第一节 化学反应与能量(néngliàng)的变化第一页，共34页。-1-一、化学反应过程中能量变化的表现形式1.表现形式化学反应过程中,不仅有物质的变化,还有能量的变化。这种能量的变化常以热能(rènéng)、电能、光能等形式表现出来。2.类型化学反应中的能量变化,通常表现为热量的变化。对化学反应,以反应过程中放热或吸热为标准划分,分为放热反应和吸热反应两种类型。有热量放出的反应叫做放热反应,需要吸收热量的反应叫做吸热反应。思考感悟是不是所有的化学反应都有能量的变化?为什么?提示:是的。原因是能量的变化与化学键的断裂与形成有关,反应物中化学键断裂消耗的能量之和与生成物中化学键形成所放出的能量之和是不相等的。第二页，共34页。二、焓变 反应热1.反应热化学反应过程中所释放或吸收的能量,叫反应热,恒压下的反应热又称为焓变,符号用ΔH表示(biǎoshì),其单位常采用kJ·mol-1。2.实质任何化学反应都有反应热,这是由于在化学反应过程中,当反应物分子中的化学键断裂时,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。3.焓变与吸热反映、放热反应的关系当ΔH为“+”或ΔH>0时,为吸热反应;当ΔH为“-”或ΔH<0时,为放热反应。第三页，共34页。一、化学键与化学反应中能量变化的关系化学反应过程是原子重新组合的过程,反应物分子(fēnzǐ)内化学键的断裂需要吸收能量,生成新物质时形成新的化学键要放出能量。二者的能量差,就决定了能量的变化。 当E1>E2时,反应吸收能量;当E1<E2时,反应释放能量,ΔH=E1(断键)-E2(成键)。特别提示反应物的键能越小,稳定性越弱,能量就越高,破坏它需要的能量就越少;生成物的键能越大,稳定性越强,能量就越低,形成时释放的能量就越多。第四页，共34页。二、放热反应和吸热反应1.放热反应和吸热反应的比较:用E(反应物)、E(生成物)分别代表反应物、生成物的总能量;Q(吸)、Q(放)分别代表反应物断键吸收(xīshōu)的热量和生成物成键放出的热量。第五页，共34页。第六页，共34页。第七页，共34页。焓变、反应热概念的理解【例题1】下列说法中正确的是( )A.焓变单位是kJ·mol-1,是指1mol物质参加反应时的能量变化B.反应吸热时ΔH<0C.一个化学反应中,当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放热,ΔH为“-”D.一个化学反应中,当生成物总键能大于反应物的总键能时,反应吸热,ΔH为“+”解析:焓变单位中的kJ·mol-1,是指每摩尔具体的反应,不一定指参加反应的物质,A错误;在反应中物质所具有的总能量减少,反应就放热,反之就吸热,C正确;化学反应的实质(shízhì)是旧化学键的断裂和新化学键的形成,断键时吸收能量,成键时释放能量,所以D错误。答案:C第八页，共34页。放热反应和吸热反应的判断【例题2】下列说法正确的是( )①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③反应是吸热还是放热可以看反应物和生成物所具有的总能量(néngliàng)的大小 ④某些吸热反应在一定条件下也能发生A.①②B.②③C.①④D.③④解析:反应是吸热还是放热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量(néngliàng)的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始需加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。例如C+O2CO2的反应为放热反应,但反应开始也需要加热,即需要向反应体系先提供一定的能量(néngliàng)。答案:D第九页，共34页。点拨反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和某些吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。吸热反应不但反应开始时需要加热,反应发生过程中仍需不断加热才能使反应继续(jìxù)进行下去;有的放热反应在反应开始时也需加热,反应发生后会放出一定的热量,如果此热量可使反应维持下去,则反应过程中不需要再加热,如煤的燃烧,一旦加热使煤燃烧起来后就不需要再加热,煤可继续(jìxù)燃烧下去。第十页，共34页。化学反应中的能量(néngliàng)变化【例题3】下列变化一定是放热反映反应的是( )2O(g)H2O(l) B.2HI(g)H2(g)+I2(g)C.形成化学键时共放出能量(néngliàng)862kJ的化学反应D.能量(néngliàng)变化如图所示的化学反应 第十一页，共34页。解析:A项,气态水变成液态水放出热量,但属于物理变化;B项,该反应为分解反应,是吸热反应;C项,未告诉断裂化学键吸收的能量,无法判断该反应是吸热反应还是(háishi)放热反应;D项,反应物的总能量大于生成物的总能量,故该反应为放热反应。答案:D第十二页，共34页。点拨对化学反应中能量(néngliàng)变化的正确认识:放热反应、吸热反应都属于化学反应。并非所有的分解反应都为吸热反应,如过氧化氢的分解为放热反应。并非所有的化合反应都为放热反应,如CO2+C2CO为吸热反应。第十三页，共34页。第2课时(kèshí) 热化学方程式 中和热的测定第十四页，共34页。-1-第十五页，共34页。3.
