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1、化学反应与能量化学反应与能量化学反应原理化学反应原理1知识系统总览一、化学反应与能量变化一、化学反应与能量变化 234(2)特征：既有特征：既有_生成，又有生成，又有_的变化。的变化。(1)实质：实质：_断裂和断裂和_形成。形成。旧键旧键新键新键新物质新物质能量能量HH + ClCl吸收能量吸收能量2H + 2Cl2H + 2Cl放出能量放出能量2 HCl 吸收能量吸收能量放出能量，所以化学变化总是伴随放出能量，所以化学变化总是伴随着能量变化。着能量变化。化学反应的实质与特征化学反应的实质与特征一、化学反应中的能量变化一、化学反应中的能量变化5放热反应与吸热反应的比较放热反应与吸热反应的比较键
2、能越大，能量越低，越稳定键能越大，能量越低，越稳定. .6二、反二、反 应应 热热反应物和生成物本身反应物和生成物本身物质的状态物质的状态1、含义：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为含义：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为_ _，单位是，单位是_。许多反应的反应热可通过实验测定许多反应的反应热可通过实验测定测量仪器：测量仪器：量热计量热计2、影响因素、影响因素H H kJmolkJmol1 1 7D D 8 解析解析 A A项，气态水变成液态水放出热量，但属于物理变项，气态水变成液态水放出热量，但属于物理变化；化；B B项，该反应的项，该反应的H H0 0，是吸热反应；，是吸热反应；C
3、 C项，未告诉断裂化项，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放热反应；学键吸收的能量，无法判断该反应是吸热反应还是放热反应；D 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。应。 9(2).比较反应热的大小：比较反应热的大小：已知：已知：C(石墨，石墨，s)+O2(g)=CO2(g)，H=-393.5kJ/molC(金刚石，金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)，H=-395.0kJ/mol问：金刚石和石墨谁更稳定？问：金刚石和石墨谁更稳定？3、应用、应用(1).判断物质的稳定性：判断物质的稳定性：C(石墨
4、石墨,s) C(金刚石金刚石,s) H= +1.5kJ/mola.同一反应物质状态不同同一反应物质状态不同b.两个有联系的不同反应两个有联系的不同反应E(s)E(l) H212 S(g)+O2(g)=SO2(g)； H1 S(S)+O2(g)=SO2(g)； H2例例2、在同温、同压下，比较下列反应放出、在同温、同压下，比较下列反应放出热量热量 H1、 H2的大小的大小两式数量相同，两式数量相同，S由固态由固态吸收热量转化为吸收热量转化为气态，再氧化燃烧生成气态，再氧化燃烧生成SO2。其放出热量。其放出热量的的总和小于由气态总和小于由气态S直接燃烧所放出的热直接燃烧所放出的热量量 H1 H21
5、3 C(S)+1/2O2(g)=CO(g)； H1 C(S)+O2(g)=CO2(g)； H2例例3、在同温、同压下，比较下列反、在同温、同压下，比较下列反应应 H1、 H2的大小的大小固态固态C氧化为氧化为CO，释放出热量，释放出热量H1，CO是气体是气体燃料，和燃料，和O2反应生成反应生成CO2，又释放热量，又释放热量H3，两，两次释放热量的总和次释放热量的总和H1 H3，等于固态，等于固态C氧化氧化为气态为气态CO2释放的热量释放的热量H2 ， H1 H214H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)； H1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g)； H2状态相同，但数量后式
6、仅是前式的一半，释状态相同，但数量后式仅是前式的一半，释放的热量也应是前式的一半，放的热量也应是前式的一半，例例4、在同温、同压下，比较下列反应、在同温、同压下，比较下列反应 H1、 H2的大小的大小 H1 H215三、重要的反应热三、重要的反应热燃烧热燃烧热1.概念：概念：在在101kPa时，时，1mol物质完全燃烧生成物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热该物质的燃烧热 2.单位：单位：kJ/mol(1)燃烧的物质必须为燃烧的物质必须为:1mol(2)完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧是是指指物物质质中中下下列列元元素素完完全全转转 变
7、变 成成 对对 应应 的的 物物 质质 ： CCO2，HH2O(l)，SSO2等。等。(3)燃烧热通常由实验测得燃烧热通常由实验测得3.注意：注意：164.表示的意义：表示的意义： 例如例如:C的燃烧热为的燃烧热为393.5kJmol，表示，表示:在在101kPa时时1molC完全燃烧放出完全燃烧放出393.5kJ的热量。的热量。 燃燃烧烧热热是是以以1mol物物质质完完全全燃燃烧烧放放出出的的热热量量来来定定义义的的，因因此此在在书书写写它它的的热热化化学学方方程程式式时时，应应以以燃燃烧烧1mol物质为标准物质为标准来配平其余物质的系数。例如：来配平其余物质的系数。例如：C8H18(g)+
8、25/2O2（g） 8CO2（g）十）十 9H2O(l)；H5518kJmolC8H18的燃烧热为的燃烧热为5518kJmol。17四、重要的反应热四、重要的反应热中和热中和热在在稀稀溶溶液液中中，酸酸跟跟碱碱发发生生中中和和反反应应而而生生成成1molH2O，这时的反应热叫中和热。，这时的反应热叫中和热。1.概念：概念：条件：条件：反应物：反应物：生成物及物质的量：生成物及物质的量：放出的热量：放出的热量：稀溶液稀溶液酸与碱酸与碱（中学阶段只讨论（中学阶段只讨论强酸强酸与与强酸强酸中和）中和）生成生成1mol的的H2OH573kJmol。2.注意：注意：如果浓度偏大，则溶液中阴、阳离子间的相
