol或kJ·mol-13、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“＋”；即：当∆H为“－”（∆H<0）时，为放热反应当∆H为“＋”（∆H>0）时，为吸热反应通过此图大家还能发现这反应热∆H有什么规律？我们可以发现：其实∆H=∑E（生成物）－∑

E（反应物）=∑E（断键）－∑

E（成键）=H（生成物）－H（反应物）反应热和焓变的区别与联系反应热焓变含义化学反应中吸收或放出的热量化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差符号Q△H单位kJ·mol-1kJ·mol-1能量变化Q＞0，反应吸收能量Q＜0，反应释放能量△H＞0，反应吸收能量△H＜0，反应释放能量两者关系化学反应在恒压下的反应的热效应（体系只与环境发生热量交换），此时反应热等于焓变。例1：1molC与1molH2O(g)反应失成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。例2：拆开lmolH—H键、lmolN－H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2生成NH3的反应热为

，1molH2生成NH3的反应热为

。

＋131.5-92kJ/mol-30.6kJ/mol练习二、学会热化学方程式的书写什么是热化学方程式？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。请看以下两个例子，再思考如何书写！问题：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？意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。问题：反应物和生成物前的系数它代表了什么？在方程式中∆H它表示了什么意义？∆H它的值与什么有关系？热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，表示对应物质的物质的量。∆H(kJ/mol)它表示每摩尔反应所吸收或放出的热量，∆H它的值与方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量数不同时，其∆H不同；也与物质的聚集状态有关。热化学方程式的书写(1)热化学方程式一般不写反应条件，不标↑、↓和可逆符号。书写热化学方程式中间等号上要注明反应的温度和压强，(为什么？)而常温、常压则不注明。(2)标出了反应物与生成物的状态：固体一s，液体一l，气体一g；溶液—aq(为什么要标出？)(3)方程式右边写出反应热（还注明了“＋”、“－”），中间隔空格。(4)方程式中的计量系数只表示物质的n，可以是整数也可以是分数。热化学方程式化学计量数加倍，则∆H的数据也加倍；当反应逆向进行时，则反应热的绝对值不变而符号相反。例题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/mol而这些书写也是对的写出下列反应的热化学方程式课堂练习1、1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO

(g)，需吸收68kJ的热量；2、2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出314kJ热量；3、1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。4、4gCO在氧气中燃烧生成CO2，放出9.6kJ热量，写出CO燃烧的热化学方程式。5、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注意：比较反应热∆H的大小要注意前面的+、-号，类似于数学上的正负数比较；而比较反应吸收或释放的能量大小则比较其绝对值。6、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=–572kJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=–890kJ/mol由1mol氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。2066kJ

7.在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2220kJ/mol5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和丙烷的体积比为(A)1:3(B)3:1(C)1:4(D)1:1解

：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为3：1

x+y=5

(571.6/2)·x+2220·y=3847

V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:1

x=3.75moly=1.25mol

实践活动中和反应反应热的测定●实验目的

测定强酸与强碱中和反应的反应热●学习重点中和反应反应热的测定原理和方法。●实验用品大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）

0.1℃刻度的温度计、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。0.50mol/L盐酸、0.55mol/L

NaOH溶液●实验原理［问题］1.

中和热与反应热是否相同？它们之间有什么区别和联系？不同；任何一个化学反应发生所吸收或放出的热量都叫反应热，但中和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol水时的反应热。中和热是反应热的真子集。本节课，我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。①Q=mcΔtQ: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。Δt：反应前后溶液温度的差值。我们如何得到上述数据呢？m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c需要查阅，Δt可用温度计测出反应前后的温度相减得到。［问］酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。［问题］2.我们利用什么原理来测定酸、碱反应的反应热(也称中和热)呢？

Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）

②

本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50mL，它们的浓度分别为0.50mol/L和0.55mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为4.18J/（g·℃)已知

V酸=V碱=50mL。

c酸=0.50mol/Lc碱=0.55mol/L。

ρ酸=ρ碱=1g/cm3c=4.18J/（g·℃）请把以上数据代入式②,得出Q的表示式。其中热量的单位用kJ。得出结果。

Q=0.418（t2－t1）kJ③思考：③式表示的是不是该反应的反应热？为什么？③式的单位是kJ,而反应热的单位是kJ/mol，故③式不是该反应的反应热。［问题］该反应的中和热应怎样表示呢？ΔH=

－

0.418（t2－t1）0.025kJ/mol因为中和反应放热，故其ΔH为“－”。中和热是稀的酸、碱中和生成1mol水的反应热，而50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L氢氧化钠反应后生成的水只有0.025mol，故中和热应用下式表示：

实验步骤：1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。中和热的测定大、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？答案：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。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。2.用一个量筒最取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。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，并使所测碱液温度偏高，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，而导致实验结果偏低。3.用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。.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实验出现误差，结果偏低。4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。

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.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。误差分析［议一议］你所测得的数据是否为57.3kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。可能的原因有：1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50mL或小于50mL都会造成误差）2.温度计的读数有误。3.实验过程中有液体洒在外面。4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使碱的温度偏高而引起误差。讨论下列问题1.本实验中若把50mL0.50mol/L的盐酸改为50mL0.50mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？2.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）？答案：1.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。2.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）。［练习］50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是

。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是

。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值

（填“偏大”“偏小”“无影响”）。（4