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写原则(1)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,不表示分子个数,可以用整数也可以用分数。(2)必须注明物质的聚集状态、ΔH的“+、-”和单位。(3)对于相同反应,ΔH的数值必须与化学计量数对应。思考(sīkǎo)感悟同一个化学反应,是否只有一种形式的热化学方程式?提示:热化学方程式表示参加反应物质的物质的量和反应热的关系,而ΔH的值与参加反应物质的物质的量有关,故热化学方程式中化学计量数不同时,ΔH也不同,一个化学反应,可有多种形式的热化学方程式。第十六页，共34页。二、中和热的测定【实验目的】测定强酸与强碱反应的反应热,体验化学反应的热效应。【实验用品】仪器(yíqì):大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、环形玻璃搅拌棒、量筒(50mL)两个、温度计、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔);药品:盐酸(0.50mol·L-1)、氢氧化钠溶液(0.55mol·L-1)。 第十七页，共34页。【实验原理】实验时,先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始(qǐshǐ)温度,求其平均温度t1,两溶液混合充分反应后,读取混合液温度t2。为了使计算简便,可以近似地认为:(1)50mL0.50mol·L-1盐酸和50mL0.55mol·L-1氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,则:盐酸质量m1=50g,氢氧化钠溶液质量m2=50g。近似认为混合溶液的比热容c=4.18J·(g·℃)-1,所以中和反应放出的热量是:Q=(m1+m2)×c×(t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ。 第十八页，共34页。一、热化学方程式的书写(shūxiě)及注意事项1.书写(shūxiě)“三”步骤第十九页，共34页。2.书写热化学方程式的注意事项(1)注意标明物质的聚集状态:方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s),不用标“↑”或“↓”,水溶液用aq表示(biǎoshì)。(2)注意注明必要的反应条件:焓变与温度和压强等测定条件有关,所以书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强(298K、101kPa时,可不注明)。(3)注意明确化学计量数的含义:化学计量数只表示(biǎoshì)该物质的物质的量,不表示(biǎoshì)分子个数或原子个数,因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。第二十页，共34页。(4)注意ΔH的单位及符号:ΔH的单位是J·mol-1或kJ·mol-1,ΔH只能写在化学方程式的右边,表示正向反应的焓变。ΔH<0表示为放热反应;ΔH>0则表示为吸热反应。(5)注意同一反应中化学计量数与ΔH数值的对应关系:化学方程式中各物质的化学计量数加倍(jiābèi),则ΔH的数值也加倍(jiābèi);若反应逆向进行,则ΔH改变符号,但绝对值不变。特别提示热化学方程式书写中的常见错误:物质聚集状态的标注错误、ΔH的正负及单位书写错误、热量数值与化学方程式中化学计量数不对应等。第二十一页，共34页。二、中和热的测定1.实验装置 如图所示的简易装置可用来测定中和反应的反应热: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,两杯口相平,可使盖板把杯口尽量盖严,从而减少热量损失。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的(mùdì)。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。第二十二页，共34页。注意:(1)环形玻璃搅拌棒的作用:匀速搅拌,使溶液混合均匀。实验中不能用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,因为铜丝易导热,使热量损失较大。(2)泡沫塑料板(或碎纸条(zhǐtiáo)、碎泡沫塑料)的作用:保温隔热、减少实验过程中热量损失。(3)不能用同一个量筒测量盐酸和NaOH溶液的体积。因为量筒内的酸会与碱发生反应而使热量散失。(4)酸、碱混合时,要把烧杯中的NaOH溶液快速倒入量热计中而不能缓缓倒入,若动作迟缓,将会使热量损失而使误差增大。第二十三页，共34页。2.实验产生误差的原因(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或少于50mL都会造成误差)。(2)温度(wēndù)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)测酸后的温度(wēndù)计未用水清洗便立即去测碱的温度(wēndù),致使热量损失而引起误差。3.实验结论所测得的三次中和反应的反应热相同。第二十四页，共34页。4.实验
