第二章化学反应热效应与能源利用(2)
2第二章 化学热力学基础
aA + bB dD + eE
定义：
nB (t ) nB (0)
nA
B
nB
B
(mol )
nE
即
A
nB
B
nD
D
E
15
反应进度 1mol
即nA A a
nB B b
按化学反应进行1mol反应 14
CH4 (g) 2O2 (g) CO2 (g) 2H 2 O(l)
(c) CH4 (g) 3 O 2 (g) CO(g) 2H 2 O(l)
2 3 (d) CH4 (g) O2 (g) CO(g) 2H 2 O(g) 2
25
（2）一个体系从环境得到了160J的功，其内 能增加了200J，则体系与环境交换的热量 为 。 (a)360J (b)-360J (c)40J (d)-40J
U1
Q W 13
பைடு நூலகம்
U2
ΔU= U2 - U1 = Q +W
注：① Q 、W正负号 ② Q 、W、 ΔU单位一致（J、kJ）
例.某一体系在变化过程中从环境吸收了50 kJ的热, 对环境 做功4 kJ , 则热力学能的变化为? ΔU=Q+W =50- 4=46 kJ
14
§2-2 化学反应的焓变
一.反应进度ξ
kJ
= ΔU + ΔnRT J kJ (×10-3)
23
例:使1molH2O(l)在373K, P 下变成1mol H2O(g)需要 提供40.68kJ的热量,求此过程做功W,ΔH及ΔU
解:
2024届高考一轮复习化学教案(鲁科版)：化学反应的热效应
第34讲化学反应的热效应[复习目标] 1.了解反应热、内能、焓变的概念，知道化学反应热效应与内能和反应的焓变之间的关系。
2.知道常见的吸热反应和放热反应，能从多角度分析化学反应中能量变化的原因。
3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。
4.了解摩尔燃烧焓的概念及能源利用的意义。
考点一反应热焓变1．体系与环境(1)体系：人为划定的研究对象(物质系统)。
(2)环境：体系以外的其他部分。
2．反应热与内能(1)反应热(Q)：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应。
(2)内能3．反应热与焓变4．吸热反应、放热反应(1)放热反应：释放热量的化学反应。
反应物的总能量大于反应产物的总能量。
反应体系的能量降低，故ΔH＜0，即ΔH为负值。
(2)吸热反应：吸收热量的化学反应。
反应物的总能量小于反应产物的总能量。
反应体系的能量升高，故ΔH＞0，即ΔH为正值。
(3)常见的吸热反应和放热反应吸热反应(ΔH＞0) 放热反应(ΔH＜0)①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应②大多数的分解反应③弱电解质的电离④盐类水解⑤C和H2O(g)、C和CO2的反应①中和反应②燃烧反应③金属与酸或与氧气的反应④铝热反应⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应⑥大多数的化合反应5.反应热产生的原因(1)从能量图分析(2)从化学键变化分析1．浓H2SO4稀释是放热反应()2．放热反应不需要加热就能发生，吸热反应不加热就不能发生()3．石墨转变为金刚石是吸热反应，则金刚石比石墨更稳定()4．可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关()5．吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于反应产物形成化学键放出的总能量() 6．活化能越大，表明化学反应吸收的能量越多()答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.×一、对反应过程能量图的理解1．科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。
化学反应的热效应知识点总结
化学反应中的热效应一、化学反应的焓变1.反应热与焓变（1）反应热：化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同时，所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。
（2）焓与焓变①焓是与物质内能有关的物理量。
常用单位：，符号：。
②焓变(ΔH)：在条件下，化学反应的焓变化学反应的反应热。
符号：，单位：。
1）化学反应的特征：2）化学反应的本质：。
化学键断裂能量，化学键生成能量。
3）某种物质的能量与化学性质的稳定性、键能的关系：物质的能量越高，化学性质越，键能越；反之，能量越低，化学性质越，键能越。
3.放热反应和吸热反应：练习：下列变化属于吸热反应的是 （ ）①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰 A 、①④⑤ B 、①②④ C 、②③ D 、②④二、反应热大小的比较（1）同一反应，生成物状态不同——生成能量高的产物时反应热 ；（2）同一反应，反应物状态不同——能量低的反应物参加反应的反应热 ；（3）晶体类型不同，产物相同——能量低的反应物参加反应的反应热 ；（4）两个有联系的不同反应相比较时——完全反应时，放出或吸收的热量多，相应的反应热更 或更 。
