第二章 化学反应热

第二章化学反应与能量第1节化学能与热能第1课时【教学目标】⑴知道化学反应的本质是什么？⑵能分析化学反应中能量变化的主要原因⑶掌握从化学键的观点来分析能量的变化(4) 了解能量守恒定律【教学重点】掌握从化学键的观点来分析能量的变化。

【教学难点】运用能量守恒定律公式的简单计算。

【教学过程】[介绍] 能源与材料、信息一起被称为现代社会发展的三大支柱。

能源是人类赖以生存和发展的物质基础，我们每时每刻、分分秒秒都离不开它。

迄今为止，人类所能利用的能源主要是化学能、电能、以及核能等等。

但是，由于人类大量开发和浪费资源，造成了资源的不合理利用从而引发了不可回避的能源危机。

在现代广泛使用的各种能源中，哪些与化学密切相关？面对能源枯竭的危机，提高能源的利用率和开辟新能源是解决这一问题的两个主要方向，在这方面化学能作出什么贡献？本章初步讨论这些问题。

[创设情景] 在一支试管中放入一小块生石灰，加入少量水，让学生观察实验现象，再让学生用手触摸试管外壁，然后要求学生回答观察到了什么现象？触摸试管外壁时有何感觉？说明什么问题？并要求学生写出反应方程式。

[问题] 煤、石油、天然气的主要化学成分是烃类等有机物（煤中含有大量的碳），它们燃烧时放出热能。

你一定想知道，这种能量从何而来?它与化学物质和化学反应有什么关系？石灰石（主要成分是碳酸钙）要经过高温煅烧才能变成生石灰，高温提供的热能在石灰石的分解反应中起到什么作用？[板书] 一、化学键与化学反应中能量变化的关系[思考]不同的燃料其组成不同，燃烧后放出的热量也不相等。

为什么不同的燃料燃烧时放出的热量会不同？燃料在燃烧反应中产生的热能来自哪里？1、化学键与化学反应中能量变化的关系⑴化学反应的本质是什么？以氢气在氯气中燃烧为例，用化学键的观点分析反应的本质过程。

点燃H2 + Cl2 ==== 2HCl一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。

⑵化学反应中能量变化的主要原因点燃H2 + Cl2 ==== 2HCl吸收能量吸收能量放出能量化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

高一化学必修一第二章知识点总结第二章化学反应的热力学一、热力学基础1、热力学定律热力学是研究动力学和热力过程的一门学科，総称为热力学(thermodynamics)，定律是热力学最重要的理论基础，可以概括为：第一定律：能量守恒定律，即能量守恒，能量不会凭空消失，也不会凭空而产生，只能从一种形式转换到另一种形式，总量都是不变的。

第二定律：熵守恒定律，即熵守恒，工作、温度及其它能量的变化只能趋于热量流失的方向，熵值随时间的变化只会增大，不会减小。

二、热化学新计量1、热化学热热化学热定义为随着化学反应发生而产生的热量，或者说，当某一反应进行一次能量变化时，会产生固定数量的热量。

这种能量是反应发生时由吸收或放出的能量的总和，它是反应的量的，不受温度变化的影响。

2、热化学分析热化学分析是利用其来测定反应物和生成物的量，以及酸-碱反应，还原离子反应和加成反应的热量放出量，以此确定反应是否满足II定律。

热化学分析只能在室温下进行，必须先准备偏常气体，即使用实验室仪器将反应物保持在正常状态下。

三、熵变和焓变1、熵变熵变是指物质系统遵熵守恒定律发生的物理量变化所导致的物理热效应，它是指室温下反应发生时，总熵的变化量。

反应发生时，总熵会减小，反应结束时，总熵则会增加。

2、焓变焓变是由热化学热产生的热力学热量，它也可以表示物质系统在改变温度时所能吸收或释放的热量。

焓变是由热化学热产生的热力学热量，它可以表示物质系统在改变温度时所能吸收或释放的热量，它可以用热化学热试剂测定出来，也可以用热力学的方法来测定。

焓的正负也决定了反应体系的热稳定性，负焓变表示反应体系具有热稳定性，正焓变表示反应体系具有热不稳定性。

四、电离平衡电离平衡是气体介质中混合能量的变化，也是电离温度(Ionization Temperature)的概念，它是指气体介质中混合电荷的各种形式的混合能量的动态平衡，温度的变化也会影响电离平衡的状态。

