化学反应与能量的变化(最新)

引言我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有能量变化热能电能光能能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。那么化学反应中能量到底怎样变化问题：化学反应过程中为什么会有能量的变化？（用学过的知识回答）一、反应热焓变氢原子和氢原子分开时，化学键怎么变？能量怎么变化？（多/少）从哪来？到哪去？稳定性怎样变化？化学键的变化与能量的变化有什么关系？回忆HHHH回忆氢原子和氢原子靠近时，化学键怎么变？能量怎么变化？多了？少了？从哪来？到哪去？化学键的变化与能量的变化有什么关系？思考H2O（l）H2O（g）物质的变化常伴随着能量变化结论液态水变成气态水时，能量是如何变化的？能否从微观角度解释能量变化的原因？化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成物的分子的过程。旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量。而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化。化学反应中能量产生的原因：键能：断开1mol某化学键所需要的能量或形成断开1mol某化学键所放出的能量。HClHClHHHHClClClCl++436kJ/mol243kJ/mol431kJ/mol观察下列示意图：试计算：吸收的能量和放出的能量相等吗？能量差到哪里去了？实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出184.6kJ的热量，从微观角度应如何解释？679kJ862kJ吸收总能量放出总能量反应热的计算：△H=679kJ/mol—862kJ/mol=–183kJ/mol1、定义：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热，又称为“焓变”。2、符号：∆H3、单位：KJ/mol（1）反应体系的能量降低（即放热反应），则∆H为“－”；（2）反应体系的能量升高（即吸热反应），则∆H为“＋”；即：当△H为“－”（∆H0）时，为放热反应当△H为“＋”（∆H0）时，为吸热反应4、规定：通过此图大家还能发现这反应热，∆H有什么规律？我们可以发现：其实∆H＝E（生成物的总能量）－E（反应物的总能量）∆H＝E（反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量）－E（生成物分子化学键形成时所释放的总能量）我们认识了反应热，那么怎样书写表示化学反应热的化学方程式？例1：1molC与1molH2O(g)反应失成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H=_________kJ/mol。例2：拆开lmolH—H键、lmolN－H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2生成NH3的反应热为，1molH2生成NH3的反应热为。＋131.5-92KJ/mol-30.6KJ/mol二、学会热化学方程式的书写什么是热化学方程式？表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫做热化学方程式请看以下两个例子，再思考！问题：热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。意义：通过以上两个例子，说明一下热化学方程式与一般的化学方程式的书写有什么不同？（1）书写热化学方程式要注明反应的温度和压强，（为什么？）而常温、常压可以不注明，即不注明则是常温、常压。（2）标出了反应物与生成物的状态：固体—s，液体—l，气体—g；（为什么要标出？）（3）写出了反应热，还注明了“＋”，“－”（4）方程式中的计量系数可以是整数也可以是分数。问题：反应物和生成物前的系数它代表了什么？在方程式中∆H它表示了什么意义？∆H它的值与什么有关系？热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，表示对应物质的物质的量。∆H（kJ/mol）它表示每摩尔反应所放出的热量，∆H它的值与方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量数不同时，其∆H不同。例题1、当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl，放出184.6KJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)∆H=-184.6KJ/mol而这些书写也是对的写出下列反应的热化学方程式1、1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO(g)，需吸收68kJ的热量；2、2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出314kJ热量；3、1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。4、4gCO在氧气中燃烧生成CO2，放出9.6kJ热量，写出CO燃烧的热化学方程式。5、已知(1)H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g)ΔH1=akJ/mol(2)2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH2=bkJ/mol(3)H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)ΔH3=ckJ/mol(4)2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH4=dkJ/mol则a、b、c、d的关系正确的是。A、ac0B、bd0C、2a=b0D、2c=d0C6、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=–572kJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);H=–890kJ/mol由1mol氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。2066KJ7.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)ΔH=-571.6kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-2220kJ/mol5mol氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和甲烷的体积比为A、1:3B、3:1C、1:4D、1:1解：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为3：1x+y=5(571.6/2)(x)+2220y=3847V(H2):V(C3H8)=n(H2):n(C3H8)=3.75:1.25=3:1x=3.75moly=1.25mol实践活动中和反应反应热的测定中和热：稀的强酸与强碱发生中和生成1mol液态H2O时所放出的热量。本节课，我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。Q=mc△t①Q：中和反应放出的热量。m：反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。△t：反应前后溶液温度的差值。我们如何得到上述数据呢？m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c需要查阅，△t可用温度计测出反应前后的温度相减得到。［问］酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？量出它们的体积，再乘以它们的密度即可Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）②本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50mL，它们的浓度分别为0.50mol/L和0.55mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为4.18J/（g·℃)已知V酸=V碱=50mL。c酸=0.50mol/Lc碱=0.55mol/L。ρ酸=ρ碱=1g/cm3c=4.18J/（g·℃）请把以上数据代入式②,得出Q的表示式。其中热量的单位用kJ。得出结果。Q=0.418（t2－t1）kJ③思考：③式表示的是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？③式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其ΔH为“－”。中和热是稀的酸、碱中和生成1mol水的反应热，而50mL0.50mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L氢氧化钠反应后生成的水只有0.025mol，故③式表示的也不是中和热。［问题］该反应的中和热应怎样表示呢？△H=－0.418(t2－t1)0.025KJ/mol实验步骤：1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。中和热的测定然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。2.用一个量筒最取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。3.用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。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高温度，记为终止温度，记入下表。实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量？若用HCl过量行吗？酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。为了保证0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol/LNaOH溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量，亦可。5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。［议一议］你所测得的数据是否为57.3kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。可能的原因有：1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50mL或小于50mL都会造成误差）2.温度计的读数有误。3.实验过程中有液体洒在外面。4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。实验原理：Q=cm△t①Q:中和反应放出的热量。m:反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。△t：反应前后溶液温度的差值。Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）实验名称中和反应反应热的测定②V酸=V碱=50mL。c酸=0.50mol/Lc碱=0.55mol/Lρ酸=ρ碱=1g/cm3c=4.18J/（g·℃）Q=0.418（t2－t1）kJ③实验步骤误差分析△H=－0.418(t2－t1)0.025KJ/mol实验目的：测定强酸与强碱反应的反应热学习重点：中和反应反应热的测定原理和方法实验用品大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）温度计、量筒（50mL）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。0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液1.我们利用什么原理来测定酸、碱反应的反应热（也称中和热）呢？2.中和热与反应热是否相同？它们之间有什么区别和联系？不同；它们都是指化学反应放出的能量，但中和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol水时的反应热。任何一个化学反应发生所放出的热量都叫反应热，但却不一定是中和热。［问题］讨论下列问题：1.本实验中若把50mL0.50mol/L的盐酸改为50mL0.50mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？2.若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？答案：1.会有所变