【选修四】化学反应与能量的变化学习指导
【内容解析】
一、反应热 焓变
1、定义:
化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以热量(或转换成相应的热量)来表述,叫做反应热,又称为“焓变”。符号:ΔH,单位:kJ/mol 或 kJ·mol-1,mol-1是指现有配平状态下1mol该反应。
2、反应热的表示方法:
反应热用ΔH表示,其实是从体系的角度分析的。
放热反应:体系 环境,体系将能量释放给环境,体系的能量降低,
因此,放热反应的ΔH<0,为“-”
吸热反应:环境 体系,体系吸收了环境的能量,体系的能量升高,
因此,吸热反应的ΔH>0,为“+”
化学变化过程中的能量变化见下图:
3、 化学反应中能量变化的原因微观解释:
化学反应的本质:旧的化学键断裂和新的化学键生成。
任何化学反应都有反应热,这是由于在化学反应过程中,反应物分子间相互作用时,旧的化学键断裂,需要吸收能量;当生成物分子生成时,新的化学键形成,需要放出能量。
如果反应完成时,生成物释放的总能量比反应物吸收的总能量大,这是放热反应。对于放热反应,由于反应后放出能量(释放给环境)而使反应体系的能量降低。因此,规定放热反应的ΔH为“负”。
反之,对于吸热反应,由于反应吸收能量(能量来自环境)而使反应体系的能量升高。因此,规定吸热反应的ΔH为“正”。
当ΔH为“负”或ΔH < 0时,为放热反应;
当ΔH为“正”或ΔH >0时,为吸热反应。
结论:根据质量守恒定律和能量守恒定律,特定反应的反应热等于反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子化学键形成时所释放的总能量之差。
即ΔH = E反应物分子化学键总键能 -E生成物分子化学键总键能
二、热化学方程式
1、定义:
能既表明化学反应中物质的变化,又能表明能量的变化的化学方程式,叫做热化学方程式。
2、书写热化学方程式的注意事项:
①需注明反应的温度和压强;因反应的温度和压强不同时,其△H不同。
对于未注明条件的反应默认条件为25℃、101KPa。
②要注明反应物和生成物的状态。(同一物质不同状态间转化伴随有能量变化)
如:H2 (g) + O2 (g) = H2O(g);△H=-241.8 kJ/mol
H2(g) + O2 (g) = H2O(l);△H=-285.8 kJ/mol
③热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数只表示物质的量,它可以是整数也可以是分数。对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其△H也不同。
(详细阅读教材P4资料)
如:H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g);△H=-184.6 kJ/mol
H2(g) +
Cl2(g) = HCl(g);△H=-92.3 kJ/mol
三、中和反应反应热的测定
1、测定中和反应的反应热实验的要点:
⑴测定中和热的实验中酸碱溶液一定用稀溶液的原因是:酸和碱的电离是吸热过程,在稀溶液中强酸与强碱已经完全电离,不会影响产生水的反应所产生的热量测定。另外,稀溶液的比热接近于水,密度与水相差不大,在粗略计算时误差小。同时,也不能太稀,因温度改变量太小,测量时很困难,且测得的误差很大。
⑵简易的量热计(如图所示)中大小烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失。
⑶实验时碱一方略过量,原因是要使酸完全反应生成水,由于酸反应完全,所以可根据酸完全反应生成的水量进行中和反应的反应热计算
2、实验原理:
Q=mcΔt ………………………………………①
Q: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。
Δt:反应前后溶液温度的差值。
Q=(V酸ρ酸+V碱ρ碱)·c