电离平衡的偏移会影响气体分子间的能量交换，从而发生化学反应。

《化学反应的热效应》讲义一、什么是化学反应的热效应在我们日常生活和化学研究中，经常会遇到各种化学反应。

而当这些化学反应发生时，往往伴随着能量的变化，这种能量变化在热力学中就被称为化学反应的热效应。

简单来说，化学反应的热效应就是指在化学反应过程中，由于反应物和生成物的能量不同，从而导致的体系与环境之间的能量交换。

这种能量交换通常以热的形式表现出来。

比如，当煤炭燃烧时，会释放出大量的热能，这就是一个明显的化学反应产生热效应的例子。

再比如，电池的放电过程，也是化学反应产生电能的过程，同时也伴随着热的产生。

为了更好地理解化学反应的热效应，我们需要先了解一些基本的概念。

二、相关基本概念1、体系与环境体系是我们研究的对象，而环境则是体系之外与体系有相互作用的部分。

根据体系与环境之间的物质和能量交换情况，体系可以分为敞开体系、封闭体系和孤立体系。

敞开体系：既可以有物质交换，又可以有能量交换。

封闭体系：只有能量交换，没有物质交换。

孤立体系：既没有物质交换，也没有能量交换。

在研究化学反应的热效应时，我们通常将反应体系看作是封闭体系。

2、内能内能是体系内部所有能量的总和，包括分子的动能、分子间的势能、化学键的能量等等。

内能是一个状态函数，只与体系的状态有关，而与变化的途径无关。

3、热力学第一定律热力学第一定律也称为能量守恒定律，其表达式为：ΔU ＝ Q ＋ W 。

其中，ΔU 表示体系内能的变化，Q 表示体系从环境吸收的热量，W 表示体系对环境所做的功。

当体系从环境吸收热量时，Q 为正值；当体系向环境放出热量时，Q 为负值。

当体系对环境做功时，W 为负值；当环境对体系做功时，W 为正值。

三、化学反应热效应的分类化学反应的热效应主要分为以下两种：1、恒容反应热在恒容条件下，体系的体积不变，此时反应的热效应称为恒容反应热（Qv）。

由于ΔV ＝ 0 ，所以 W ＝ 0 ，根据热力学第一定律，ΔU＝ Qv 。

这意味着恒容反应热等于体系内能的变化。

第二章化学反应热效应教材：《普通化学》(第五版)浙江大学普通化学教研组编王明华徐端钧周永秋张殊佳修订高等教育出版社，北京出版年：2002年7月绪论化学是一门既古老又年轻的科学。

化学是研究和创造物质的科学，同工农业生产和国防现代化，同人民生活和人类社会等都有非常密切的关系。

化学是一门中心性的、实用的和创造性的科学，主要是研究物质的分子转变规律的科学。

化学与物理一起属于自然科学的基础学科。

研究现状(2000年)化合物>2000万种时间分辨率：1f空间分辨率：0.1nm分析所需最小量：10-13ug。

2化学的定义与分支学科定义：化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构和性质及其变化规律和变化过程中能量关系的科学化学的分支学科无机化学：无机物有机化学：碳氢化合物及衍生物分析化学：测量和表征物理化学：所有物质系统高分子化学：高分子化合物若干新分支：环境化学、核化学等等3COOHOCCH3O2-(乙酰氧基)苯甲酸。

