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一、焓变 反应热
1.化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化:物质变化和能量变化
(2)化学反应中的两大守恒:质量守恒和能量守恒
(3)化学反应中的能量转化形式:热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。
2.化学反应的实质与特征
(1)实质:反应物化学键断裂和生成物化学键形成。
(2)特征:既有物质变化,又有能量变化。
3.焓变
(1)焓(H):用于描述物质所具有的能量的物理量。
(2)焓变(ΔH):
①定义:在恒压条件下进行的反应的热效应
②符号:△H
③单位:J/mol或kJ/mol
④计算式:ΔH=H(生成物)—H(反应物)
(3)焓变与反应热的关系:对于等压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能,则如下关系:ΔH=Qp。[来源:***ZXXK]
4.反应热:指当化学反应在一定温度下进行时,一定物质的量的反应物之间完全反应所放出或吸收的热量,通常用符号Q表示,单位kJ/mol。
5.反应热的测定
(1)仪器:量热计
(2)原理:Q=-C(T2-T1),式中C代表仪器和反应混合物的总热容,单位是kJ/K,T1、T2分别代表反应前、后溶液的温度,单位是K。
6.吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析,如图所示。
(2)常见的放热反应:[来源:Zxxk.Com]
①所有的燃烧反应;②酸碱中和反应;③大多数的化合反应;④金属与酸的置换反应;⑤生石灰和水反应;⑥物质的缓慢氧化等。
(3)常见的吸热反应:
①大多数的分解反应;②晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl;③碳与水蒸气、C与CO2的反应,以及以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应;④盐类水解等
(4)反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。反应是否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时就可以进行。
二、热化学方程式[来源:***]
1.定义:表示参加反应物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2.意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
例如2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1,表示在298 K时,2 mol气态氢气与1 mol气态氧气完全反应生成2 mol液态水,放出571.6 kJ的能量 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 以是分数
⑥各物质系数加倍,△H加倍;反应逆向进行,△H改变符号,数值不变[来源:学+科+网Z+X+X+K]
三、盖斯定律
1.内容:对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应焓变都是一样。即:化学反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与反应途径无关。
2.意义:间接计算某些反应的反应热。
3.利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤
四、有关反应热的比较、计算
1.ΔH的比较:对放热反应,放热越多,ΔH越小;对吸热反应,吸热越多,ΔH越大。比较反应热大小的四个注意要点:
(1)反应物和生成物的状态;物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系
(2)ΔH的符号:比较反应热的大小时,不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。
(3)参加反应物质的量,当反应物和生成物的状态相同时,参加反应物质的量越多放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。
(4)反应的程度:参加反应物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。
2.反应热的有关计算
(1)主要依据:热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热、中和热等数据。
(2)主要方法:
①根据热化学方程式计算:反应热与反应物各物质的物质的量成正比。
②根据反应物和生成物的总能量计算:ΔH=E生成物-E反应物。
③依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算:ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量。
④根据盖斯定律的计算:应用盖斯定律进行简单计算时,关键在于设计反应过程,同时注意:
a、参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
b、当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也应相应地乘、除以某一个数;方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
C、将一个热化学方程式颠倒书写时,ΔH的符号也随之改变,但数值不变。
d、在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
⑤根据物质燃烧放热的数值计算:Q(放)=n(可燃物)×|ΔH|
说明:方法②常用于判断物质能量的大小关系及稳定性,即物质具有的能量越高,越不稳定。
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