内容正文:
1.1.1 反应热 焓变
1. 能从体系和环境的角度认识反应热的概念
2. 能解释中和反应反应热的测定原理
3. 能根据实验中测定的数据计算反应热
学习目标
喜迎化学老师上课
化学反应的过程,既是物质的转化过程,
也是化学能与热、电、光等其他形式能量的转化过程,
在反应过程中遵循着质量守恒定律和能量守恒定律。
热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式
那我问你
常见放热反应:
常见吸热反应:
1.活泼金属和酸或水的反应
2.所有的燃烧反应及缓慢氧化反应
4.酸碱中和反应
3.大多数化合反应
5.铝热反应
6.工业合成氨、氨的催化氧化
7.过氧化氢分解
复习回顾
1.大多数分解反应
2.某些以C、CO、H2为还原剂的反应
3.固态铵盐与碱的反应
如 Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl
4.C+CO2===2CO
高温
5.C+H2O(g)===CO + H2
高温
注意:吸热反应、放热反应与反应是否需要加热等条件没有直接联系
反应热与焓变
1.认识体系与环境
以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例
被研究的物质系统称为体系(又称为系统)
(1)体系:
与体系相互影响的其他部分称为环境;
(2)环境:
体系
体系
反应物:
生成物:
发生的反应:
HCl、NaOH
HCl+NaOH=NaCl+H2O
NaCl+H2O
环境
环境:盛溶液的试管和
溶液之外的空气
环境
热量
热量
体系与环境之间存在物质交换或能量交换
热量:
因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量
2.反应热
等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热
【注意】
等温:指化学反应发生后,使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度,即反应前后体系的温度相等
热传递
符号: Q
单位: kJ/mol
反应热与焓变
化学反应过程中为什么会产生反应热?
为什么有的化学反应放热,有的吸热?
各种物质都具有能量,物质的组成、结构与状态不同,所具有的能量也不同
在一个化学反应中,
反应物的总能量与生成物的总能量也是不同的
反应热与焓变
3. 内能 焓与焓变
(1)内能
体系内物质的各种能量的总和,符号为U,
受温度、压强、物质的聚集状态等影响
能量越低,物质越稳定
在科学研究和生产实践中,化学反应通常是在等压条件下进行的
为描述等压条件下的反应热,科学上引入的一个与内能有关的物理量
(2) 焓
焓是物质所具有的能量,符号为H,单位是kJ·mol-1
(3) 焓变
在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变
符号为△H,单位是kJ·mol-1
宏观认识反应热
反应物总焓 > 生成物总焓
焓(H)
反应进程
反应物
生成物
ΔH <0
该反应为放热反应
< 0
ΔH = H(生成物) - H(反应物)
ΔH 越小,放出热量越多
反应物总焓 < 生成物总焓
焓(H)
反应进程
反应物
生成物
ΔH >0
该反应为吸热反应
ΔH = H(生成物) - H(反应物)
> 0
ΔH越大,吸收热量越多
焓变是生成物的总焓与反应物的总焓之差
ΔH = H(生成物) - H(反应物)
反应热与焓变
4. 焓变与放热反应、吸热反应的关系
放热反应
反应体系对环境放热
体系的焓减小
△H为“-”
即:ΔH < 0
吸热反应
△H为“+”
ΔH > 0
反应体系向环境吸热
体系的焓增加
【例1】在250C和101 kPa下,1 molH2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量,则该反应的反应热为_______________
ΔH= - 184.6 kJ/mol
【例2】在250C和101 kPa下,1 mol C与1 mol H2O(g)反应,生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的热量,则该反应的反应热为_______________
ΔH= + 131.5 kJ/mol
ΔH = H(生成物) - H(反应物)
例1 由图分析,下列说法正确的是( )。
D
A.和 两个反应吸收或放出的热量不等
B.
