1.化學(xué)反應(yīng)與熱能講義-

一、化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化1.分類：從反應(yīng)前后能量變化的角度，化學(xué)反應(yīng)可分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。2.放熱反應(yīng)定義：化學(xué)上將釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)。3.常見的放熱反應(yīng)：①所有的燃燒反應(yīng)和爆炸反應(yīng)。②所有的酸堿中和反應(yīng)。③大多數(shù)的化合反應(yīng)。（特例：為吸熱反應(yīng)）④活潑金屬與水或酸的反應(yīng)。⑤緩慢氧化。⑥鋁熱反應(yīng)。4.吸熱反應(yīng)定義：化學(xué)上將吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)。5.常見的吸熱反應(yīng)：①大多數(shù)分解反應(yīng)。（特例：受熱分解會爆炸，為放熱反應(yīng)；分解為放熱反應(yīng)）②以為還原劑與其他氧化物反應(yīng)的氧化還原反應(yīng)。③與反應(yīng)。④鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)。6.易錯提醒：①反應(yīng)條件需要加熱的不一定是吸熱反應(yīng)，一般來說，需要持續(xù)加熱的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)開始后不需要持續(xù)加熱的反應(yīng)為放熱反應(yīng)。②化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量的變化，可以是熱能、機械能、聲、光、電等多種形式，高中階段認為主要是熱量的變化，即化學(xué)反應(yīng)分為吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。③有些物理變化也會伴隨能量的變化，比如水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水的放熱、濃硫酸的稀釋放熱、氫氧化鈉固體溶于水放熱、銨鹽溶于水吸熱均不是化學(xué)變化。

二、化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的原因1.宏觀——從物質(zhì)儲存化學(xué)能的角度①反應(yīng)特征：a反應(yīng)：反應(yīng)物分子所具有的能量低于生成物分子所具有的能量，即E反＜E生，在反應(yīng)過程中要吸收能量，為吸熱反應(yīng)。b反應(yīng)：反應(yīng)物分子所具有的能量高于生成物分子所具有的能量，即E反＞E生，在反應(yīng)過程中要釋放能量，為放熱反應(yīng)。2.微觀——從化學(xué)鍵變化的角度①反應(yīng)特征：a反應(yīng)：反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂所吸收的能量大于生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量，即E吸＞E放，根據(jù)能量守恒，在反應(yīng)過程中要吸收能量，為吸熱反應(yīng)。b反應(yīng)：反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂所吸收的能量小于生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量，即E吸＜E放，根據(jù)能量守恒，在反應(yīng)過程中要釋放能量，為放熱反應(yīng)。

三、焓變與反應(yīng)熱1.焓①定義：焓是與物質(zhì)的內(nèi)能密切相關(guān)的物理量，高中可理解為物質(zhì)所具有的能量，符號，單位。②焓值：焓值是具體存在的，但焓值的絕對值無法測定，只有相對大小。2.焓變①定義：化學(xué)反應(yīng)中，生成物和反應(yīng)物的焓值差即為焓變，符號，單位。②意義：常用來描述化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)能量的變化。3.反應(yīng)熱①定義：在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。②反應(yīng)熱數(shù)值：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱一般是通過實驗測量的。在恒壓條件下進行的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變，因此常用表示反應(yīng)熱，單位為。4.易錯提醒：①焓是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，內(nèi)能描述的是物質(zhì)所具有的能量，是物質(zhì)固有的性質(zhì)之一。不同的物質(zhì)，其焓不同；同種物質(zhì)，狀態(tài)不同，其焓也不同，具有相同物質(zhì)的量時，。②可以應(yīng)用于任何有能量變化的過程，如；共價鍵的斷裂，吸收能量，；原子間成共價鍵，放出能量，。③焓、焓變、反應(yīng)熱代表的意義不同。焓只有正值，焓變有正、負之分，反應(yīng)熱為吸收、放出熱量。④物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量的變化，但伴隨能量的變化的物質(zhì)變化不一定都是化學(xué)變化。

