化学反应与能量(高中化学选修4)

第一节化学反应与能量的变化一、放热反应和吸热反应1.化学反应的过程ClClHHHHClCl++HClHCl键断裂键断裂旧键断裂，新键形成，原子重新组合形成新物质。吸收能量破坏旧键，新键形成释放能量，生成物能量与反应物能量产生了差异。①物质变化过程②能量变化过程2.放热反应小规律①反应物能量总和大于生成物能量总和的反应属于放热反应。②旧键断裂吸收能量小于新键形成释放能量的反应是放热反应。能量反应物生成物过渡状态放热反应过程E2E1E3放出热量（或释放能量）的反应叫做放热反应。燃烧、中和反应等都是放热反应。吸收热量（或吸收能量）的反应叫做吸热反应。许多分解反应属于吸热反应。小规律①反应物能量总和小于生成物能量总和的反应属于吸热反应。②旧键断裂吸收能量大于新键形成释放能量的反应是吸热反应。能量吸热反应过程生成物反应物过渡状态E1E2E33.吸热反应特别提醒化学反应是吸热还是放热，只与反应物和生成物能量相对大小有关，而与反应发生的条件无关。当化学反应过程中吸收或释放的能量以热量表现出来时就称为反应热。反应热用符号△H表示，单位为kJ/mol。小知识①严格讲，△H表示焓变。焓是与体系的内能、体积以及压强有关的一个物理量。恒压条件的化学反应，其热效应等于焓变。②反应热(△H)=E吸－E放=E总(生成物)－E总(反应物)4.反应热特别提醒1.反应放出的热量或反应吸收的热量都叫反应热。2.对于同一个反应，反应热的大小主要与反应物的物质的量有关，同时也与反应物和生成物的状态有关。【讨论】结合△H=E总(生成物)－E总(反应物)，以及放热反应、吸热反应过程的能量变化，总结出△H的符号与放热反应、吸热反应的关系：能量反应物生成物放热反应过程能量吸热反应过程生成物反应物①当△H为“+”(即△H0)时，表示反应②当△H为“－”(即△H0)时，表示反应小结①化学反应过程包括物质变化和能量变化两个过程②当化学反应过程中吸收或释放的能量以热量表现出来时就称为反应热。反应热用符号△H表示，单位为kJ/mol。③释放能量的反应叫放热反应。放热反应是反应物能量总和大于生成物能量总和的反应。④吸收能量的反应叫吸热反应。吸热反应是反应物能量总和小于生成物能量总和的反应。⑤放热反应中△H0（即△H的符号为“－”）；吸热反应中△H0（即△H的符号为“+”）。⑥要注意：反应热的符号与反应发生的条件无关；反应热的大小与物质的状态有关。1.下列说法正确的是（）A.物质发生化学变化都伴随着能量变化B.任何反应中的能量变化都表现为热量变化C.伴有能量变化的物质变化都是化学变化D.即使没有物质的变化，也可能有能量的变化练习2.生成物总能量高于反应物总能量的是（）A.碳酸钙受热分解B.乙醇燃烧C.NaOH溶液与盐酸反应D.氧化钙溶于水3.下列说法正确的是（）A.加热才能发生的反应肯定是吸热反应B.吸热反应必需加热才能发生C.放热反应不需要加热即可发生D.正反应放热的可逆反应，其逆反应一定吸热5.某反应的反应过程如图所示。下列说法正确的是（）A.E1、E2、E3都能表示该反应的反应热B.该反应为吸热反应C.该反应的生成物能量总和比反应物能量总和大D.该该反应的反应热(△H)符号为“+”4.一定属于放热反应的是（）A.氧化还原反应B.化合反应C.分解反应D.反应物能量总和小于生成物能量总和的反应能量反应物生成物过渡状态E2E1E3二、热化学方程式用以表示反应物的量与反应热的关系的化学方程式叫做热化学方程式。200℃101kPaH2(g)＋I2(g)2HI(g)△H=－14.9kJ/mol例如：读作：1mol氢气与1mol碘蒸气在200℃、101kPa条件下反应生成2molHI气体，放出14.9kJ的热量。或：1mol氢气与1mol碘蒸气在200℃、101kPa条件下反应生成2molHI气体的反应热为－14.9kJ/mol。思考：相同条件下，反应生成1molHI气体放出的热量为，反应热为。答案－7.45kJ/mol7.45kJ想一想：如图，①为H2燃烧生成气态水的反应过程，②为H2燃烧生成液态水的反应过程。（1）试比较两个反应放出热量的大小（2）试比较两个反应的反应热的大小Q2Q1能量生成物反应物1molH2(g)0.5molO2(g)1molH2O(l)1molH2O(g)①②反应过程例题：在25℃、101kPa时，1g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量。请写出反应的热化学方程式。