文档介绍：化学选修4化学反应与原理
专题1 化学反应与能量变化
第一单元化学反应中的热效应
一、化学反应的焓变
1、反应热与焓变
(1)反应热:化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。
(2)焓变(ΔH):在恒温、恒压条件下,化学反应过程中吸收或放出的热量称为化学反应的焓变。符号: △H,单位:kJ/mol
2、放热反应和吸热反应:
(1)放热反应:在化学反应过程中,放出热量的反应称为放热反应(反应物的总能量大于生成物的总能量)
吸热反应:在化学反应过程中,吸收热量的反应称为吸热反应(反应物的总能量小于生成物的总能量)
化学反应过程中的能量变化如图:
放热反应ΔH为“—”或ΔH<0 吸热反应ΔH为“+”或ΔH >0
∆H=E(生成物的总能量)- E(反应物的总能量)
∆H=E(反应物的键能)- E(生成物的键能)
(3)常见的放热反应:1) 所有的燃烧反应 2) 酸碱中和反应
3) 大多数的化合反应 4) 金属与酸的反应
5) 生石灰和水反应 6) 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等
常见的吸热反应:1) 晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl 2) 大多数的分解反应
3)以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应 4)铵盐溶解等
注意:1)化学反应时放热反应还是吸热反应只取决于反应物和生成物总能量的相对大小,与反应条件(如点燃、加热、高温、光照等)和反应类型无关;
2)物质的溶解过程也伴随着能量变化:NaOH固体溶于水明显放热;硝酸铵晶体溶于水明显吸热,NaCl溶于水热量变化不明显。
3、化学反应过程中能量变化的本质原因:
化学键断裂——吸热化学键形成——放热
4、热化学方程式
定义:能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。
意义:既能表示化学反应过程中的物质变化,又能表示化学反应的热量变化。
书写化学方程式注意要点:
热化学方程式必须标出能量变化。
热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态(g,l,s分别表示固态,液态,气态,水溶液中溶质用aq表示)
热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。
热化学方程式中的化学计量数可以是整数,也可以是分数,不表示分子个数,表示对应物质的物质的量。
各物质系数加倍,△H加倍;反应逆向进行,△H改变符号,数值不变。
△H的单位为kJ/mol,它并不是指1mol反应物或是生成物,可以理解为“每摩尔反应”。如:
﹒mol-1
是指每摩尔反应——“2molH2(g)和1molO2(g)完全反应生成2molH2O(l)”的焓变。
5、总结:热化学方程式与普通化学方程式的比较
热化学方程式
普通化学方程式
反应式
﹒mol-1
方程式意义
表示反应及反应的吸热放热
仅表示反应
化学计量数
表示物质的量,可以是整数或分数
可以表示物质的量或微粒个数,只能是整数,不能是分数
ΔH
右端有表示能量变化的ΔH
没有此项
反应条件
不用标明反应条件、“↑”、“↓”等
需标明各种反应条件如点燃,光照、高温等
物质的状态
必须标明反应物、生成物的聚集状态,如g,l,s
不标明反应物、生成物的聚集状态
二、反应热的测量与计算:
1、中和热概述:
(1)定义:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应,生成1mol(l)水时的反应热叫做中和热。
(2)中和热的表示:H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l);△H=-。
(3)要点
条件:”稀溶液”一般是指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于1 mol/L的溶液,因为若酸、碱浓度较大,混合时会产生溶解热,而影响中和热的测定。
反应物:(强)酸与(强)碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。
中和热是以生成1mol液态水所放出的热量来定义的,因此在书写中和热的热化学方程式时,就以生产1mol H2O为标准来配平其余物质的化学计量数。如表示稀NaOH和稀硫酸的中和反应的热化学方程式:
﹒mol-1
中和反应的实质是H+和OH-化合生成 H20,若反应过程中有其他物质(如沉淀等)生成,这部分反应热也不在中和热内。
放出的热量:
2、中和热的测量:
(1)仪器:量热计。
量热计由内、外两个筒组成,外筒的外壁盖有保温层,盖上有温度计和搅拌器。
或者:大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)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。
试剂: mol/L 盐酸、 mol/L NaOH溶液。
(2) 实验原理:测定含x mol HCl的稀盐酸与