分子式：C9H8O4阿司匹林ApirinTablet分子量：180.16H2NNNNNH2NH2三聚氰胺(Melamine)三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。

简称三胺，又叫2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、蜜胺、氰尿酰胺、三聚氰酰胺，分子式C3N6H6、C3N3(NH2)3,分子量126.125化学的地位和作用化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一化学继续推动材料科学发展化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用化学是生命科学的重要支柱6学习的目的、内容和要求学习目的了解当代化学学科的概貌用化学的观点分析、认识生活和工作中的化学问题学习内容理论化学：两条“主线”应用化学：化合物知识；化学在相关学科中的应用实验化学学习要求辨证的思维发展的眼光实践的方法7第1章学习要求：热化学与能源了解定容热效应(qv)的测量原理。

熟悉qv的实验计算方法。

第二章 化学反应与能量变化 班级 姓名 第一节 化学能与热能1、化学反应的本质：旧化学键的断裂，新化学键的生成过程。

化学键的断裂需要吸收能量，化学键的形成会释放能量。

任何化学反应都会伴随着能量的变化。

①放出能量的反应：反应物的总能量 ＞ 生成物的总能量②吸收能量的反应：反应物的总能量 ＜ 生成物的总能量2、能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途径和能量形式可以不同，但是体系包含的总能量不变。

化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，即吸热或者放热。

3、常见的放热反应：①所有的燃烧反应；②酸碱中和反应；③活泼金属与酸（或水）的反应；④绝大多数的化合反应；⑤自然氧化（如食物腐败）。

常见的的吸热反应：①铵盐和碱的反应；②绝大多数的分解反应。

第二节 化学能与电能1、一次能源：直接从自然界取得的能源。

如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿。

二次能源：一次能源经过加工，转换得到的能源。

如电力、蒸汽等。

2、原电池：将化学能转化为电能的装置。

右图是铜锌原电池的装置图。

①锌片（负极反应）：22Zn e Zn -+-=，发生氧化反应；铜片（正极反应）：222H e H +-+=↑，发生还原反应。

总反应：Zn+2H +＝Zn 2++H 2↑②该装置中，电子由锌片出发，通过导线到铜片，电流由铜片出发，经过导线到锌片。

③该装置中的能量变化：化学能转化为电能。

④由活泼性不同的两种金属组成的原电池中，一般比较活泼的金属作原电池的负极（发生氧化反应），相对较不活泼的金属作原电池的正极（发生还原反应，正极电极本身不反应！）。

⑤构成原电池的四个条件：1、自发的氧化还原反应；2、活泼性不同的两个电极（导体）；3、有电解质溶液；4、形成闭合回路。

第三节 化学反应速率和限度1、化学反应速率：通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。

浓度常以mol/L 为单位，时间常以min 或s 为单位。

第二章 化学热力学基础本章总目标：1：掌握四个重要的热力学函数及相关的计算。

2：会用盖斯定律进行计算。

3：理解化学反应等温式的含义，初步学会用吉布斯自由能变化去判断化学反应的方向。

各小节目标：第一节：热力学第一定律了解与化学热力学有关的十个基本概念（敞开体系、封闭体系、孤立体系、环境、状态、状态函数、过程、途径、体积功、热力学能），掌握热力学第一定律的内容（△U=Q-W ）和计算。

第二节：热化学1：掌握化学反应热的相关概念：○1反应热——指恒压或恒容而且体系只做体积功不做其它功的条件下，当一个化学反应发生后，若使产物的温度回到反应物的起始温度，这时体系放出或吸收的热量称为反应热。

（）。

○2标准生成热——某温度下，由处于标准状态的各元素的指定单质生成标准状态的1mol 某纯物质的热效应。

符号f m H θ∆,单位：1J mol -•或1kJ mol -•）。

○3燃烧热——在100kPa 的压强下1mol 物质完全燃烧时的热效应。

符号：c m H θ∆；单位：1kJ mol -•。

2：掌握恒容反应热△U=Q v -W;恒压反应热Q p =△H恒容反应热和恒压反应热的关系：p V Q Q nRT =+∆3：掌握盖斯定律内容及应用○1内容：一个化学反应若能分解成几步来完成，总反应的热效应等于各步反应的热效应之和。