①写出反应化学方程式，同时注明所有物质的状态书写步骤：2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)②计算2molH2燃烧放出的热量和反应热③完成热化学方程式2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)△H=－571.6kJ/mol设2molH2燃烧放出的热量为Q，反应热为△Hm(H2)＝2mol×2g/mol＝4gQ＝(4g÷1g)×142.9kJ＝571.6kJ△H=－571.6kJ/mol①需指明温度和压强(25℃、101kPa时常省略)②需注明物质聚集状态③需写出反应热④化学计量数只表示物质的量（可以是分数），不能表示分子数⑤反应条件、“↓”、“↑”等内容一般不写①物质的状态——影响反应热数值②反应热数值——与化学计量数成正比③反应热符号——放热为“－”，吸热为“+”④反应热单位——kJ/mol【讨论】比较热化学方程式与一般化学方程式的差别【讨论】书写热化学方程式应当注意的问题中和热的测定（实验）在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol水时的反应热叫做中和热。1.中和热的概念例：H+(aq)＋OH－(aq)＝H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol2.测定原理①酸碱中和反应放出热量使混合液温度升高②根据温度升高值近似计算反应放出的热量（Q）Q=m(混合液)·c·Δt(质量×比热容×温度变化)=[m(酸)+m(酸)]×0.418kJ/(g.℃)×(t2－t1)③结合生成水的量即可算出中和热（ΔH）Qn(H2O)ΔH=－3.实验过程观看录像实验步骤：①组装仪器（如图）；②分别量取50mL0.5mo1·L-1的盐酸和50mL0.55mo1·L-1NaOH溶液，记录起始温度t1；③酸、碱混合，搅拌，测量混合液最高温度t2；④重复实验2-3次，取t2平均值；⑤计算△H。温度计硬纸板碎泡沫塑料环形玻璃搅拌器中和热的几点说明①必须是酸和碱的稀溶液②要以生成1mol水为标准，不能以酸或碱的量为标准③中和热与酸、碱无关，是确定的一个值(-57.3kJ/mol)④中学范围内仅限于强酸和强碱小结：1.表示反应物的量与反应热的关系的化学方程式叫做热化学。热化学方程式与一般化学方程式的差别有：①需指明温度和压强(25℃、101kPa时常省略)②需注明物质聚集状态(s、g、l、aq等)③需写出反应热(±QkJ/mol)④化学计量数只表示物质的量(可以是分数)，不能表示分子数⑤反应条件、“↓”、“↑”等内容一般不写2.中和热是指在稀溶液中酸与碱反应生成1mol水时的反应热，其值为-57.3kJ/mol。中和热是反应热的一个特例。理解中和热应注意：①必须是酸和碱的稀溶液②要以生成1mol水为标准，不能以酸或碱的量为标准③中和热与酸、碱无关，是确定的一个值(-57.3kJ/mol)④中学范围内仅限于强酸和强碱3.中和热的测定步骤为：测量反应温度的变化→计算放出的热量→求出中和热。1.以下叙述正确的是（）A．热化学方程式能表示生成物的量与反应热的关系B．1mol酸与1mol碱恰好中和的反应热叫做中和热C．酸与碱中和生成1mol水所放出的热量一定等于57.3KJD．同一个反应的反应热大小与反应条件、各物质的聚集状态、以及反应的途径等因素都有密切的关系2.在中和热的测定实验中，会使实验结果偏大的操作是（）A．不用碎泡沫塑料，直接在一个烧杯中进行实验B．不用大小两个烧杯(中间填有碎泡沫塑料)，改用保温杯进行实验C．温度计不准确，读数始终有1℃左右的误差D．量取50mL0.50mol/L盐酸时俯视读数，量取50mL0.55mol/LNaOH时平视读数课堂练习5.在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂H2O2，当它们混合时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量的液态H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65KJ的热量。写出N2H4与H2O2反应的热化学方程式。3.已知H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=―184.6kJ·mol-1，则反应HCl(g)＝12H2(g)+12Cl2(g)的△H为（）A．+184.6kJ·mol-1B．―92.3kJ·mol-1C．-369.2kJ·mol-1D．+92.3kJ·mol-14.其他条件相同，①比较1mol硫蒸气或1mol硫粉燃烧生成1molSO2放出热量的大小；②比较1molC燃烧生成1molCO或1molCO2放出热量的大小。N2H4(l)+2H2O2(l)＝N2(g)+4H2O(g)△H=－641.625kJ/mol