第二章化学反应热效应与能源利用

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热力学的标准状态
(1) 气体物质的标准状态，是气体在指定温度T，压力p ＝ p的状态， p＝100 kPa; (2) 纯固体和液体的标准状态，分别是在指定温度T，压 力p ＝ p时纯固体和纯液体的状态； (3) 溶液中溶质B的标准状态，是在指定温度T，压力p ＝
p，质量摩尔浓度b ＝ b时溶质的状态， b ＝ 1
l
热和功均不是状态函数 ① 热和功是与过程相联系的物理量，系统不发生变
化，就没有热或功，故热和功均不是状态函数。
② 在处理热和功的问题时，不仅要考虑过程，还必
须考虑途径。
一定量的理想气体，从压强 p1 ＝ 16×105 Pa，体积 V1＝ 1×10 －3 m3 经过两个途径分别恒温膨胀至压强 p2 ＝ 1×105 Pa，体积 V2 ＝ 16×10－3 m3 的状态。
U Q p pex V
U 2 U1 Q p pex V2 V1 U 2 U1 Q p p2V2 p1V1 Q p (U 2 p2V2 ) U1 p1V1
令：U + pV = H ——焓，状态函数
H = H2 - H1 ——焓变
U 2 U1 U
热力学能变化只与始态、终态有关， 与变化途径无关。
2.2.3 热力学第一定律
热力学第一定律的实质是能量守恒与 转化定律。
U1 Q U W 2
U2 = U 1 + Q + W U2 - U1 = Q + W
V1
pex
l
对于封闭系统热力学第一定律的数学 表达式为： U Q W
统的热焓
焓Ｈ ① 焓是系统的状态函数，其数值的大小只与始态和
终态有关，与途径无关；

《化学反应的热效应》吸热放热，反应温度变在我们的日常生活和工业生产中，化学反应无处不在。

从食物的消化到金属的冶炼，从药物的合成到能源的获取，无一不是化学反应的结果。

而在这些化学反应中，有一个非常重要的概念，那就是热效应。

热效应指的是化学反应过程中吸收或放出的热量，它不仅影响着反应的进行方向和速率，还与我们的生活和生产息息相关。

要理解化学反应的热效应，首先得明白什么是吸热反应和放热反应。

吸热反应是指在反应过程中吸收热量的反应，也就是说，环境向反应体系提供能量，使得反应能够进行。

例如，碳酸钙在高温下分解为氧化钙和二氧化碳的反应就是一个吸热反应。

这个反应需要在高温条件下才能发生，因为它需要从外界吸收大量的热量来打破碳酸钙分子中的化学键，从而生成新的物质。

与之相反，放热反应则是在反应过程中放出热量的反应，反应体系向环境释放能量。

像燃烧煤炭、氢气与氧气反应生成水等都是常见的放热反应。

在这些反应中，反应物的化学键断裂所吸收的能量小于生成物化学键形成所释放的能量，因此会有多余的能量以热能的形式释放出来。

那么，为什么会有吸热和放热反应的区别呢？这主要取决于反应物和生成物的能量差异。

在化学反应中，化学键的断裂和形成是关键。

化学键就像是把原子或离子连接在一起的“钩子”，打破这些“钩子”需要消耗能量，而形成新的“钩子”则会释放能量。

如果反应物的总能量低于生成物的总能量，那么为了使反应发生，就需要从外界吸收能量，这就是吸热反应；反之，如果反应物的总能量高于生成物的总能量，反应过程中就会有多余的能量释放出来，形成放热反应。

