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1、第一章 化学反应与能量,第一节 化学反应与能量的变化,从物质的角度:,有新物质生成,从微粒的角度:,原子重新组合的过程,从化学键的角度:,旧键的断裂和新键的形成,从能量的角度:,释放或贮存能量的过程,化学反应的本质,一、焓变 反应热,1、反应热,恒(等)压过程:反应前后压强不变,体积改变敞口、针筒、活塞,在化学反应过程中放出或吸收的热量,恒(等)容过程:反应前后体积不变,压强改变密闭容器、体积不变容器,2、焓变,焓:热力学状态函数。,焓变:在一定条件下(恒压)的反应热生成物与反应物的焓值差,焓变符号:H,焓变单位:kJ/mol,测量条件:恒压下,一般为敞口容器中,“+”:吸热,环境对体系做功自
2、身能量增加“-”:放热,体系对环境做功自身能量减少,3、反应热产生的原因,从物质所具有的能量角度,反应物的总能量生成物的总能量,生成物的总能量反应物的总能量,H0,H0,放热反应:,吸热反应:,-183 kJ/mol(理论值),H= -184.6 kJ/mol(实验值),H=,化学键断裂吸热 化学键形成放热,从化学键的角度,4、常见吸热反应与放热反应,放热反应,放出热量的化学反应。H 为“-”或H 0,常见的吸热反应: 大多数分解反应 某些金属氧化物的还原反应 C+CO2 C+H2O Ba(OH)28H2O+NH4Cl,已知拆开1mol H2中的化学键要吸收436 kJ的能量,拆开1mol O
3、2中的化学键要吸收496 kJ的能量,形成水分子中的1mol HO键要放出463 kJ的能量,试说明 2H2+ O2 = 2H2O中的能量变化。,练习,H=-484kJ/mol,1、1molC与1molH2O(g)反应生成lmol CO(g)和1mol H2(g),需要吸收131.5kJ的热量,该反应的反应热为H= kJ/mol。,2、拆开 lmol HH键、lmol NH键、lmolNN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则1mol N2生成NH3的反应热为 ,1mol H2生成NH3的反应热为 。,131.5,-92KJ/mol,-30.7KJ/mol,练 习,二、热化学
4、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。,热化学方程式书写要点,需注明反应的温度和压强,如在25、101KPa下进行的反应,可不注明温度和压强,应注明反应物和生成物的状态,气体用g;液体用l;固体用s;溶液用aq,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H1=-Q1kJ/mol 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H2=-Q2kJ/mol,化学计量数表示物质的量,而不是分子个数。,化学计量数可以是整数,可以是分数。,化学计量数与H成正比,当化学计量数不同时,其H不同,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l),,H=-285.8kJ/mol,右端标注热量数值和符号,H:
5、吸热用“+”,放热用:“-”。,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),H=-571.6kJ/mol,1、已知在25,101kpa下,1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量,表示上述反应的热化学方程式正确的是 AC8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g) H=-48.40 kJmol-1 BC8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1) H=-5518 kJmol-1 CC8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1) H=+5518 kJmol-1 DC8H18(1)+25/2O2(g)=8
6、CO2(g)+9H2O(1) H=-48.40 kJmol-1,B,2、1克甲烷在空气中燃烧,恢复常温下测得放出热量55.625KJ,试写出热化学方式。,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=- 890 kJ/mol,3、常温下14克CO在足量氧气中充分燃烧, 放出141.3KJ热量,写出该热化学方程式。,CO(g) + 1/2O2(g)=CO2(g) H=- 282.6 kJ/mol,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),H1=-Q1kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l),H2=-Q2kJ/mol,4、比较Q1和Q2的大小、 H1和H2的大小,Q
7、1Q2,H1 H2,注意:热量比较比数值, H比较带符号,练:比较Q1Q2的大小、H1 H2的大小,S(g)+O2(g)=SO2(g) H1=- Q1 kJ/mol S(s)+O2(g)=SO2(g) H2=- Q2 kJ/mol,Q1Q2,H1 H2,注意:,对于可逆反应, 当反应逆向进行时,其反应热与正反应的数值相等,符号相反。,其反应热是指反应物完全转变成生成物放出或吸收的热量。,6、已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5 kJ/mol 要获得1000kg热量,需燃烧多少克碳?,30.5g,备用: 已知:S(s)+O2(g)=SO2(g) H=- 290.6 kJ/m
8、ol 求1.6g硫燃烧成为SO2气体,放出多少热量?,14.53kJ,三、中和反应反应热的测定,1、中和热,酸与碱反应生成1mol H2O时释放的热量称中和热。,数值:稀溶液中,强酸和强碱中和时 H= -57.3kJ/mol,2、中和反应反应热的测定,原理:Q=mct,仪器及药品,实验步骤,实验步骤:,a、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,以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的,如上图所示。该实验也可在保温杯中