9、互牵制作用就大，表如果浓度偏大，则溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，表观电离度就会减小，这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部观电离度就会减小，这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补偿未电离分子的离解热，造成较大误差分来补偿未电离分子的离解热，造成较大误差(偏低偏低)。若用弱酸代替强酸，或用弱若用弱酸代替强酸，或用弱 碱代替强碱，因中和过程中碱代替强碱，因中和过程中弱电弱电解质电离吸热解质电离吸热，会使测得中和热的数值，会使测得中和热的数值偏低偏低。18燃烧热与中和热的区别和联系燃烧热与中和热的区别和联系放热反应放热反应H0单位：单位：kJ/mol1mol燃料燃料可能是可能是1mol
10、,也可能也可能是是0.5或或1/3mol等等不限量不限量生成的水为生成的水为1mol1mol物质完全燃烧物质完全燃烧时放出的热量；不时放出的热量；不同物质，燃烧热不同物质，燃烧热不同同生成生成1mol水时放出水时放出的热量；不同强酸的热量；不同强酸强碱的中和热大致强碱的中和热大致相同，均约为：相同，均约为：57.3kJ/mol19练习：练习：1下列热化学方程式中下列热化学方程式中 H的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是（ ） AH2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）；）； H=-184.6kJ/mol BCH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）；）
11、； H=- 802.3kJ/mol C2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；）； H=-571.6kJ/mol DCO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）；）； H=-283kJ/molD202.下列有关中和热的说法不正确的是下列有关中和热的说法不正确的是 （ ）A、在稀溶液里酸与碱反应，生成、在稀溶液里酸与碱反应，生成1molH2O放出的热量，叫中和热放出的热量，叫中和热B、1mol硫酸与硫酸与1molBa(OH)2完全中和所放出的热量为中和热完全中和所放出的热量为中和热C、书书写写中中和和热热的的热热化化学学方方程程式式应应以以生生成成1molH2O(l)为为标标准准来来配配平平 其
12、余物质的化学计量数其余物质的化学计量数D、醋醋酸酸(aq)与与氢氢氧氧化化钠钠(aq) 反反应应的的反反应应热热为为Ha kJ/mol， 则则a 57.3B21五、热化学方程式五、热化学方程式表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式。表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式。1.概念：概念：(1) (1) 注明各物质的注明各物质的聚集状态聚集状态聚集状态聚集状态。( (气：气：g g，液：，液：l l，固：，固：s) s)(2) H“-”(2) H“-”，为放热反应，为放热反应，H“+”H“+”为吸热反应为吸热反应(3) (3) 需注明反应的需注明反应的温度和压强温度和压强温度和压强温度和压强，若
13、不注明温度和压强，一，若不注明温度和压强，一般指般指25250 0C ,1.0110C ,1.01105 5PaPa(4)(4)系数只表示系数只表示物质的量物质的量物质的量物质的量，可以是，可以是整数、小数或分数整数、小数或分数整数、小数或分数整数、小数或分数。(5) (5) 系数必须与反应热相对应。系数必须与反应热相对应。3.书写热化学方程式注意事项书写热化学方程式注意事项2.意义意义:溶液：溶液：aqaq不仅表示化学反应中的物质变化，还表示化不仅表示化学反应中的物质变化，还表示化学反应中的能量变化。学反应中的能量变化。例：例：2H2（g）+ O2 （g）= 2H2O （l）；）； H 57
14、1.6 kJ/mol22热化学方程式与普通方程式的比较热化学方程式与普通方程式的比较；H 483.6 kJ/mol、小数。、小数。23B B 24C C 25SiHSiH4 4(g)(g)2O2O2 2(g)=SiO(g)=SiO2 2(s)(s)2H2H2 2O(l) O(l) H H1520.0 kJmol1520.0 kJmol1 1TiOTiO2 2(s)(s)2Cl2Cl2 2(g)(g)2C(s)=TiCl2C(s)=TiCl4 4(l)(l)2CO(g) 2CO(g) H H81 kJmol81 kJmol1 1 2627D D 28六、有关热化学方程式的计算六、有关热化学方程式
15、的计算主要方法：主要方法：（1）根据反应物和生成物的总能量计算）根据反应物和生成物的总能量计算 H=E生成物生成物-E反应物反应物。（2）依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的）依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算能量变化计算H=化学键断裂吸收的能量化学键断裂吸收的能量-化学键形成释放的能量化学键形成释放的能量=E(键能键能)反应物反应物 - E(键能键能)生成物生成物（3）根据热化学方程式的计算）根据热化学方程式的计算反应热与反应物各物质的物质的量成正比。反应热与反应物各物质的物质的量成正比。29（4）根据盖斯定律的计算）根据盖斯定律的计算相同相同 始态、终态始
