内容正文:
化学反应原理
目 录
第一章 化学反应的热效应
第二章 化学反应速率与化学平衡
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第四章 化学反应与电能
思考
为什么化学反应的过程会伴随着能量变化?
决定某化学反应吸收/释放能量的因素是什么?
反应物与生成物总能量大小关系
反应物总能量 > 生成物总能量,释放能量
反应物总能量 < 生成物总能量,吸收能量
化学反应本质:旧键断裂、新键形成。
放热反应
吸热反应
反应前后体系能量变化
反应物总能量 > 生成物总能量
反应物总能量 < 生成物总能量
复习
放热反应:
吸热反应:
酸碱中和、燃烧反应(与氧气的反应)、金属与酸、活泼金属与水、CaO与水、Na2O2与水/CO2 、铝热反应等
化学能
热能
Ba(OH)2 与NH4Cl、HCl与NaHCO3、C与CO2等
?如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢?
1. 体系(系统)与环境
体系:研究的对象。
环境:体系以外的其他部分。
体系
孤立体系
敞开体系
封闭体系
既无物质交换,又无能量交换
既有物质交换,又有能量交换
无物质交换,有能量交换
一、反应热 焓变
2.反应热(热效应)
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的能量(热量),成为化学反应的热效应,简称反应热。
?反应热如何测定?
一、反应热 焓变
量热计
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3. 反应热的测定
Q = c·m·Δt
4. 焓(H)与焓变(ΔH)
焓是内能有关的物理量。
注:绝对值不可确定,与物质状态有关。
一定条件下,某化学反应的焓变( ΔH )就是终态与始态焓值的差。
4. 焓(H)与焓变(ΔH)
单位:kJ/mol
ΔH > 0为吸热反应, ΔH < 0为放热反应。
等压条件下:焓变=等压热效应
放热反应
吸热反应
反应前后体系能量变化
反应物总能量 > 生成物总能量
反应物总能量 < 生成物总能量
该反应的焓变:ΔH = -483.6kJ/mol
例如:常温常压下,2mol氢气与1mol氧气完全反应,放出483.6kJ能量。
?能否结合方程式把能量变化表示出来?
二、热化学方程式
表示参加反应物质的量和反应热(焓变)关系的化学方程式。
2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(l) ΔH = -483.6kJ/mol
每摩尔化学反应
H2 (g) + ½ O2 (g) = H2O(l) ΔH = -241.8kJ/mol
(1)注明反应条件:反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反
应是在25 ℃、101 kPa下进行的,可不注明。
(2)注明物质状态:常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。
(3)注意符号单位:ΔH应包括“+”或“-”、数字和单位(kJ·mol-1)。
(4)区别于普通方程式:一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
书写注意事项
(5)注意热化学方程式的化学计量数
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。
(6)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外,还要注明名称。
(7)可逆反应的焓变数值表示生成反应系数的生成物的焓变。
1.燃烧热
(1)概念:在101 kPa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。燃烧热的单位一般用kJ·mol-1表示。
燃烧热的限定词有恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等,其中的“完全燃烧”,是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物:C→ ,H→ ,S→ 等。
(2)表示的意义:例如C的燃烧热ΔH为-393.5 kJ·mol-1,表示在101 kPa时,1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ的热量。
CO2(g)
H2O(l)
SO2(g)
知识梳理
(3)书写热化学方程式:燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以燃烧 1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如:
C8H18(l)+ O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)
ΔH=-5 518 kJ·mol-1,即C8H18的燃烧热ΔH为-5 518 kJ·mol-1。
(4)燃烧热的计算:可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放=n(可燃物)×|ΔH|。
式中:Q放为可燃物燃烧反应放出的热量;n为可燃物的物质的量;ΔH为可燃物的燃烧热。
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