（5）对于可逆反应，因反应不能进行完全，实际反应过程中放出或吸收的热量要小于热化学方程式中反应热的数值。
练习：在同温同压下，下列各组热化学方程式中，Q 1 〉Q 2的是 ( )A ．2H 2(g)+O 2(g)＝2H 2O(l) △H= Q 1 2H 2(g)+O 2(g)＝2H 2O(g) △H= Q 2B ．S(g)+O 2(g)＝SO 2(g) △H= Q 1 S(s)+O 2(g)＝SO 2(g) △H= Q 2C ．C(s)+0.5O 2(g)＝CO (g) △H= Q 1 C(s)+O 2(g)＝CO 2(g) △H= Q 2D ．H 2(g)+Cl 2(g)＝2HCl(g)；△H= Q 1 0.5H 2(g)+0.5 Cl 2(g)＝HCl(g)；△H= Q 2练习：已知299 K 时，合成氨反应 N 2 (g ) + 3H 2 3 ( g ) △H = —92.0 kJ/mol ，将此温度下的1 mol N 2 和3 mol H 2 放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量为（忽略能量损失） （）A 、一定大于92.0 kJ B 、一定等于92.0 kJ C 、一定小于92.0 kJ D 、不能确定三、热化学方程式1.定义：能够表示 的化学方程式叫做热化学方程式。
《化学反应中的热效应》 知识清单
《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。
化学反应的热效应+复习课+参考教案 (2)
第一章化学反应的热效应复习课◆本章教材分析1.教材地位和作用本章包括《反应热》和《反应热的计算》两节，属于热化学基础知识。
热化学是研究化学反应热现象的科学，它为建立热力学第一定律(能量守恒和转换定律)提供了实验依据，反过来，它又是热力学第一定律在化学反应中的具体应用。
它主要用于解决各种热效应的测量和计算问题。
在化学必修2中，学生初步学习了化学能与热能的知识，对于化学键与化学反应中能量变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识，本章是在此基础上的扩展与提高。
2.教学重点和难点●教学重点吸热反应放热反应的判断，热化学方程式的书写，反应热的计算，盖斯定律的应用。
●教学难点反应热的计算，盖斯定律的应用。
◆教学目标●知识与技能(1)知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
(2)通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。
(3)认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。
(4)明确盖斯定律的含义，能运用盖斯定律进行简单的计算。
●过程与方法(1)培养学生提出问题、分析问题以及解决问题的能力。
(2)学会运用所学知识的能力。
●情感态度与价值观(1)通过从微观角度对化学反应中能量的变化的分析，培养学生从微观的角度理解化学反应的方法，培养学生尊重科学、严谨求学、勤于思考的态度，树立学生透过现象看本质的唯物主义观点。
(2)通过对能源的学习，认识能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。
知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。
(3)通过对能源问题联系实际的学习讨论，不仅可强化学生课外阅读的意识和自学能力，也可培养学生对国家能源政策制定的参与意识以及综合分析问题的能力。
◆教学重难点(1)反应热的概念及计算。
(2)燃烧热的概念。
(3)热化学方程式的书写。
(4)运用盖斯定律计算反应热。
◆教学方法提出问题、先思后教、及时跟踪训练、练后反思。
◆教学过程一、导入新课【投影】一、了解本章学习目标1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。
人教版高中化学必修二实验现象和课后题答案
第一章物质结构元素周期律第一节元素周期表P6 科学探究探究碱金属元素的金属性强弱的规律（1）实验步骤：①将一干燥的坩埚加热，同时取小块钾，擦干表面的煤油后，迅速投到热坩埚中，观察现象。
再与钠与氧气的反应进行对比。
②在培养皿中放入一些水，然后取黄豆粒大的钾，用滤纸吸干表面的煤油，投入培养皿中，观察现象。
再与钠与水的反应对比。
（2）实验现象：（3）实验结论：钾比钠更容易与氧化合，钾比钠更容易与水反应，钾比钠金属性强。
P9 实验1-1探究卤族元素的非金属性强弱的规律（1）实验记录：（2）实验结论：较活泼的非金属单质能将较不活泼的非金属元素的阴离子从其盐溶液中置换出来。
由此可以判断非金属性的强弱。
P11 习题1．1；1；Cs；Li；7； 1；F；F。