16、态、终态 H H1 1H H2 2 3031321641.0 kJmol1641.0 kJmol1 1 解题技巧解题技巧 利用盖斯定律进行计算时，无论是利用盖斯定律进行计算时，无论是“相加相加”还还是是“相减相减”，都以将无关物质，都以将无关物质“消去消去”为基本目的。为基本目的。33C C 34 例例 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：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 ) ; H 571.6 kJ/molC3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H2O ( l ) ; H 222
17、0 kJ/mol 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和氢气和丙丙烷的体积比为烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1解法解法1 ：设设H2、C3H8的物质的量分别为的物质的量分别为x，y x + y = 5 (571.6/2)(x) + 2220y = 3847 V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1求混合物的组成求混合物的组成 x = 3.75 moly = 1.25 mol选选 B35方法方法2 ：1mol H2 燃烧放热燃烧放热 571
18、.6kJ/2 = 285.8 kJ答：氢气和丙烷的体积比为答：氢气和丙烷的体积比为 3：1 1mol C3H8燃烧放热燃烧放热 2220 kJ 1mol 混合气混合气 燃烧放热燃烧放热 3847kJ/5 = 769.4 kJH2 285.8C3H4 2220769.41450.6483.631 例例 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：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 ) ; H 571.6 kJ/molC3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H2O ( l ) ; H 2220
19、kJ/mol 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和氢气和丙丙烷的体积比为烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1求混合物的组成求混合物的组成36方法方法3 ：( 巧解巧解-估算法估算法）5mol 混合气中，混合气中，C3H8 物质的量必小于物质的量必小于2mol，H2 的物质的量必大于的物质的量必大于3mol。 2mol C3H8 燃烧放热燃烧放热 4440 kJ, 超过总放热量超过总放热量 3847 kJn (H2) : n (C3H8) 必大于必大于 3 : 2选选 B 例例 在一定条件下，
20、氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：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 ) ; H 571.6 kJ/molC3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H2O ( l ) ; H 2220 kJ/mol 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和氢气和丙丙烷的体积比为烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1372测量装置测量装置套烧杯简易量热计。套烧杯简易量热计。383操作步骤操作步骤(1)量取量取50 mL
21、 0.50 molL1的盐酸，倒入小烧杯中，的盐酸，倒入小烧杯中，测定其温度，记作测定其温度，记作tHCl，然后将温度计上的酸用水冲洗，然后将温度计上的酸用水冲洗干净。干净。(2)用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，溶液，测定其温度，记作测定其温度，记作tNaOH。(3)先将温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，然后先将温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，然后把量筒中的把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中溶液一次倒入小烧杯中(注意不要洒注意不要洒到外面到外面)，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液并准确读取，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
22、高温度，记作混合溶液的最高温度，记作t终终。(4)重复上述实验两次，取测量所得数据的平均值作为重复上述实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。计算依据。(5)根据实验数据计算：根据实验数据计算：394注意事项注意事项(1)碱液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和。碱液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和。(2)操作时动作要快目的是尽量减少热量的损失。操作时动作要快目的是尽量减少热量的损失。(3)实验中若使用了弱酸或弱碱，会使测得中和热的数实验中若使用了弱酸或弱碱，会使测得中和热的数值偏小。值偏小。40【典例探究】【典例探究】 50 mL 0.50 molL1盐酸与盐酸与50 mL 0.55 mo