9、进行。,b、用一个量筒量取50mL 0.5mol/L盐酸, 倒入 小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记录。 把温度计上的酸用水冲洗干净。,c、用另一个量筒量取50mL 0.55mol/L氢氧化钠,并用温度计测量氢氧化钠的温度,记录。,d、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中,并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒在外面),盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确量取混合溶液的最高温度,记为终止温度,记录。,e、重复实验步骤24三次,如何提高中和热测定的准确度呢?,增强保温、隔热措施,减少实验过程中热量的损失。 不断搅动,使热量分散均匀 使用稀酸溶液和稀碱溶液,减少
10、溶解热的干扰 使用强酸和强碱溶液,减少电离热效应的干扰,第一章 化学反应与能量,第二节 燃烧热 能源,若2.6 g 乙炔(C2H2,气态)完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放热130 kJ。则乙炔燃烧的热化学方程式为:,C2H2(g) 5/2O2 (g) = 2CO2 (g) H2O(l)H=1300 kJ/mol,2C2H2 (g) 5O2 (g) = 4CO2(g)2H2O(l) H=2600 kJ/mol,反应热,燃烧热,中和热,。,溶解热,一、燃烧热,1、定义,101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。,例子:CH4(g)+2O2 (g)
11、 =CO2 (g) +2H2O (l)H=-890.3kJ/mol890.31kJ/mol就是甲烷的燃烧热,2、注意问题:,研究内容:放出的热量(H0,单kJ/mol),研究条件:25、 101 kPa,反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化物。,燃烧物的物质的量:1 mol, CO2(g) H2O(l) SO2(g),如:C HS,一些物质燃烧热,1、能否根据式子 1/2CH4(g)+O2 (g) =1/2CO2 (g) +H2O(l) H=-445.15kJ/mol 认为甲烷的燃烧热是445.15kJ/mol?,2、已知:,2H2( g ) + O2 ( g) = 2H2O ( l ) H=
12、 - 571.6 kJ/mol H2( g ) +1/2 O2 ( g) = H2O ( g ) H= - 241.8 kJ/mol 求氢气的燃烧热。,答:H=-285.8 kJ/mol,练习,2、请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式。,C(石墨s)+ O2(g)= CO2(g) H= -393.5 kJ/molC(金刚石s)+ O2(g)= CO2(g) H= -395.0 kJ/mol,因为石墨与金刚石的晶体结构不同,其具有的能量也不相同,石墨与金刚石的燃烧热为什么不相同?,燃烧热与中和热的区别与联系,放热反应,H0 , 单位 kJ/mol,1mol可燃物,可能是1mol也可以是0.5
13、mol(不限),不限量,H2O 1mol,1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同的物质燃烧热不同,酸碱中和生成1molH2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为57.3kJ/mol,二、能源,1、能源定义,2、能源种类,3、我国现阶段能源构成,4、能源研究热点课题,练习,1、下列性质中,能说明乙醇宜作燃料的是 燃烧时发生氧化反应 充分燃烧的产物不污染环境 乙醇是一种再生能源 燃烧时放出大量的热,A. B. C. D. ,D,2、1.5g火箭燃料二甲基肼(CH3NHNHCH3)完全燃烧,放出50kJ热量,则二甲基肼的燃烧热为:,A.1000kJ/mol B.1500kJ/m
14、ol C.2000kJ/mol D.3000kJ/mol,C,3.家用液化气中主要成分是丁烷,当10kg 丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时,放出热量5105kJ。 写出丁烷燃烧的热化学方程式。,第一章 化学反应与能量,第三节 化学反应热的计算,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H1=241.8kJ/mol,已知: H2O(g)=H2O(l) H= 44kJ/mol 是否可以求出氢气的燃烧热?,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H2=H1+H= 285.8kJ/mol,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H2=285.8kJ/mol,上式中的H1是否表示氢气的燃烧
15、热?,一、盖斯定律,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。,条条大路通罗马,CO(g),C(s),CO2(g),已知 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2=-283.0kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5kJ/mol求算C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=?,C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=? CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2=-283.0kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5kJ/mol,方法: 写出目标方程式;,确定“中间产物”(要消去的物质);,变换方程式, H要同时变化,然后用消元法逐一消去“中间产物”;,得到目标方程式并进行相应的运算。,