2．C 3．C 4．A 5．(1)6 3Li 7 3Li； (2)14 6C 14 7N； (3)23 11Na 24 12Mg。
6．7．8．(1)卤素单质的物理性质(2) 卤素单质的化学性质：①卤素单质与氢气反应随着核电荷数的增多，卤素单质与氢气的反应剧烈程度减小。
生成氢化物的稳定性减弱。
②卤素单质间的置换反应随着核电荷数的增加，卤素单质的氧化性逐渐减弱。
9．（1）4Li+O2点燃2Li2O 氧化剂：O2、还原剂：Li;（2）2K + 2H2O =2KOH +H2 氧化剂：H2O 还原剂：K（3）Br2 + 2KI =2KBr +I2氧化剂：Br2还原剂：KI（4）Cl2 + 2FeCl2=2FeCl3氧化剂：Cl2还原剂：FeCl2 10．(1)甲: C 二 IVA ；乙: O 二 VIA；丙:Na 三 IA；丁:Al 三 IIIA(2)甲与乙：C+O2点燃CO2或乙与丙：4Na+O2=2Na2O 或者 2Na+O2△Na2O2乙与丁：4Al+3O2△2Al2O3。
11．不可以，113种元素不等于只有113种原子，很多元素还存在这不同的核素，即有同位素存在，所以原子种类实际上多于113种第二节元素周期律P14 科学探究P15 科学探究探究金属性变化规律Ⅰ．（1）实验方法：取一小段镁带，用砂纸除去表面的氧化膜，放入试管中。
第二章 化学热力学
进行了6.02×1023个单元反应，我们说进行了
1mol反应。
反应进度
反应进度的数值与计量方程式的写法有关。
例 10.0molH2和5.0molN2在合成塔中混合后 经过一定时间，反应生成2.0molNH3，反应 式可写成如下两种形式： (1) N2 + 3H2 = 2NH3 (2) 1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3 分别按(1)和(2)两种方程式求算此反应的 。
热力学规定 ：
– 系统吸热，Q > 0 – 系统放热，Q < 0 – 环境对系统做功，W > 0 – 系统对环境做功，W < 0
surroundins in Q>0
heat
out Q<0
system
in w>0 work
out w<0
化学热力学把功分成两类
(1) 体积功：包括膨胀功和压缩功
系统因体积变化而对抗外压做功。 体积功的计算： 等容过程 体积功 w=0 等压过程 p1= p2 体积功 w = －pV
盖斯定律的应用
已知：(1) C(石墨)+O2(g)=CO2(g) rHmθ(1)= -393.5kJ.mol-1 (2) CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) rHmθ(2)= -283.0kJ.mol-1 计算：(3) C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g) 的 rHmθ(3)=?
标准摩尔反应焓的计算
盖斯定律
标准摩尔生成焓和 标准摩尔燃烧焓
盖斯定律
• 盖斯Hess G H，1802-1850，生于瑞士日内 瓦，任俄国圣彼得堡大学化学教授。最著名 的是他进行的一系列热化学研究。
高中化学教案：化学反应的热效应
高中化学教案：化学反应的热效应化学反应的热效应引言化学反应的热效应是研究化学反应中能量变化的重要方面。
能量的转化与热效应密切相关，热效应的大小不仅与反应物的物质特性有关，还取决于反应过程中的温度变化。
一、热效应的定义热效应是指在恒定压力下，化学反应过程中吸热或放热的现象。
根据能量守恒定律，反应前后能量的变化必须相等，所以吸热反应释放的能量等于放热反应吸收的能量。
二、热效应的测量方法1. 火焰燃烧法火焰燃烧法是一种简单有效的测量热效应的方法。
它通过将反应物燃烧，观察燃烧过程中产生的热量来判断反应的热效应。
这种方法常用于测量液体和气体的燃烧热效应。
2. 塑料泡花法塑料泡花法是利用塑料泡沫将反应物包裹起来，观察泡沫膨胀与收缩的现象来测量热效应。
这种方法适用于实验室中小型实验的测量。
3. 热容量法热容量法是利用热容量的差异来测量热效应的方法。
通过测量反应物和产物的温度变化，计算热容量的差值，从而得到热效应。
这种方法适用于固体反应和大型实验的测量。
三、热效应的分类热效应可以根据反应过程中吸、放热的程度进行分类。
1. 吸热反应吸热反应是指在反应过程中从周围环境吸收热量。
这种反应通常表现为温度下降，感觉上会有寒冷感。
吸热反应常见的例子包括融化、蒸发和溶解等。
2. 放热反应放热反应是指在反应过程中释放热量到周围环境中。
这种反应通常表现为温度的升高，感觉上会有热感。
放热反应常见的例子包括燃烧、酸碱反应和酶促反应等。
四、热效应与化学平衡热效应对于化学平衡有重要影响。
根据热效应的正负，可以判断反应是吸热反应还是放热反应。
在化学平衡中，当温度升高时，可以利用热效应来推测反应的方向。
对于吸热反应，提高温度会使平衡向产物方向移动；对于放热反应，提高温度会使平衡向反应物方向移动。
五、应用1. 肥料的选择热效应在农业中的应用十分广泛。
选择适合的肥料对于作物的生长至关重要。
因为不同肥料的化学反应热效应不同，选择合适的肥料可以促进作物的生长。
《化学反应中的热效应》 讲义