反应的热效应还会导致反应体系温度的变化。

在放热反应中，由于反应释放出热量，反应体系的温度会升高。

比如，我们冬天使用的暖手宝，里面发生的化学反应就是放热反应，让我们的手感到温暖。

而在吸热反应中，反应体系吸收热量，温度会降低。

例如，我们在给中暑的人使用冰袋降温时，冰袋中的物质发生吸热反应，吸收人体的热量，从而达到降温的效果。

③燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等的燃烧
④多数化合反应。如Na2O+H2O ＝2NaOH，
SO3+H2O=H2SO4
⑤铝热反应。 Fe2O3+ 2Al = Al 2O3+2 Fe
⑵常见的吸热反应
①多数分解反应，如CaCO3 BaCl2+2NH3 ↑+10H2O ③C(s)+H2O(g) ④CO2+C
高温 高温
高温
CaO+CO2↑
②2NH4Cl（s）+Ba(OH)2· 2O （s）＝ 8H CO+H2
2CO
1.下列变化中，属于放热反应的是( BE ) A. Ba(OH)2· 2O与NH4Cl的反应 8H B. N2与H2合成NH3 C. 灼热的碳与CO2的反应 D. 浓硫酸稀释 E. SO2与O2反应生成SO3
2
偏小
二、化学反应的焓变
1、概念：在恒温、恒压下，化学反应过程中 吸收或放出的热量称为反应的焓变。 2、符号：△H 单位：kJ/mol 3、规定 ΔH＝生成物能量－反应物能量
放热： △H<0
吸热: △H>0
宏观： ΔH＝生成物能量－反应物能量
能 量 反应物 △H＜0 能 量 吸热 生成物 △H＞0
第1节 化学反应的热效应
【复习回顾】：
1.化学反应中为什么会有能量变化? 2.如何判断反应是吸收能量还是释放能量？
【交流与讨论】： 化学反应中为什么会有能量的变化？
反应物和生成物所具有的能量不同. 宏观：
微观： 旧的化学键断裂时所吸收的能量 与新的化学键形成时所放出的能 量不同.
宏观：
化学反应中的能量变化与物质内部能量间的关系：

《化学反应中的热效应》知识清单一、化学反应热效应的基本概念在化学反应过程中，不仅有物质的变化，还伴随着能量的变化。

这种能量变化通常以热能的形式表现出来，被称为化学反应的热效应。

化学反应热效应指的是在恒温、恒压条件下，化学反应所吸收或放出的热量。

如果反应过程中吸收热量，我们称之为吸热反应；如果反应过程中放出热量，那就是放热反应。

例如，碳在氧气中燃烧生成二氧化碳是一个放热反应，会释放出大量的热；而碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳则是一个吸热反应，需要从外界吸收热量才能进行。

二、热化学方程式为了准确地表示化学反应中的热效应，我们引入了热化学方程式。

热化学方程式不仅表明了化学反应的物质变化，还标明了反应的焓变（反应热）。

热化学方程式的书写需要注意以下几点：1、要注明反应物和生成物的状态，通常用“g”表示气态，“l”表示液态，“s”表示固态。

2、要在方程式后面注明反应的焓变（△H），单位是千焦每摩尔（kJ/mol）。

3、焓变的值与化学计量数成正比。

4、正、负号分别表示吸热和放热。

例如，氢气和氧气反应生成液态水的热化学方程式为：H₂(g) ＋ 1/2O₂(g) ＝ H₂O(l) △H ＝－2858 kJ/mol这表示 1 摩尔氢气和 05 摩尔氧气反应生成 1 摩尔液态水时，放出2858 千焦的热量。

三、反应热的测量实验中，我们可以通过量热计来测量化学反应的热效应。

量热计的原理是基于能量守恒定律，即反应放出或吸收的热量等于量热计及其内部物质温度升高或降低所吸收或放出的热量。

在进行测量时，需要准确记录反应物和生成物的质量、初始温度和最终温度等数据，然后通过公式计算出反应热。

四、焓变的计算1、通过化学键的断裂和形成计算化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。

断开化学键需要吸收能量，形成化学键会释放能量。

焓变等于反应物化学键断裂吸收的总能量减去生成物化学键形成释放的总能量。

例如，对于反应 H₂＋ Cl₂＝ 2HCl ，氢氢键的键能为 436 kJ/mol，氯氯键的键能为 243 kJ/mol，氢氯键的键能为 431 kJ/mol。