分析
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溶液中所发生的反应均为H++OH-H2O。由于三次实验中所用溶液的体积相同,溶液中H+和OH-的浓度(nóngdù)相同,因此三次反应的反应热也是相同的。第二十五页，共34页。热化学方程式的正误判断【例题(lìtí)1】由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放出241.8kJ的热量,1g水蒸气转化为液态水放出2.45kJ的热量,则下列热化学方程式书写正确的是( )解析:放热反应ΔH为“-”,C、D错误;1mol水蒸气转化为相同条件下的1mol液态水时要放出kJ的热量(rèliàng),可求出ΔH为kJ·mol-1,B错误,故选A项。答案:A第二十六页，共34页。点拨判断热化学方程式正误的“三看”“一看”ΔH的符号是否正确(根据反应是放热还是吸热);“二看”物质(wùzhì)的聚集状态是否正确(根据题中表述);“三看”ΔH的数值是否正确(根据反应热与化学计量数的对应关系)。第二十七页，共34页。热化学方程式的应用【例题2】在一定条件(tiáojiàn)下,氢气和丙烷燃烧的热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)2.H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1C3H8(g)+5O2(g)3.CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2220kJ·mol-15mol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( )∶∶∶∶1第二十八页，共34页。答案(dáàn):B第二十九页，共34页。与中和热有关的实验探究【例题3】50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过(tōngguò)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:第三十页，共34页。(1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 。 (2)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值(shùzí) (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (3)实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”),所求中和热 (填“相等”或“不相等”),简述理由: 。 (4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值(shùzí)会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 第三十一页，共34页。解析:(1)碎泡沫塑料的作用为减少实验过程中的热量损失。(2)不盖硬纸板会损失部分热量,故所测结果偏小。(3)由中和热概念可知,中和热是以生成(shēnɡchénɡ)1mol水为标准的,而与酸碱的用量无关。(4)由于弱酸弱碱的中和反应放出热量的同时,还有弱酸弱碱的电离吸热,所以用氨水代替NaOH溶液反应测得的中和热数值偏小。答案:(1)减少实验过程中的热量损失(2)偏小(3)不相等 相等 因为中和热是指在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成(shēnɡchénɡ)1molH2O所放出的热量,与酸和碱的用量无关(4)偏小第三十二页，共34页。点拨解答本题的关键是首先要明确实验的原理、“量热器”的组成(zǔchénɡ)以及造成实验误差的原因,然后按实验步骤进行分析和判断。第三十三页，共34页。内容(nèiróng)总结第一节 化学反应与能量的变化。化学反应过程中,不仅有物质的变化,还有能量的变化。当ΔH为“+”或ΔH>0时,为吸热反应。当ΔH为“-”或ΔH<0时,为放热反应。实验时,先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度,求其平均温度t1,两溶液混合充分反应后,读取混合液温度t2。(2)注意注明必要的反应条件:焓变与温度和压强等测定条件有关,所以(suǒyǐ)书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强(298K、101kPa时,可不注明)第三十四页，共34页。
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