《化学反应中的热效应》讲义在我们的日常生活和工业生产中，化学反应无处不在。
而化学反应中的热效应，是一个非常重要的概念，它与我们的生活、生产息息相关。
首先，咱们来了解一下什么是化学反应中的热效应。
简单说，热效应就是在化学反应过程中，由于反应物和生成物的能量不同，从而导致体系吸收或放出热量的现象。
从能量的角度来看，化学反应可以分为吸热反应和放热反应两大类。
吸热反应是指反应过程中需要从外界吸收热量才能进行的反应，比如碳酸钙在高温下分解为氧化钙和二氧化碳的反应。
而放热反应则是在反应过程中会向外界释放出热量，像燃烧煤炭、氢气与氧气反应生成水等都是典型的放热反应。
那为什么会有吸热和放热之分呢？这就得深入到化学物质的内部结构和化学键的变化来解释了。
在化学反应中，旧的化学键断裂，新的化学键形成。
当旧键断裂时需要吸收能量，新键形成时会释放能量。
如果吸收的能量大于释放的能量，就是吸热反应；反之，如果释放的能量大于吸收的能量，那就是放热反应。
咱们来具体看看一些常见的吸热反应和放热反应。
先说说吸热反应，氯化铵和氢氧化钡晶体的反应就是一个很典型的例子。
将它们混合搅拌，能明显感觉到容器外壁变凉，这就是因为这个反应吸收了热量。
还有碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，也是吸热反应。
再来说说放热反应。
大家都知道燃烧反应基本都是放热的，像甲烷的燃烧，生成二氧化碳和水的同时放出大量的热。
还有酸碱中和反应，比如盐酸和氢氧化钠的反应，会迅速放出热量。
化学反应中的热效应在实际生活中有很多重要的应用。
比如在冬天，我们使用的暖手宝，里面通常是一些发生放热反应的化学物质，通过化学反应放出的热量来给我们的手保暖。
在工业生产中，利用化学反应的热效应来提供能量或者控制反应条件也是非常常见的。
例如，在钢铁冶炼中，通过燃烧煤炭等燃料来提供高温，使铁矿石发生还原反应。
要研究化学反应中的热效应，就离不开热化学方程式。
热化学方程式不仅能表示出化学反应中的物质变化，还能体现出能量的变化。
工程化学绪论
T始=T终
恒温过程
恒容过程
Isothemal process Isovolumn process
恒压过程 Isobar process
28ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
途径2：
过程 途径1：
系统从始态到终态，完成一个变化过程， 其中完成变化的具体步骤称为途径〔Path〕。
状态函数的变化只取决于终 始态而与途径无关
29
物态：
物质在一定的温度和压力条件下所处的 相对稳定的状态，称为物质的聚集状态，简 称物态 。
体 系 环境 TheSurroundings
The System
环境：
系统以外与之直接联系的局部，那么称为环境.(例子)
系统分类
〔1〕敞开系统： 系统与环境间既有能量交换，又有物质交换。 〔2〕封闭系统： 系统与环境间有能量交换，没有物质交换。 〔3〕孤立系统： 系统与环境间既没有能量交换，也没有物质交
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两者关系：
相是一种物态，但物态不是相。如果说系统是对 物质的初步划分，那么物态是广义的概念〔为了研 究的方便〕，那么相是对物质更进一步的划分，这 样对化学进展微观的研究就更为方便。
33
通过以上学习，关于相的理解有五点：
1.具有一样的物理性质、化学性质和 稳定性；
2.相和相之间有明显的界面； 3.一种相并不一定含有一种物质，有
状态1： T1=298K
先 冷 却
直接加热 T=273K
状态2： T2=308K
再 加 热
另外，体系的各状态函数间相互制约，如气体，P， V，n，T之间存在着内在联系： PV=nRT
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三、过程与途径
当系统状态发生变化时，状态变化的经过称之为过程 〔Process〕.
第二章化学反应热效应
气体在不同恒定压力下的膨胀(c) W= -(P1外 △V1+ P2外 △V2+ P3外 △V3)
气体可逆膨胀(d)：保持外压约小于内压， 且△P无限小。 W=-∑P外dV=- ∑(P内-dP)dV= =-∑P内dV
热力学第一定律
将能量守恒定律应用于热力学研究体系得 出热力学第一定律。 若系统从状态I变化到状态II时吸收的热为 Q，同时环境对系统做功为W，根据能量守 恒定律： U2 = U1 + Q + W U = U2 - U1 = Q + W
2.1化学反应热效应 2.2化学反应热效应的计算 2.3能源
教学时间：4学时 教学要求： 了解系统能量形式,理解热力学第一定律 意义,并能应用. 理解化学反应的焓变意义,了解不同反应 过程热效应间的关系. 掌握测定反应热效应的实验原理及方法. 掌握化学反应的标准摩尔焓变的计算.
2.1化学反应热效应
体系的任一性质发生变化,体系状态变 化.注意:体系的各性质不是独立的,是 相互联系的.如PV=n RT. 状态函数的特征:状态一定,状态函数值 一定;若状态变化,状态函数的变化值只 与始终态有关,而与变化所经历的具体 过程无关.