四、熱化學(xué)方程式1.熱化學(xué)方程式的概念及意義：熱化學(xué)方程式是用來表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的方程式。它不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)的變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，還說明了物質(zhì)的“物質(zhì)的量”與“能量”之間的數(shù)量關(guān)系。2.特點：①熱化學(xué)方程式僅有宏觀意義而沒有微觀意義。②熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)表示的是物質(zhì)的量，所以可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。③對于可逆反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，其表示的意義我們一定要注意反應(yīng)進行的程度，3.熱化學(xué)方程式的書寫方法：由于測定的條件不同、物質(zhì)的狀態(tài)不同、參加反應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，測得的反應(yīng)熱大小也不同，所以在熱化學(xué)方程式的書寫時要注意這些問題。①配平方程式化學(xué)計量數(shù)表示的是物質(zhì)的量，可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù)。②要標(biāo)注每個物質(zhì)的聚集狀態(tài)在物質(zhì)的后面用括號標(biāo)注各物質(zhì)的聚集狀態(tài)：氣體用“”、液體用“”、固體用“”、溶液用“”。③標(biāo)注測定時的溫度和壓強沒有特殊說明是指，該條件可以不標(biāo)注，其他條件必須標(biāo)注。④標(biāo)注在方程式后面空一格標(biāo)注，包括三部分：ⅰ是正負號，放熱反應(yīng)為“-”、吸熱反應(yīng)為“+”。ⅱ是數(shù)值，數(shù)值大小要根據(jù)化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)計算得出，表明反應(yīng)吸放熱的多少。ⅲ是單位，單位為，其中表示每摩爾反應(yīng)，若化學(xué)計量數(shù)改變，數(shù)值也要改變相同倍數(shù)。4.注意事項：①熱化學(xué)方程式中不用表明反應(yīng)條件，如“加熱”“高溫”“電解”“催化劑”等。②熱化學(xué)方程式中不再用“↑”“↓”來標(biāo)記氣體生成物和難溶的生成物。③熱化學(xué)方程式一般用“＝”、可逆反應(yīng)用“”，有機反應(yīng)不用“→”。④對于同素異形體，其結(jié)構(gòu)不同，焓也不同，發(fā)生反應(yīng)時焓變也不同。所以化學(xué)式相同的同素異形體需要注明狀態(tài)和名稱。如、。

五、反應(yīng)熱的大小比較先比較吸放熱數(shù)值Q大小，再看正負號，再比較大?。ㄕ柍烧?、負號成反比）。1.與“符號”相關(guān)的反應(yīng)熱比較①同為吸熱反應(yīng)，，“＋”表示吸熱的意思，在比較大小時可以將其看成真正意義上的“正號”，即吸熱越多，越大。例如：則有，②同為放熱反應(yīng)，，雖然“－”僅表示放熱的意思，但在比較大小時要將其看成真正意義上的“負號”，即放熱越多，反而越小。例如：則有，③吸熱和放熱反應(yīng)的相互比較，吸熱反應(yīng)的為正、放熱反應(yīng)的為負，則有正＞負。2.與“化學(xué)計量數(shù)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較同一反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計量數(shù)變化時，反應(yīng)吸收或放出的熱量也要成倍變化。則有，則有，3.與“物質(zhì)聚集狀態(tài)”相關(guān)的反應(yīng)熱比較①同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時。由下圖可知：②同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時。由下圖可知：4.與“同素異形體”相關(guān)的反應(yīng)熱比較單質(zhì)的同素異形體由于結(jié)構(gòu)不同，其所含的能量也不相同，所以同一類型的反應(yīng)，反應(yīng)熱也大小不同。例如：由下圖可知：5.與“反應(yīng)進行程度”相關(guān)的反應(yīng)熱比較由下圖可知：六、中和反應(yīng)的反應(yīng)熱1.中和熱的概念：在稀溶液中，強酸與強堿發(fā)生中和反應(yīng)生成液態(tài)時的反應(yīng)熱，叫中和熱。2.表示方法：3.反應(yīng)實質(zhì)：中和反應(yīng)的實質(zhì)是和結(jié)合生成。4.概念理解：①反應(yīng)條件：稀溶液（），濃酸或濃堿溶液稀釋時會放出額外的熱量。②反應(yīng)物：強酸與強堿。強酸、強堿在水中全部電離出和，而弱酸、弱堿在電離出和時需要額外吸收熱量（電離時是放熱的）。③生成物及其物質(zhì)的量：液態(tài)。④表述：用語言和文字描述中和熱時，可以不帶“－”；用表示時，必須帶上“－”。5.易錯提醒：①中和熱與中和反應(yīng)的反應(yīng)熱不是一個概念，中和熱是中和反應(yīng)的反應(yīng)熱的一種特殊情況，屬于包含與被包含的關(guān)系。②中和熱是一個定值，與酸、堿的用量無關(guān)。③濃的強酸或強堿發(fā)生中和反應(yīng)時，同時還要發(fā)生溶解，溶解的過程是放出熱量的，測量出中和熱的熱量大于，中和熱要變小。④弱酸或弱堿在發(fā)生中和反應(yīng)時，同時還要電離，電離要吸收熱量，測量出中和熱的熱量小于，中和熱要變大。⑤中和反應(yīng)的實質(zhì)是和結(jié)合生成。若反應(yīng)過程中還有沉淀生成（放熱），測量出中和熱的熱量大于57.3kJ，中和熱要變小。

