第一節(jié)化學反應與能量的變化

1、v相信大家都聽過這句名言：“給我一個支點和足夠長的杠桿，我可以撬動地球?！敝恢朗钦l說的呢？ 阿基米德推動人類社會進步的這個支點和杠桿是什么呢？推動人類社會進步的這個支點和杠桿是什么呢？對，能量就是推動人類進步的對，能量就是推動人類進步的“杠桿杠桿”！能量！能量使人類脫離了使人類脫離了“茹毛飲血茹毛飲血”的野蠻，進入繁的野蠻，進入繁華多姿的文明。化學反應所釋放的能量是現(xiàn)華多姿的文明。化學反應所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一（一般以熱和功的形代能量的主要來源之一（一般以熱和功的形式與外界環(huán)境進行能量交換）。所以，研究式與外界環(huán)境進行能量交換）。所以，研究化學反應中的能量變化，就顯得極為重要

2、?；瘜W反應中的能量變化，就顯得極為重要。v下面讓我們一同進入選修4 化學反應原理的學習一一個化學反應過程中，除了生成了新物個化學反應過程中，除了生成了新物質外，還有質外，還有能量變化能量變化熱能熱能電能電能光能光能當能量變化以熱能的形式表現(xiàn)時：當能量變化以熱能的形式表現(xiàn)時：化學反應化學反應放熱反應：例如放熱反應：例如吸熱反應：例如吸熱反應：例如燃料的燃燒燃料的燃燒中和反應中和反應金屬與酸反應金屬與酸反應大多數(shù)化合反應大多數(shù)化合反應C+COC+CO2 , 2 , H H2 2+CuO+CuOC+HC+H2 2O OBa(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O+NHO+NH4 4ClClCaCO

3、CaCO3 3高溫分解高溫分解大多數(shù)分解反應大多數(shù)分解反應我們知道：一個化學反應同時遵守質量我們知道：一個化學反應同時遵守質量 守恒定律和能量守恒，那么守恒定律和能量守恒，那么 一個反應中的質量與能量有一個反應中的質量與能量有 沒有關系呢？沒有關系呢？有有我們知道：我們知道：一個化學反應同時遵守質量守一個化學反應同時遵守質量守恒定律和能量守恒，那么一個反應中的質恒定律和能量守恒，那么一個反應中的質量與能量有沒有關系呢？量與能量有沒有關系呢？有有能量能量的釋放或吸收是以發(fā)生變化的的釋放或吸收是以發(fā)生變化的物質為基物質為基礎礎，二者密不可分，但以，二者密不可分，但以物質為主物質為主。能量的。能量的

4、多少多少則以反應物和產物的則以反應物和產物的質量為基礎質量為基礎。那么化學反應中能量到底怎樣變化那么化學反應中能量到底怎樣變化?第一節(jié)第一節(jié) 化學反應與能量的變化化學反應與能量的變化一、反應熱一、反應熱 焓變焓變問題：問題：化學反應過程中為什么會有能量的化學反應過程中為什么會有能量的變化？（用學過的知識回答）變化？（用學過的知識回答） 化學反應中的能量變化的原因：化學反應中的能量變化的原因：化學反應中的能量變化遵循化學反應中的能量變化遵循 ?；瘜W反應中的能量變化與反應物和生成物化學反應中的能量變化與反應物和生成物所具有的總能量有關。如果反應物所具有的所具有的總能量有關。如果反應物所具有的總能量

5、高于生成物所具有的總能量，在發(fā)生總能量高于生成物所具有的總能量，在發(fā)生化學反應時化學反應時 熱量；如果反應物所具有熱量；如果反應物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量，在發(fā)的總能量低于生成物所具有的總能量，在發(fā)生化學反應時生化學反應時 熱量；熱量；能量守恒定律能量守恒定律放出放出吸收(3)化學反應的實質就是反應物分子中化學化學反應的實質就是反應物分子中化學鍵斷裂，形成新的化學鍵，從新組合成生鍵斷裂，形成新的化學鍵，從新組合成生成成物的分子的過程。舊鍵斷裂需要物的分子的過程。舊鍵斷裂需要 ，新鍵形成需要新鍵形成需要 。而一般化學反應。而一般化學反應中，舊鍵的斷裂所吸收的總能量與新鍵形中，舊鍵的