状态函数的两大类型
容量性质(广度性质):其数值与体系中物 质的数量成正比；有加和性。如体系的 V,m,H,G等状态函数。 强度性质：其数值与体系中物质的数量 无关,整体与部分的数值相等.如体系的 P,T,粘度、密度等是强度性质状态函数.
注意: 焓单位：KJ/mol 焓性质（1）状态函数、（2）广度性质的 物理量，具有加和性。 △H正负值的意义： △H﹥0吸热过程 △H﹤0 放热过程
QP 、 QV的关系
△H= △U+ △(PV） △U= QV △H= QP QP=QV + △(PV） 如反应在溶液中进行, QV ≈ Qp； 如反应中气体处于理想状态下有 QP= QV + （△n）RT
化学反应的热效应
化学反应的热效应化学反应中的热效应是指反应过程中产生或吸收的热量变化。
热效应的正负值可以判断反应是吸热反应还是放热反应，同时也可以揭示反应的能量转化规律。
本文将介绍热效应的概念、计算方法以及与化学反应的关系。
一、热效应的概念热效应指的是在化学反应中释放或者吸收的热量变化。
当一种化学物质转变为另一种化学物质时，会伴随着化学键的形成和断裂，能量的吸收或者释放。
这种能量转化的结果通常以热量的形式表现出来，称为热效应。
热效应可以分为放热反应和吸热反应。
放热反应是指在反应过程中，系统向其周围环境放出热量，即反应产生的热量为负值。
吸热反应则相反，系统从外界吸收热量，反应产生的热量为正值。
二、热效应的计算方法1. 反应焓变（ΔH）反应焓变（ΔH）是描述反应热效应最常用的指标之一。
反应焓变可以由热量变化计算得到，其单位常用焦耳（J）或者千焦（kJ）。
反应焓变的计算公式为：ΔH = H(产物) - H(反应物)其中ΔH为反应焓变，H(产物)为产物的焓值，H(反应物)为反应物的焓值。
2. 反应热（q）反应热（q）是指在恒定压力下，化学反应过程中释放或者吸收的热量。
反应热的计算公式为反应焓变与反应物质的摩尔量之间的关系：q = ΔH × n其中q为反应热，ΔH为反应焓变，n为反应物质的摩尔量。
三、热效应与化学反应热效应与化学反应密切相关，可以通过热效应的性质来分析化学反应的特点。
1. 利用热效应判断反应类型根据反应热的正负值，可以判断化学反应是放热反应还是吸热反应。
放热反应的反应热为负值，意味着反应释放能量，反应物质的化学键被释放出来的能量远大于产生的化学键，这种反应往往是自发进行的。
吸热反应的反应热为正值，意味着反应需要吸收能量，反应物质的化学键被产生的化学键所吸收的能量远大于释放的能量，这种反应往往需要外界提供能量才能进行。
2. 热效应与反应速率的关系热效应也会对反应速率产生影响。
放热反应会释放能量，使反应体系的温度升高，从而加快反应速率；而吸热反应则冷却反应体系，降低反应速率。
《化学反应的热效应》 讲义
《化学反应的热效应》讲义一、引言在我们的日常生活和工业生产中，化学反应无处不在。
从燃烧燃料获取能量，到食物的消化和新陈代谢，再到各种化学制品的制造，化学反应都在发挥着重要的作用。
而在这些化学反应中，一个重要的概念就是热效应。
二、什么是化学反应的热效应化学反应的热效应，简单来说，就是在化学反应过程中吸收或者放出的热量。
当反应物转化为生成物时，由于化学键的断裂和形成，能量会发生变化，这种能量变化以热量的形式表现出来，就形成了热效应。
如果反应过程中释放出热量，使体系的温度升高，这样的反应被称为放热反应。
比如燃烧煤炭、甲烷等燃料，都是典型的放热反应。
相反，如果反应过程中吸收热量，使体系的温度降低，这样的反应就是吸热反应。
例如碳酸钙在高温下分解为氧化钙和二氧化碳，就是一个吸热反应。
三、热效应的测量为了准确地了解一个化学反应的热效应，我们需要进行测量。
测量化学反应热效应的常用仪器是量热计。
量热计的工作原理基于热量守恒定律。
它将反应发生在一个绝热的环境中，通过测量反应前后体系温度的变化，以及体系的热容等参数，就可以计算出反应放出或吸收的热量。
例如，在一个简单的实验中，我们可以将一定量的反应物放入量热计中，记录初始温度，然后让反应发生，待反应结束后，再次测量温度。
根据温度的变化、反应物的质量以及物质的比热容，就能够计算出反应的热效应。
四、热化学方程式为了方便表示化学反应的热效应，我们引入了热化学方程式。
热化学方程式不仅表示了化学反应中物质的变化，还标明了反应的热效应。
热化学方程式的书写有一定的规则。
首先，要注明反应物和生成物的状态，通常用“s”表示固体，“l”表示液体，“g”表示气体。
其次，要在方程式后面注明反应的焓变（即热效应）。
焓变的单位通常是千焦每摩尔（kJ/mol）。
例如，氢气和氧气反应生成液态水的热化学方程式可以写为：H₂(g) ＋ 1/2O₂(g) ＝ H₂O(l) ΔH ＝－2858 kJ/mol这个方程式表示，当 1 摩尔氢气和 05 摩尔氧气反应生成 1 摩尔液态水时，会放出 2858 千焦的热量。
高一化学能源的利用知识点
高一化学能源的利用知识点能源在我们的生活中扮演着至关重要的角色。
为了满足人类对能源的需求，我们需要了解并有效地利用不同类型的能源。
本文将介绍高一化学中与能源相关的知识点，包括化学能的转化、化学反应与能量变化以及无机化合物在能源转换中的应用。
