化學反應與能量

化學反應的實質(zhì)是反應物化學鍵的斷裂和生成物化學鍵的形成,，化學反應過程中伴隨著能量的釋放或吸收,。

一,、焓變  反應熱  

  1、化學反應的反應熱

　　(1)反應熱的概念：

　　當化學反應在一定的溫度下進行時,，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此溫度下的熱效應，簡稱反應熱。用符號Q表示,。

　　(2)反應熱與吸熱反應、放熱反應的關系,。

　　Q＞0時，反應為吸熱反應,；Q＜0時，反應為放熱反應,。

　　(3)反應熱的測定

　　測定反應熱的儀器為量熱計,，可測出反應前后溶液溫度的變化,，根據(jù)體系的熱容可計算出反應熱，計算公式如下：Q＝－C(T2－T1)式中C表示體系的熱容,，T1、T2分別表示反應前和反應后體系的溫度,。實驗室經(jīng)常測定中和反應的反應熱,。 

2,、化學反應的焓變

　　(1)反應焓變

　　物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì)，可以用稱為“焓”的物理量來描述,，符號為H，單位為kJ·mol-1,。

　　反應產(chǎn)物的總焓與反應物的總焓之差稱為反應焓變,，用ΔH表示,。

　　(2)反應焓變ΔH與反應熱Q的關系。

　　對于等壓條件下進行的化學反應,，若反應中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能，則該反應的反應熱等于反應焓變,，其數(shù)學表達式為：Qp＝ΔH＝H(反應產(chǎn)物)－H(反應物)。

 (3)焓變(ΔH)的意義：在恒壓條件下進行的化學反應的熱效應

（1）.符號： △H（2）.單位：kJ/mol 

     (4) 產(chǎn)生原因：化學鍵斷裂——吸熱      化學鍵形成——放熱

    (5)反應焓變與吸熱反應,，放熱反應的關系：

　　ΔH＞0,，反應吸收能量,，為吸熱反應。

　　ΔH＜0,，反應釋放能量，為放熱反應,。

　　(6)反應焓變與熱化學方程式：

　　把一個化學反應中物質(zhì)的變化和反應焓變同時表示出來的化學方程式稱為熱化學方程式，如：H2(g)＋O2(g)＝H2O(l),；ΔH(298K)＝－285.8kJ·mol－1

下表中的數(shù)據(jù)是破壞1 mol物質(zhì)中的化學鍵所消耗的能量(kJ)：

1． 反應2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)是放熱(填“吸熱”或“放熱”)反應，這說明2 mol H2(g)和1 mol O2(g)具有的能量比2 mol H2O(g)具有的能量高(填“高”或“低”),。斷裂反應物中化學鍵吸收的能量小于(填“大于”或“小于”)形成生成物中化學鍵放出的能量。

2． 請用圖示表示出2 mol H2(g)與1 mol O2(g)生成2 mol H2O(g)的反應過程,。

3． 根據(jù)表中數(shù)據(jù)，寫出H2(g)與O2(g)完全反應生成H2O(g)的熱化學方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－484 kJ·mol－1,。

4． 若已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1，則表示H2燃燒熱的熱化學方程式為H2(g)＋21O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1,。

☆ 常見的放熱反應：① 所有的燃燒反應         ② 酸堿中和反應 

③ 大多數(shù)的化合反應       ④ 金屬與酸的反應 

⑤ 生石灰和水反應         ⑥ 濃硫酸稀釋,、氫氧化鈉固體溶解等

☆ 常見的吸熱反應：① 晶體Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl             ② 大多數(shù)的分解反應 

③ 以H2、CO,、C為還原劑的氧化還原反應    ④ 銨鹽溶解等

有下列變化：①H2在Cl2中燃燒　②碳酸鈣分解　③鋁熱反應　④酸堿中和反應　⑤緩慢氧化　⑥Na2CO3水解　⑦NaOH固體溶于水　⑧鐵和稀H2SO4反應　⑨Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反應　⑩工業(yè)合成氨

1． 屬于放熱反應的有：①③④⑤⑧⑩,，這些反應的進行，實現(xiàn)了化學能向熱能的轉(zhuǎn)變,。

2． 屬于吸熱反應的有：②⑥⑨，這些反應的進行,，實現(xiàn)了熱能向化學能的轉(zhuǎn)變。

二,、熱化學方程式

　　書寫熱化學方程式應注意以下幾點：

　?、倩瘜W式后面要注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)：固態(tài)(s),、液態(tài)(l)、氣態(tài)(g),、溶液(aq),。

　?、诨瘜W方程式后面寫上反應焓變ΔH，ΔH的單位是J·mol－1或 kJ·mol－1,，且ΔH后注明反應溫度,。

③熱化學方程式中物質(zhì)的系數(shù)加倍,，ΔH的數(shù)值也相應加倍。反應逆向進行,，△H改變符號,，數(shù)值不變

    ④熱化學方程式中的化學計量數(shù)可以是整數(shù),，也可以是分數(shù)

    ⑤熱化學反應方程式要指明反應時的溫度和壓強。

三,、燃燒熱

1．概念：25 ℃，101 kPa時,，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量。燃燒熱的單位用kJ/mol表示,。

※注意以下幾點：

①研究條件：101 kPa

②反應程度：完全燃燒,，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。

③燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol

④研究內(nèi)容：放出的熱量,。（ΔH<0，單位kJ/mol）

四,、中和熱

1．概念：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應而生成1mol H2O,，這時的反應熱叫中和熱,。

2．強酸與強堿的中和反應其實質(zhì)是H+和OH-反應,，其熱化學方程式為：

H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l)    ΔH=－57.3kJ/mol

3．弱酸或弱堿電離要吸收熱量,，所以它們參加中和反應時的中和熱小于57.3kJ/mol。

4．中和熱的測定實驗

 五,、蓋斯定律

　　1、蓋斯定律

　　對于一個化學反應,，無論是一步完成,，還是分幾步完成,，其反應焓變一樣,，這一規(guī)律稱為蓋斯定律。

　　2,、利用蓋斯定律進行反應焓變的計算,。

　　常見題型是給出幾個熱化學方程式,，合并出題目所求的熱化學方程式,，根據(jù)蓋斯定律可知,，該方程式的ΔH為上述各熱化學方程式的ΔH的代數(shù)和。

1． 已知：

A．CH3OH(g)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－192.9 kJ·mol－1

B．H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ·mol－1

請寫出32 g的CH3OH(g)完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式_______________,。

答案　CH3OH(g)＋23O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－280.9 kJ·mol－1

2． 化學鍵的鍵能是指氣態(tài)原子間形成1 mol化學鍵時釋放的能量,。如H(g)＋I(g)===H—I(g)　ΔH＝－297 kJ·mol－1,，即H—I鍵的鍵能為297 kJ·mol－1，也可以理解為破壞1 mol H—I鍵需要吸收297 kJ的熱量,。一個化學反應一般有舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成,。如下表是一些鍵能數(shù)據(jù)(kJ·mol－1)：

由熱化學方程式H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJ·mol－1，并結(jié)合表中數(shù)據(jù)可推知一個化學反應的反應熱(設反應物,、生成物均為氣態(tài))與反應物和生成物的鍵能之間的關系是____________,。由熱化學方程式2H2(g)＋S2(s)===2H2S(g)　ΔH＝－224.5 kJ·mol－1和表中數(shù)據(jù)可計算出1 mol S2(s)氣化時將______(填“吸收”或“放出”)________kJ的熱量,。

答案　化學反應的反應熱等于反應物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差　吸收　4.5