七、中和熱的測定1.測定原理：通過一定量的強酸與強堿溶液反應(yīng)前后的溫度變化，計算反應(yīng)放出的熱量，進而求出中和熱。熱量計算公式：（c為溶液的比熱容，m為溶液質(zhì)量，為前后溫度差）2.實驗用品：兩個量筒、溫度計、鹽酸、溶液、玻璃攪拌器、簡易量熱計。3.實驗裝置及步驟：①用量筒量取鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內(nèi)筒，蓋上杯蓋，插入溫度計，測量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計上的酸沖洗干凈，擦干備用。②用另一個量筒量取溶液，用溫度計測量并記錄溶液的溫度。③打開杯蓋，將量筒中的溶液迅速倒入量熱計的內(nèi)筒，立即蓋上杯蓋，插入溫度計，用攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化，將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫度。④重復(fù)上述步驟兩次。4.計算中和熱：5.注意事項：①防止熱量散失的方法：使用絕熱裝置、實驗時動作迅速、用玻璃攪拌器而不用金屬攪拌器。②使用同一溫度計是為了減少溫度計不同而造成的誤差。先測鹽酸后，要將溫度計用水沖洗干凈并用濾紙擦干，水銀球部分要完全進入溶液也不能靠在容器內(nèi)壁或者底部。③一般是過量，保證鹽酸全部反應(yīng)，用鹽酸的量求出生成的物質(zhì)的量。6.誤差分析：引起誤差的實驗操作用濃硫酸代替稀鹽酸偏大用同濃度的醋酸和氨水代替鹽酸與氫氧化鈉溶液偏小溫度計上的鹽酸未沖洗偏小溫度計上的鹽酸沖洗后的沖洗液倒入了內(nèi)筒中偏小攪拌不充分偏小用金屬攪拌棒代替玻璃攪拌棒偏小八、燃燒熱1.概念：在時，純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。2.意義：甲烷的燃燒熱為，或在時，甲烷完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時，放出的熱量。3.概念理解：①純物質(zhì)：對物質(zhì)進行了限定，必須是的純凈的物質(zhì)，可以是化合物也可以是單質(zhì)。②“完全燃燒”：可燃物充分燃燒、完全反應(yīng)。③生成物為“指定產(chǎn)物”：在時，可燃物的指定產(chǎn)物分別為：碳元素為、氫元素為、硫元素為、氮元素為、磷元素為。4.易錯提醒：①燃燒反應(yīng)都為放熱反應(yīng)，所以，但是我們描述或比較燃燒熱時通常說的是“熱量”的大小，即只比較絕對值的大小。如果比較焓變，則應(yīng)考慮“－”號。②燃燒熱和中和熱相同，均為放熱反應(yīng)，用文字描述時可以不帶“－”號，但是如果說則一定要帶“－”號。③物質(zhì)燃燒熱的大小和物質(zhì)燃燒時火焰溫度的高低沒有必然聯(lián)系（還與燃燒的速率有關(guān)）。④燃燒熱和燃燒反應(yīng)的反應(yīng)熱并不是一個概念，屬于包含與被包含關(guān)系。同樣，“物質(zhì)燃燒的熱化學(xué)方程式”和“物質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式”也不是一個概念，應(yīng)該加以區(qū)分。5.有關(guān)燃燒熱的計算根據(jù)燃燒熱的定義可知，一定量的物質(zhì)燃燒放出的能量，則這些物質(zhì)的物質(zhì)的量為：若兩種可燃物組成的混合物充分燃燒生成“指定物質(zhì)”時，放出的熱量為，可由十字交叉法快捷計算出混合物中可燃物的物質(zhì)的量之比：

九、反應(yīng)熱的計算1.宏觀①計算式：②公式分析：計算公式中涉及到每個物質(zhì)的焓值，我們至今還沒有測出每個物質(zhì)具體的焓值，所以無法去計算，只能定性的去比較。題干中告訴我們物質(zhì)的相對焓值或相對能量時，用此公式計算。③相對焓值：相對焓值我們一般叫做標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓：下，在進行反應(yīng)的溫度時，由最穩(wěn)定的單質(zhì)合成單位量物質(zhì)的反應(yīng)焓變，叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。我們將最穩(wěn)定的單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓定為零，就可算出所有物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，通過公式就可以求出反應(yīng)的焓變。2.微觀①計算式：②公式分析：指反應(yīng)物斷鍵時吸收的能量、指生成物成鍵時放出的能量，其大小均為物質(zhì)的鍵能。③鍵能：鍵能是指在時，氣態(tài)分子斷裂化學(xué)鍵形成理想氣態(tài)原子所吸收的能量或