一、化学能的转化化学能是一种能够转化成其他形式能量的能源。
在能量转化的过程中，化学能可以被转化为热能、电能、光能等。
下面是一些常见的化学能转化情况：1. 燃烧反应：例如燃烧木材、煤炭或石油时，化学能被转化为热能和光能。
2. 酸碱中和反应：在酸碱中和反应中，化学能可以转化为热能。
3. 电化学反应：在电池中，化学能被转化为电能。
4. 光化学反应：光合作用是一种重要的光化学反应，太阳能被转化为化学能。
二、化学反应与能量变化化学反应中能量的变化是通过研究热效应（焓变）来描述的。
热效应是指在常压下，化学反应中吸热或放热的过程。
常见的热效应包括焓变、反应焓和燃烧热。
1. 焓变：化学反应发生时，反应物转变为生成物，其间吸热或放热的过程称为焓变。
焓变可以表示为ΔH，正值表示放热反应，负值表示吸热反应。
2. 反应焓：反应焓是指单位物质参与反应时的焓变。
在化学反应中，反应焓可以用来计算反应物与生成物之间的能量差异。
3. 燃烧热：燃烧热是指单位物质完全燃烧放出的焓变。
通过测量燃烧反应的焓变，可以确定燃料的热能。
三、无机化合物在能源转换中的应用无机化合物在能源转换中起着重要的作用。
以下是一些典型的无机化合物在能源领域的应用：1. 硝酸铵：硝酸铵（NH4NO3）是一种常用的氧化剂，可用于火箭推进剂和炸药。
在燃烧过程中，硝酸铵中的化学能被转化为热能和气体的膨胀能。
2. 氢氧化钠：氢氧化钠（NaOH）是一种常用的碱性物质，可用于提取铝等金属。
在铝的提取过程中，氢氧化钠与铝反应，释放出大量的热能。
3. 二氧化硫：二氧化硫（SO2）是一种常见的废气，但它也可以被用作脱硫剂。
二氧化硫与煤炭中的硫化物反应，形成硫酸，从而将有害的气体转化为有用的化学物质。
第二章 化学反应热
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。
《化学反应的热效应》 讲义
《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的日常生活和化学研究中，经常会遇到各种各样的化学反应。
而当这些化学反应发生时，往往会伴随着能量的变化，这种能量变化在热力学中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，从而导致体系与环境之间交换的热量。
如果反应过程中向环境释放热量，我们称之为放热反应；反之，如果反应过程中从环境吸收热量，就称之为吸热反应。
例如，煤炭的燃烧就是一个典型的放热反应，它为我们提供了热能来取暖、发电等；而氯化铵溶解于水则是一个吸热反应，会使周围环境的温度降低。
二、热效应的测量与计算为了准确地了解和研究化学反应的热效应，科学家们发展出了一系列的测量和计算方法。
其中，最常用的方法是量热法。
通过使用量热计，我们可以测量出反应前后体系的温度变化，再结合反应物和生成物的物质的量以及热容等参数，就能够计算出反应的热效应。
以一个简单的燃烧反应为例，假设一定质量的某种燃料在量热计中完全燃烧，量热计中的水温从初始温度 T1 升高到了最终温度 T2，量热计中水的质量为 m，水的比热容为 c。
那么，燃料燃烧放出的热量 Q 就可以通过以下公式计算：Q ＝ mc(T2 T1) 。
此外，还可以通过化学键的断裂和形成所涉及的能量变化来计算化学反应的热效应。
在化学反应中，化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成会释放能量。
通过计算反应物中化学键断裂吸收的总能量与生成物中化学键形成释放的总能量之差，就可以得到反应的热效应。
三、影响化学反应热效应的因素化学反应的热效应并非是固定不变的，它会受到多种因素的影响。
首先，反应物和生成物的状态是一个重要因素。
例如，同一种物质在气态时的能量通常高于液态和固态时的能量。
所以，当反应物和生成物的状态发生变化时，反应的热效应也会有所不同。
其次，反应的条件，如温度、压力等，也会对热效应产生影响。
一般来说，温度升高，反应的热效应可能会发生变化；而压力的改变对于有气体参与的反应的热效应影响较为显著。
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17
1 氢气的制取
➢ 电解 作为氯碱工业的副产品，是目前工业氢气的制备 方法。 2NaCl + 2H2O 电解 Cl2 + H2 + 2NaOH
该方法从经济上考虑是不可行的。
➢ 太阳能光解 利用太阳光的能量催化分解水得到氢气，最有 前途的制氢方法。是研究的热点。
分布：深水大陆架和陆地永久冻土带。我国东海、 南海有大量可燃冰，约相当于全国石油储量的一 半。
开采难，储量丰富。
13
2.3.4 煤气和液化气
煤气 煤的合成气及炼焦气都是城市煤气。
煤气的组成
H2：50%；CO：15%；ห้องสมุดไป่ตู้H4：15%，热值约16MJ •M-3
液化气 来源于石油，主要成分为丙烷、丁烷等，炼油厂 的副产品。
The semiconducting material
(blue) and metal (green)
electrode are immersed in water.