C.具有的焓高于和 具有的焓的总和
D.,则
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例2 甲烷与 可用于制备合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)
。完全反应吸收 的热量,图中
能表示该反应过程中的能量变化的是( )。
B
A. B. C. D.
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微观认识反应热
化学反应的本质:
旧化学键断裂和新化学键形成
断裂化学键吸收能量
形成化学键释放能量
从微观角度来看
化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
键能:在25 ℃,101 kPa下,1mol 气态分子解离成气态原子所吸收的能量
用符号 E 表示,单位为 kJ.mol-1
在相同条件下,由原子形成1 mol化学键时所放出的能量与
断开1 mol相同化学键所吸收的能量是相等的。
键形成,释放能量
键断裂,吸收能量
436 kJ/mol
436 kJ/mol
微观认识反应热
用键能计算焓变
Q吸收 = 436 + 243 = 679 kJ/mol
Q释放 = 431 × 2 = 862 kJ/mol
ΔH=679-862= -183 kJ/mol
ΔH = Q吸收 - Q放出
以 H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) 为例
该反应为放热反应
实验测得:ΔH=−184.6 kJ/mol
坐标图上定量表示H2+Cl2=2HCl反应过程中的能量变化
反应进程
能量
H2+Cl2
断1 mol H-H键吸收436 kJ
断1 mol Cl-Cl键吸收242 kJ
2HCl
2H+2Cl
形成2 mol H-Cl键释放2×431 kJ即862 kJ能量
△H= -183kJ/mol
微观认识反应热
用键能计算焓变
微观认识反应热
该反应为放热反应
ΔH = Q吸收 - Q释放 < 0
若反应物总键能 < 生成物总键能
若反应物总键能 > 生成物总键能
该反应为吸热反应
ΔH = Q吸收 - Q释放 > 0
焓变是反应物总键能与生成物总键能之差
ΔH = E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)
= E(反应物断键吸收的的总能量)-E(生成物成键释放的总能量)
微观认识反应热
物质能量、键能与稳定性的关系:
键能越大,破坏该化学键需要的能量越高,该化学键越难断裂,所以物质越稳定,物质总焓值越小
【例题】C(石墨 s) = C(金刚石 s) ΔH = +1.9kJ/mol,
石墨、金刚石哪个更稳定?试分析物质稳定性与键能的关系。
金刚石
石墨
∆H > 0,吸热反应,
石墨键能大,总能量低,更稳定。
【归纳总结】
恒压条件下的反应热即为焓变,符号△H,单位kJ/mol
本质原因:
宏观
认识
反应前后内能的变化
ΔH=H(生成物总焓)-H(反应物总焓)
微观
认识
主要原因:
化学键的断裂与形成
ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)
=E(反应物断键吸收的的总能量)-E(生成物成键释放的总能量)
放热反应
ΔH<0,符号为“-”
吸热反应,
ΔH > 0,符号为“+”
例3 和 在一定条件下能发生反应
,其焓变为
。已知:、、 均大于零。
下列说法不正确的是( )。
B
A.反应物的总能量高于生成物的总能量
B.断开和所需能量大于断开 所需能量
C.断开所需能量约为
D.向密闭容器中加入和,充分反应后放出的热量小于
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例4 通常人们把断开 某化学键(气态物质)所消耗的最低能量看成该化学键的键
能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热。
化学键
键能/ 200 946 436 431
三氯化氮可以与氢气反应: ,估算生成
的 _________________。
[解析] 反应物的键能之和-生成物的键能之和,即 。
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热能综
合利用
工艺条
件优化
反应热应用
理论
分析
反应热估算
键能估算
能耗
……
给吸热反应加热;
给放热反应及时转移热量;
热能循环利用。
研究反应热的意义
及时转移反... text has been truncated due to evaluation version limitation.
1.下列反应属于吸热的化合反应的是( )。
C
A. B.
C. D.
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2.下列关于 的说法正确的是( )。
B
A.反应过程中,消耗的反应物越多, 越大
B.图示可以表示硫酸与氢氧化钠的反应
C. 越大,说明反应放出的热量越多
D.能量变化如图所示的化学反应为吸热反应, 的
符号为“ ”
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4.化学清洗剂 是一种温室气体,在大气中的寿命可长达740年之久。以下是几种化
学键的键能(通常人们把断裂 化学键需要的能量看成该化学键的键能):
化学键
键能/ 941.7 154.8 283.0
下列说法正确的是( )。
C
A.过程 放出能量
B.过程 吸收能量
C.反应,生成放出 的热量
D. 吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成,仍可能发生化学反应
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