6、斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所放出的總能量是不相等的，而這個差成所放出的總能量是不相等的，而這個差值就是反應中能量的變化。所以化學反應值就是反應中能量的變化。所以化學反應過程中會有能量的變化。過程中會有能量的變化?？聪旅娴睦涌聪旅娴睦游漳芰课漳芰糠懦瞿芰糠懦瞿芰?你從圖中發(fā)現(xiàn)了什么？你從圖中發(fā)現(xiàn)了什么？ 1、 2、 3、HClHClHHHHClClClCl+436 kJ/mol243kJ/mol431 kJ/mol觀察下列示意圖：觀察下列示意圖：H HCl Cl 提供能量提供能量436kJ/mol 提供提供能量能量243kJ/molClHClH 釋放釋放能量能量431kJ/mol 釋放

7、釋放能能量量431kJ/mol 鍵斷裂鍵斷裂鍵斷裂鍵斷裂ClCl+HH+鍵鍵形形成成鍵鍵形形成成H HCl Cl吸收能量吸收能量436kJ/mol吸收能量吸收能量243kJ/mol共吸收總能量共吸收總能量679kJ/mol共放出總能量共放出總能量862kJ/mol 思考：該過程中反應體系總能量增加思考：該過程中反應體系總能量增加還是減少？還是減少？（該過程中反應體系的總能量減少（該過程中反應體系的總能量減少183kJ/mol）與）與實驗值實驗值184.6kJ/mol接近。接近。HHClClClHClHClHClH思考：圖思考：圖1 1、圖、圖2 2過程中反應體系的總能量過程中反應體系的總能量增

8、加還是減少？增加還是減少？生成物生成物反應物的反應物的總能量總能量生成物的生成物的總能量總能量能量能量能量能量生成物生成物反應物反應物圖圖1生生 成成 物物 的的 總能量總能量反應物反應物反反 應應 物物 的的總能量總能量圖圖2：一、焓變、反應熱一、焓變、反應熱 1、焓和焓變、焓和焓變焓焓(H)： 。 焓變焓變(H)：H = H生成物生成物H反應物反應物 (宏觀宏觀)是一個與內能是一個與內能(U)有關的物理有關的物理量量2、反應熱、反應熱定義：定義：特征定義特征定義: 、 。本質定義本質定義: 。 符號：符號： 。單位：單位：H的單位常用的單位常用 或或（ ）。）。測量：測量儀器叫測量：測量儀

9、器叫量熱計量熱計(許多化學反應許多化學反應的反應熱可以的反應熱可以通過實驗直接測得通過實驗直接測得)化學反應過程中所釋放或化學反應過程中所釋放或吸收的能量吸收的能量恒壓條件下的焓變恒壓條件下的焓變HkJ/molkJmol-1 反應熱產生的宏觀原因（宏觀討論）反應熱產生的宏觀原因（宏觀討論）能能量量能能量量反應物反應物反應物反應物生成物生成物生成物生成物反應過程（反應過程（I）反應過程（反應過程（II）思考：思考：I和和II哪個是放熱反應，哪個是吸熱反應？哪個是放熱反應，哪個是吸熱反應？反應熱產生的微觀原因（微觀討論）反應熱產生的微觀原因（微觀討論）請觀察請觀察P2頁圖頁圖1-1 H2(g)+C

10、l2(g)=2HCl(g)反應反應的能量變化示意圖，分析圖中包含的信息：的能量變化示意圖，分析圖中包含的信息： 。 。 。結論：結論： 、 ?；瘜W反應的實質是舊鍵斷裂和新鍵形成化學反應的實質是舊鍵斷裂和新鍵形成斷裂化學鍵吸收能量、形成化學鍵釋放能量斷裂化學鍵吸收能量、形成化學鍵釋放能量任何化學反應都有吸熱過程和放熱過程任何化學反應都有吸熱過程和放熱過程反應是放熱反應還是吸熱反應要看吸收反應是放熱反應還是吸熱反應要看吸收能量與放出能量的相對大小能量與放出能量的相對大小即：即：H = EH = E吸收吸收E E放出放出反應熱表示方法：反應熱表示方法：反應熱是表示化學反應熱是表示化學反應過程中整個體