Under light irradiation,
photoexcited electrons reduce
water to give H2, whereas the electron vacancies oxidize
20
2.4.3 太阳能
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的天然核聚变能。 太阳能的利用不会引起环境污染，不会破坏自然生 态。因此是人类最可靠、最有前景的能源形式
太阳能的利用方法是将太阳能转换为更方便使用的能量形 式，主要有以下三种：
➢ 转换为热能 ➢ 转换为电能 ➢ 转换为化学能
图1.10 太阳能电池
E 1.697109 kJ mol1
由于氢原子质量小，如折合成每g物 质反应的热量， 则氢聚变所释放是 能量是相同质量的铀裂变能量的3倍 多。
图1.11 氢弹爆炸
27
Ⅱ. 核电的优势与发展趋势
➢ 发展核能是必由之路 由其优势决定：高密度、清洁、经济、安全的能源
➢ 核电的发展趋势 (1) 热堆的应用。应用广泛但燃料利用率很低；完善、智能化。 (2) 快堆的应用。核燃料利用充分，但工艺复杂，成本较高。
4
4 能源危机
本质：能量总量不变，质量衰退了，有序能下降
5
2.3.2 煤炭与洁煤技术
思考：我国能源结构的特点是什么？
我国的能源结构中，煤炭占据重要地位：占总能量 的70%以上。此外，我国也是世界上煤炭储量最大 的国家，因此，如何高效、科学、清洁地利用煤炭 资源是我国能源科学和研究中的重要课题。
我国煤炭的一个特点是煤炭中含硫量较高，煤炭 中的硫在燃烧时生成二氧化硫。大气中的二氧化 硫是造成酸雨的主要原因。
展战略。
30
18
Light work with water, NATHAN S. LEWIS Nature 414, 589 - 590 (December 6, 2001) Direct splitting of water under visible light irradiation with an oxide semiconductor photocatalyst, ZHIGANG ZOU, JINHUA YE, KAZUHIRO SAYAMA & HIRONORI ARAKAWA Nature 414, 625 - 627 (December 6, 2001)
与煤气相比，液化气有哪些优点: 无毒、低污染、热值高于煤气。 液化气作动力→ 绿色汽车← 燃料电池（各国竞争发展）
14
2.4 清洁能源与可持续发展
思考1：目前使用的能源中，哪些是有限的，哪些 是无限的(不考虑太阳的寿命)？
思考2：你认为伊拉克战争的深层次原因是什么？
1.矿物能源（煤炭和石油）是有限的，来自宇宙的 能源（如太阳能）和核能是无限的。
6
1 煤炭的成分与热值
煤炭的主要成分： 碳、氢、氧；少量氮、硫、磷等。
煤炭的热值： 单位质量或体积的燃料完全燃烧放出的热量。
标准煤的热值为29.3MJ·kg-1。
煤炭的分类： ➢无烟煤：低硫，较好； ➢烟煤 ：高硫，燃烧环境污染； ➢褐煤：储量大，但热值低。
7
2 洁净煤技术
洁净煤技术于1986年由美国率先提出，现已成为 解决环境和能源问题的主导技术之一
加快研究和开发。
(3)可控热聚变堆。处于基础研究阶段，前景诱人。
28
秦山核电站二期工程施工现场
鸟瞰一期
图1.12 秦山核电厂外 景
29
本章小结
▪ 了解若干热力学基本概念（如状态函数、热力学
标准态、反应进度、焓等）和定容热效应q的测
定; ▪ 理解热化学定律及其应用；掌握反应的标准摩尔
焓变的计算； ▪ 了解能源的概况和我国能源的特征，及可持续发
24
选读材料
核能
Ⅰ. 核燃料和核能的来源
1. 核裂变反应
核能的产生主要有两种方式，核裂变和核聚变。释 放的能量用质能方程计算：
E mc2
在中子的轰击作用下，较重原子核分裂成轻原 子核的反应称为核裂变反应。
235 92
U
1 0
n
142 56
Ba