○2学会书写热化学方程式并从键能估算反应热。

第三节：化学反应的方向1：了解化学热力学中的四个状态函数——热力学能、焓、熵、吉布斯自由能。

2：重点掌握吉——赫公式r m r m r m G H T S θθθ∆=∆-∆的意义及计算。

3;建立混乱度、标准摩尔反应焓、标准摩尔反应自由能和标准熵以及标准摩尔反应熵的概念，并学会对化学反应的方向和限度做初步的讨论会运用吉布斯自由能判断反应的自发性。

Ⅱ 习题一 选择题1.如果反应的H 为正值，要它成为自发过程必须满足的条件是（ ） A.S 为正值，高温 B.S 为正值，低温 C.S 为负值，高温 D.S 为负值，低温2.已知某反应为升温时rG 0值减小，则下列情况与其相符的是（ ） A.rS 0<0 B.rS 0>0 C.rH 0>0 D.rH 0<03.该死定律认为化学反应的热效应与途径无关。

普通化学第二章化学热力学基础⏹§1.1 热力学基本概念⏹§1.2 热力学第一定律⏹§1.3 焓热力学⏹§1.4 自发过程和熵⏹§1.5 吉布斯自由能与化学反应的方向⏹总结化学热力学研究与解决的主要问题？热力学-------研究各种形式的能量相互转变过程中所遵循规律的科学。

热力学的基础：热力学第一定律和热力学第二定律化学热力学-------将热力学的原理应用于化学变化过程，就称为化学热力学。

化学热力学研究与解决的主要问题：一是在指定的条件下，某一化学反应进行时，与外界交换多少能量？即计算化学反应热。

二是在指定的条件下，某一化学反应能否自发进行，即判断化学反应进行的方向。

三若可能自发进行，反应进行的温度如何？热力学方法的特点：大量质点组成的宏观体系1、热、功、状态函数△U、△H、△G和△S2、热力学第一、二、三定律3、盖斯定律4、自发过程的判定5、吉布斯—亥姆霍兹公式1、功、热、内能、焓、自由能、熵的计算2、自发过程判定AgNO 3与NaCl 的水溶液:如果只研究在水溶液中所进行的反应，则含有这两种物质的水溶液就是体系。

溶液以外的烧杯、溶液上方的空气都是环境。

如果还要研究反应时的能量变化，则水溶液和烧杯为体系，空气为环境。

例如:NaCl+AgNO 3溶液－体系分类敞开体系：体系与环境之间既有能量交换，又有物质交换。

封闭体系：体系与环境之间只有能量交换，没有物质交换。

孤立体系：体系与环境之间既没有能量交换，也没有物质交换。

敞开体系封闭体系绝热箱孤立体系NaOH+H2ONaOH+H2ONaOH+H2O热物质热二、体系的性质1、体系的性质：确定体系状态的各种宏观物理量。

如温度、压力、体积、质量、密度、浓度等2、体系的性质分为广度性质和强度性质两类：广度性质：在数值上与体系中物质的量成正比，即具有加和性。

如体积、质量、内能、焓、熵等。

强度性质：在数值上与体系中物质的量无关，即不具有加和性。

化学反应热的计算学习目标1．理解盖斯定律的意义。

2．能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。

知识网络一、盖斯定律1．概念：反应的反应热只与反应体系的和有关，而与反应的无关。

如果一个反应分几步进行，则各步反应的反应焓变之和与该反应一步完成时的焓变是相同的，这就是定律。

2．说明(1)不管化学反应是完成或完成，其是相同的，与反应的途径无关，即反应热总值是一定的。

(2)若某个反应从始态到终态有三条途径：所以热化学方程式之间可进行数学运算。

3．意义：有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。

应用定律可以间接地把它们的反应热计算出来。

用盖斯定律可间接求出用实验难以测定的反应热。

如对于反应C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反应热，很难直接测得。

设计如下过程：例1.同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。

现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。

已知：①P4（s，白磷）+5O2(g)＝P4O10(s)△H＝－2983.2 kJ/mol②P(s，红磷)+5/4O2(g)＝P4O10(s)△H＝－738.5 kJ/mol则白磷转化为红磷的热化学方程式为。