23、lL1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反溶液在如图所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即可计算中和应。通过测定反应过程中所放出的热量即可计算中和热。热。回答下列问题：回答下列问题：(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是玻璃用品是_。(2)烧杯间填满纸屑的作用是烧杯间填满纸屑的作用是_。(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值热数值_。(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“无影响无影响”)环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒减少实验过程中的热量损失减少实验过程中的热量损失偏小偏小41(4)实验中改用
24、实验中改用60 mL 0.50 molL1盐酸跟盐酸跟50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量放出的热量_(填填“相等相等”或或“不相等不相等”)，所求中，所求中和热和热_(填填“相等相等”或或“不相等不相等”)，简述理由：，简述理由：_。(5)用相同浓度和体积的氨水代替用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会验，测得的中和热的数值会_ (均填均填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“无影响无影响”)不相等不相等相等相等因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成因为中和热是指酸跟碱发生
25、中和反应生成1 mol H2O所放出的热量，与酸碱的用量无关所放出的热量，与酸碱的用量无关偏小偏小42能源的分类能源的分类 从能源的原有形态是否改变的角度从能源的原有形态是否改变的角度分为分为 自然界现存的自然界现存的一次能源一次能源一次能源一次能源: 由一次能源加工转化而成的由一次能源加工转化而成的二次能源二次能源二次能源二次能源:此此外外，能能源源还还可可分分为为燃燃燃燃料料料料能能能能源源源源和和非非非非燃燃燃燃料料料料能能能能源源源源，常常常常规规规规能源能源能源能源和和新能源新能源新能源新能源等。等。从从能能源源能能否否循循环环再再生生角角度度，可可将将能能源源分分为为可可可可再再再
26、再生生生生能能能能源源源源和和不不不不可可可可再再再再生生生生能能能能源源源源。煤煤、石石油油是是古古代代动动植植物物经经长长期期地地质质运运动动作作用用形形成成的的，这这是是不不可可再再生生能能源源；像像太太阳阳能能、风风力力、或从绿色植物中制取的酒精等，是可再生能源。或从绿色植物中制取的酒精等，是可再生能源。煤、石油、天然气、水力、太阳能煤、石油、天然气、水力、太阳能 如：煤气、液化气、汽油、煤油、酒精、电能等。如：煤气、液化气、汽油、煤油、酒精、电能等。43使用化石燃料的利弊及新能源的开发使用化石燃料的利弊及新能源的开发矿物燃料、植物燃料、气体燃料及新型燃料矿物燃料、植物燃料、气体燃料及
27、新型燃料燃料种类：燃料种类：（1 1）重要的化石燃料：）重要的化石燃料：煤、石油、天然气。煤、石油、天然气。（2 2）煤作燃料的利弊问题：）煤作燃料的利弊问题：煤煤是是重重要要的的化化工工原原料料，把把煤煤作作燃燃料料简简单单烧烧掉掉太太可可惜惜，应应该该综综合利用。合利用。煤煤直直接接燃燃烧烧时时产产生生SOSO2 2等等有有毒毒气气体体和和烟烟尘尘，对对环环境境造造成成严严重重污污染。染。煤煤作作为为固固体体燃燃料料，燃燃烧烧反反应应速速率率小小，热热利利用用效效率率低低，且且运运输输不方便。不方便。可可以以通通过过清清洁洁煤煤技技术术，如如煤煤的的液液化化和和气气化化，以以及及实实行行烟
28、烟气气净净化化脱脱硫硫等等，大大大大减减少少燃燃煤煤对对环环境境造造成成的的污污染染，提提高高煤煤燃燃烧烧的的热热利用率。利用率。44（3 3）燃料充分燃烧的条件：）燃料充分燃烧的条件：要有足够的空气；要有足够的空气；（1）木材：）木材：可以采用多种形式来灭火；可以采用多种形式来灭火； （2）活活泼泼金金属属：不不能能用用水水、不不能能用用二二氧氧化化碳碳等等来来灭灭火火；因因为为水、二氧化碳与活泼金属都会反应，从而加剧燃烧；水、二氧化碳与活泼金属都会反应，从而加剧燃烧；（3）带电物质：）带电物质：不能用水，否则易出人命事故；不能用水，否则易出人命事故；（4）油油料料：可可以以采采用用切切断断
29、油油源源、实实物物覆覆盖盖、隔隔绝绝空空气气、爆爆炸炸堵绝等方式来灭火。堵绝等方式来灭火。 跟空气有足够大的接触面。跟空气有足够大的接触面。灭火的方法灭火的方法45调整和优化能源结构，降低化石燃料在能源调整和优化能源结构，降低化石燃料在能源结构中的比率。结构中的比率。最有希望的新能源是最有希望的新能源是太阳能、太阳能、燃料电池燃料电池、风、风能地热能、海洋能和能地热能、海洋能和氢能氢能等等。这些新能源的特点是：这些新能源的特点是：资源丰富、经济，资源丰富、经济， 有些可以再生，为再生能源，有些可以再生，为再生能源， 对环境没有污染或污染少。对环境没有污染或污染少。（4 4）新能源的开发：）新能源的开发：46Thank you!47