91 36
Kr
301 n
25
该反应损失质量Δm = 0.2118g·mol-1，能量变化为： E mc2 (0.2118g mol1) (3108 m s1)2 1.9041010 kJ mol1 此能量相当于634.5吨标准煤完全燃烧所释放的能量。
water to O2. Zou et al. have doped an indium–tantalum-
oxide with nickel, and find that
this material absorbs light in
the visible spectrum, an
advance over previous
思考：西气东送具有哪些重要意义？
11
3 沼气和生物质能
植物残体在隔绝空气的情况下发生自然分解时产 生的气体称为沼气。
沼气约含60%的甲烷，其余为二氧化碳和少量的 CO、H2、H2S等。
思考：可用哪些原料制备沼气？如果你来自农村，你家 使用过沼气吗？
农村一般用人畜粪便、杂草等制取沼气。
生物质能的现代利用是将植物枝杆等在汽化炉中 加压汽化制成可燃气体。
核裂变是链式反应，不加控制则可制造成原子 弹；如加以控制，例如使用慢化剂—水，重水
和石墨，则可建造成核电站。
26
2. 核聚变反应
高温作用下，轻原子核合并成较重原子核的反应。
2 1
H
3 1
H
4 2
He
1 0
n
释放的能量同样用质能方程计算。
太阳能就是氢的核聚变能，经计算
1mol
2 1
H
聚变放出的能量为：
思考：汽车尾气污染物是什么？如何解决？ 主要污染物：NO、CO、HC和含铅化物等。 解决方法：采用无铅汽油，对汽车尾气进行催化净化。
10
2 天然气
天然气是低级烷烃的混合物，主要成分是甲烷， 常与石油伴生。其热值约为55.6MJ •kg-1。 天然气的优点：
➢ 可直接应用 ➢ 易于管道输送 ➢ 污染少
一次能源
煤炭、石油、天然 气、生物质能
水能
二次能源
煤气、焦碳、成品燃 油、液化气、酒精 电力、蒸汽、热水
新能源
燃料能源 核能
非燃料能源
太阳能、地热、风 能、海洋能
人工沼气、氢能
激光
2
2 世界能源的结构和消耗
60
能 50
源
结 构
40
比
例 30
煤炭 石油 天然气 水电及其它
(%)
20
10
1950 1960 1970 1980 1990 2010 年代 图1.7 世界消耗的一次能源结构
炼焦焦炭 汽化 剂H2O水煤气 甲烷化合成天然气 气体燃料
（CO H2）
（CH4）
汽化剂（H2OO2 ) 合成气
煤
70%煤粉 30%水 少量添加剂
水煤浆
甲醇 液体燃料
合成汽油
新型液态燃料
8
2.3.3 石油和天然气
石油 石油是多种烃类的混合物，其中含有链烷烃、环 烷烃、芳香烃和少量含氧、含硫的有机物。
21
1 转换为热能
思考：太阳能热水器的工作原理？
太阳能热水器是目前广泛利用太阳能最典型的 一个例子。其原理就是将太阳能转换为热能， 是目前直接利用太阳能的最主要方式。
将光能转换为热能的关键是吸收材料，一般选用 黑色、表面粗糙的材料以减少反射，增加对光子 的有效吸收。
思考：太阳光能的缺点是什么？
1、能量密度低，因此设备的表面积必须很大。 2、对天气的依赖性强。
photocatalysts.
19
2 氢气的储运
氢气的密度小，且极难加压液化，因此氢气的储 存和运输是一个比较困难的问题。
合金贮氢法
原理：氢可以与某些合金在较高的压力下生成化合 物，这些化合物在合适的条件下可以释放出氢气。 如镧镍合金：
LaNi5 + 3H2
300kPa
加热
LaNi5H6
开发研究贮氢合金材料是当今材料科学领域的 热门分支。
2.开放性的结论
1992年，联合国环境于发展大会上提出了社会、
经济、人口、资源和环境协调发展的口号。能源
作为最紧缺的资源对人类社会的可持续发展起着
关键的作用。
15
2.4.1 能源开发与可持续发展
我国能源结构不合理，优质能源比重太小。必须合理开发及进
一步开发新能源，才能实现可持续发展。