相同状况下，能量状态较低的是；白磷的稳定性比红磷（填“强”或“弱”）。

二、反应热的计算1．依据热化学方程式：与数学上的方程式相似，可以移项，同时改变正负号，化学计量数和△H 的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。

2．依据盖斯定律：可以将两个或两个以上的热化学方程式（包括其△H）相加或相减，得到一个新的热化学方程式。

3．依据燃烧热数据：可燃物完全燃烧放出的热量＝×可燃物的物质的量。

[借题发挥1] 已知25℃、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：C（s，石墨）+02(g)=C02(g) △H＝－393.5 kJ/mol C(s，金刚石)+02(g)=C02(9) △H= -395.4 kJ/mol 据此判断，下列说法正确的是( )A．由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低B．由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高C．由石墨制备金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低D．由石墨制备金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高1.已知：①2.C(s)+O2(g)=2CO(g) △H1＝－221.0 kJ/mol②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H2＝－483.6 kJ/mol 则制备水煤气的反应C(s) +H2O(g)=CO(g) +H2(g)的△H为( )A. +262.6 kJ/molB.- 131.3 kJ/molC.- 352.3 kJ/molD.+131.3 kJ/mol。

作业16——17页7，11 (2)第一章化学反应热1.1 几个基本概念1.1.1 系统（体系）和环境（外界）为了明确研究对象，人为地将一部分物质与其余物质分开，被划定的研究对象称为系统；系统之外，与系统密切相关，影响所能及的部分称为环境。

在烧杯中加入稀H2SO4和几粒Zn粒(图)，如把H2S04+Zn粒当成研究对象，则H2SO4+Zn 粒就是体系，而烧杯等就是环境；如把烧杯和H2SO4+Zn粒当成体系，则周围的空气就是环境等。

按照系统和环境之间物质和能量的交换情况，通常可将系统分为以下三类：1．敞开系统（图）系统和环境之间既有能量交换，又有物质交换，则该体系就是敞开体系。

2．封闭系统（图）系统与环境之间没有物质交换，但可以有能量交换。

如将上述烧杯放入一个不绝热的密闭容器内，则是封闭体系。

3. 孤立系统（图）系统和环境之间没有任何物质和能量的交换。

就象上例，如将盛H2SO4+Zn粒的烧杯装如一绝热的密闭容器内，则烧杯、H2SO4+Zn粒、和绝热容器所组成的体系就是孤立体系。

若将化学反应（包括作用物和产物）作为研究对象，应该属于什么系统？那就属于封闭体系了。

注意！在研究化学反应时，不加特殊说明，都是按封闭体系处理。

1.1.2 状态与状态函数系统的状态就是系统宏观性质（例如压力、温度、体积、能量、密度、组成等）的综合表现。

或者说系统的宏观性质的总合确定了系统的状态。

由于系统的宏观性质是状态的单值函数，亦称状态函数。

即用来描述系统宏观状态的物理量称为状态函数。

状态函数的变化值只决定于系统的始态和终态，与变化的途径无关。

如一杯水的始态是20℃、100kPa、50克，其终态是60℃、100kPa、50克。

不管采取什么途径，其温度的改变量ΔT都是40℃。

1.2 热力学第一定律在任何过程中（当然也包括化学反应）能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中能量的总值不变，这就是能量守恒定律。

将能量守恒定律应用于热力学就是热力学第一定律。