11、系的能量（即焓）增加或反應過程中整個體系的能量（即焓）增加或者減少的量值，者減少的量值，H =H生成物生成物H反應物反應物(宏觀宏觀)思考：焓增加思考：焓增加吸熱吸熱則用則用“ ”表示表示 焓減少焓減少放熱放熱則用則用“ ”表示表示 （填（填“+”或或“”）即：當即：當H為為“”或或H0時，為時，為 反應反應 放熱放熱吸熱吸熱我們可以發(fā)現(xiàn)：其實我們可以發(fā)現(xiàn)：其實HE（生成物的總能量）（生成物的總能量） E（反應物的總能量）（反應物的總能量）H E（反應物分子化學鍵斷裂時所吸收的總能量）（反應物分子化學鍵斷裂時所吸收的總能量）E （生成物分子化學鍵形成時所釋放的總能量）（生成物分子化學鍵形成時所

12、釋放的總能量）從焓變角度看：從焓變角度看：從能量的角度看：從能量的角度看：H生成物的焓反應物的焓生成物的焓反應物的焓從鍵能的角度：從鍵能的角度：放熱反應放熱反應吸熱反應吸熱反應表現(xiàn)表現(xiàn)行式行式H0或H為“”H0或H為“+”能量能量變化變化生成物釋放的總能生成物釋放的總能量量大于大于反應物吸收反應物吸收的總能量的總能量生成物釋放的總生成物釋放的總能量能量小于小于反應物反應物吸收的總能量吸收的總能量鍵能鍵能變化變化生成物總鍵能生成物總鍵能大于大于反應物總鍵能反應物總鍵能生成物總鍵能生成物總鍵能小小于于反應物總鍵能反應物總鍵能聯(lián)系聯(lián)系 鍵能越鍵能越大大，物質能量越，物質能量越低低，越，越穩(wěn)定穩(wěn)定，反

13、之鍵能越反之鍵能越小小，物質能量越，物質能量越高高，越，越不穩(wěn)不穩(wěn)定定，Q 0放熱反應：放熱反應：吸熱反應：吸熱反應：體系體系環(huán)境環(huán)境體系體系環(huán)境環(huán)境體系與環(huán)境體系與環(huán)境【資料資料】能量能量能量能量HHH 0H0為為“”小小 結結一、反應熱一、反應熱 焓變焓變從焓變角度看：從焓變角度看：H生成物的焓反應物的焓生成物的焓反應物的焓從反應熱角度看：從反應熱角度看：H生成物能量反應物能量生成物能量反應物能量從鍵能角度看：從鍵能角度看：H反應物總鍵能生成物總鍵能反應物總鍵能生成物總鍵能放熱反應：放熱反應：吸熱反應：吸熱反應：H0或或 H為為“”H0 或或H為為“”例例 1 1：1molC1molC與與

14、1molH1molH2 2O(g)O(g)反應失成反應失成lmol CO(g)lmol CO(g)和和1mol H1mol H2 2(g)(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ131.5kJ的熱量，該的熱量，該反應的反應熱為反應的反應熱為H=H=kJ/molkJ/mol。例例 2 2：拆開：拆開 lmol Hlmol HH H鍵、鍵、lmol Nlmol NH H鍵、鍵、lmolNNlmolNN鍵分別需要的能量是鍵分別需要的能量是436kJ436kJ、391kJ391kJ、946kj946kj，則，則1mol N1mol N2 2生成生成NHNH3 3的反應熱為的反應熱為，1mol H1mo

15、l H2 2生成生成NHNH3 3的反應熱為的反應熱為 。 131.5131.5-92KJ/mol-92KJ/mol-30.6KJ/mol-30.6KJ/mol1 1、1molC1molC與與1molH1molH2 2O(g)O(g)反應失成反應失成lmol CO(g)lmol CO(g)和和1mol H1mol H2 2(g)(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ131.5kJ的熱量，該反應的熱量，該反應的反應熱為的反應熱為H=H=_kJ/molkJ/mol。2.下列說法正確的是下列說法正確的是（A）需要加熱方能發(fā)生的反應一定是吸熱反應）需要加熱方能發(fā)生的反應一定是吸熱反應（B）放熱的反應

