1、第1节选择性必修1 化学反应原理【联想质疑】 通常情况下，化学反应中能量的转化主要是化学能与热能之间的转化。在一定条件下，一个反应释放或吸收的热量是一定的。那么，如何定量地描述一个化学反应释放或吸收的热能呢？用什么方法可以准确地测量一个化学反应释放或吸收热量呢？通过理论方法能够计算出化学反应释放或吸收的热量吗？一、化学反应的反应热1.概念当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热，通常用Q表示。单位kJmol-1或Jmol-1约定：反应吸热时Q取正值 反应放热时Q取负值2.量热计用于测定反应热的仪器温度计：测定反应前后溶液温度变化搅拌器：使反
2、应充分进行，体系的温度均匀外筒的作用：保温内筒的作用：反应容器Q=-C(T2-T1)式中：C表示溶液及量热计的热容 T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度资 料 在 线 在不发生化学反应和物质聚集状态不变的条件下，物质吸收热量，温度每升高1K时所吸收的热量称为该物质的热容。热容用符号C表示，其单位为JK-1。 纯物质的热容与其质量成正比。单位质量的物质的热容称为该物质的比热容，简称比热。单位kJK-1kg-1。常温下，液态水的比热4.18 kJK-1kg-1=-cm(T2-T1 )活动探究测定中和反应的反应热利用简易量热计按照下列步骤可测得室温下中和反应的反应热。1.向量热计内筒加入1.0
3、mol/L的盐酸100mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1。2.向250mL的烧杯中加入1.0mol/L的NaOH溶液100mL，调节其温度，使之与量热计中盐酸的温度相同。3.快速将烧杯中的碱溶液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。4.近似的认为溶液的比热等于水的比热，根据溶液升高的数值计算此中和反应的反应热。用同样的方法分别测定KOH溶液与盐酸反应、NaOH溶液与硝酸反应的反应热。所测得的上述三个中和反应的反应热相同吗？你能说出其中的原因吗所测得的上述三个中和反应的反应热相同吗？你能说出其中的原因吗?实验仪器：实验仪器：简易量热计简易量热计( (烧
4、杯、温度计、环形玻璃搅拌棒烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒) )、量筒量筒在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧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中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如图所示。拌棒通过，如图所示。保温隔热、减少保温隔热、减少实验过程中实验过程中热量损失热量损失3.中和热在在稀溶液稀
5、溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H1mol H2 2O O，这时的反应热，这时的反应热叫做叫做中和热中和热。稀溶液稀溶液。（强）酸与（强）碱强）酸与（强）碱。不包括不包括离子在水溶液中的生成热、电解质离子在水溶液中的生成热、电解质电离的电离的吸热吸热所伴随的热效应。所伴随的热效应。生成生成1mol1mol水水，中和反应的实质是，中和反应的实质是H H+ +和和OHOH- -化合生成化合生成 H H2 2O O，若反应过程中有，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。中和热：强酸与强碱中和热：强酸与强
6、碱 57.3 kJ mol57.3 kJ mol-1-1二、化学反应的内能变化与焓变1.内能概念：内能是体系内物质所含各种微观粒子的能量的总和。内能的大小与物质的种类、数量、聚集状态、体系的温度、压强等有关符号U内能的变化可以写作U=U（反应产物）-U（反应物）若U（反应产物）U（反应物），则反应吸收能量；若U（反应产物）0 吸热反应H0 放热反应3.热化学方程式在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中物质的变化物质的变化和反应的焓变焓变同时表示出来。例如：在298K时，1molH2（g）和0.5molO2(g)反应生成1molH2O（l）放出285.8kJ热量，此反应的热化学反应方程式可
7、写为：2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H(298K)=-571.6kJmol-1 思考：下列热化学方程式的含义？在在298K298K时，时，2molH2molH2 2（g g）和）和1molO1molO2 2(g)(g)反应生成反应生成2molH2molH2 2O O（l l）放出）放出571.6kJ571.6kJ热量。热量。注意：热化学方程式中的系数只表示其物质的量，可以是整数也可是分数。要指明反应的温度和压强。若无特别说明，则温度298K，压强101kPa，。各物质的状态要标明，气体-g ,液体-l，固体-s,溶液-aq。热化学方程式后面空一格标注H，若为放热反应H为“-”，若
8、为吸热反应H为“+” H的单位是kJmolkJmol-1-1， 其数值与热化学方程式的系数相对应，若系数扩大n倍，则H的数值也扩大n倍；若反应逆向进行，则H改变符号，但数值的绝对值不变。三、反应焓变的计算思考： 目前人们已知的化学反应不计其数，而每个反应的焓变又不尽相同，如果每个的焓变都要经过实验测定，工作量之大可想而知。另外由于受条件的限制，有些反应的焓变很难测定。能否利用一些已知反应的焓变来计算其他反应的焓变呢？盖斯定律1.定义一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是一样。此定律称为盖斯定律。注意：一般实验室进行的反应大多是在等压除体积功之外没有其他功产生的，此时化学反应的反应热就是该反应的焓变。2.特点在给定条件下，一个化学反应的焓变只取决于反应体系的始态和终态，与反应途径无关。始态终态acbHH2H1H3H4H53.应用例：已知在298K时下列反应焓变的数据：能源1.定义在自然界中，能为人类提供能量的物质或物质运动统称为能源。2.种类太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、化石燃料等。摩尔燃烧焓1.定义：某物质的摩尔燃烧焓是指在一定反应温度和压强条件下，1mol纯物质完全氧化为同温度下的指定产物时的焓变，并指定物质中含有的氮元素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2O(l)、碳元素氧化为CO2(g)