16、在常溫下一定很易發(fā)生）放熱的反應在常溫下一定很易發(fā)生（C）反應是放熱的還是吸熱的必須看反應物和）反應是放熱的還是吸熱的必須看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小生成物所具有的總能量的相對大?。―）吸熱反應在一定的條件下也能發(fā)生）吸熱反應在一定的條件下也能發(fā)生131.5131.5課堂練習課堂練習不練不成器不練不成器CDAB3 3反應反應 是吸熱反應是吸熱反應, ,由此可知由此可知（A A）石墨比金剛石更穩(wěn)定）石墨比金剛石更穩(wěn)定（B B）金剛石和石墨可以相互轉化）金剛石和石墨可以相互轉化（C C）金剛石比石墨穩(wěn)定）金剛石比石墨穩(wěn)定（D D）金剛石和石墨不能相互轉化）金剛石和石墨不能相互轉化4 4

17、、氫氣在氧氣中燃燒產生藍色火焰，在反應中，、氫氣在氧氣中燃燒產生藍色火焰，在反應中， 破壞破壞1molH1molHH H鍵消耗的能量為鍵消耗的能量為Q Q1 1kJkJ， 破壞破壞1molO = O1molO = O鍵消耗的能量為鍵消耗的能量為Q Q2 2kJkJ， 形成形成1molH1molHO O鍵釋放的能量為鍵釋放的能量為Q Q3 3kJkJ。 下列關系式中正確的是（下列關系式中正確的是（ ） A. 2QA. 2Q1 1 + Q + Q2 2 4Q 4Q3 3 B. 2QB. 2Q1 1 + Q + Q2 24Q4Q3 3 C. Q C. Q1 1+ Q+ Q2 2 Q Q3 3 D.

18、QD. Q1 1 + Q + Q2 2 = Q = Q3 3B B第一節(jié)第一節(jié) 化學反應與能量的變化化學反應與能量的變化（第二課時）（第二課時）二、熱化學方程式二、熱化學方程式能表示參加反應物質的物質的量和反應熱的能表示參加反應物質的物質的量和反應熱的關系的化學方程式關系的化學方程式H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g) (g)=2HI(g) H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol200200101kPa101kPa1、熱化學方程式包含物質變化和能量變化兩個、熱化學方程式包含物質變化和能量變化兩個部分，二者缺一不可。部分，二者缺一不可。 普通化學方程式只包含物質變

19、化一個部分。普通化學方程式只包含物質變化一個部分。物質變化物質變化能量變化能量變化二、熱化學方程式二、熱化學方程式H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g) (g)=2HI(g) H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol200200101kPa101kPa2、熱化學方程式需注明反應時的、熱化學方程式需注明反應時的溫度和壓強溫度和壓強。對于對于 25 101kPa時進行的反應可不注明。時進行的反應可不注明。 普通化學方程式不需注明溫度和壓強。普通化學方程式不需注明溫度和壓強。H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H=H=2

20、41.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2二、熱化學方程式二、熱化學方程式3、熱化學方程式需注明各物質的、熱化學方程式需注明各物質的聚集狀態(tài)聚集狀態(tài)。 s(固態(tài)固態(tài)), l（液態(tài)）（液態(tài)）, g （氣態(tài)）（氣態(tài)）, aq（溶液中）（溶液中） 普通化學方程式不需注明物質的狀態(tài)。普通化學方程式不需注明物質的狀態(tài)。H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l) O(l) H=H=285.8kJ/mol285.

21、8kJ/mol1 12 2固態(tài)固態(tài) 液態(tài)液態(tài)吸熱吸熱氣態(tài)氣態(tài)吸熱吸熱吸熱吸熱二、熱化學方程式二、熱化學方程式4、熱化學方程式中化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，表示熱化學方程式中化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，表示參加反應的各物質的物質的量，可為整數(shù)或分數(shù)。參加反應的各物質的物質的量，可為整數(shù)或分數(shù)。對于相同的反應對于相同的反應, ,化學計量數(shù)不同時，其化學計量數(shù)不同時，其 H H不同。不同。 普通化學方程式中化學計量數(shù)宏觀上表示各物質的普通化學方程式中化學計量數(shù)宏觀上表示各物質的物質的量，微觀上表示原子分子數(shù)目，只能為整數(shù)，物質的量，微觀上表示原子分子數(shù)目，只能為整數(shù)，不能為分數(shù)。不能為分數(shù)。H H2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g)