化学反应与能量的变化 课件
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则1mol N2生成NH3的反应热为 －92 kJ/mol ， 则1mol H2生 成NH3的反应热为－30.67 kJ/mol 。
相当于 1/3 mol N2
6）焓变与物质能量的关系（宏观）
ΔH = ∑ E 生成物 – ∑ E 反应物
3.化学能与热能相互转化的实例 必修二P33
实验2-1：铝与盐酸的反应
2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) ∆H = – 369.2 kJ/mol
1 2
H2(g)
+
1 2
Cl2(g)
= HCl(g)
∆H = – 92.3 kJ/mol
例2：1mol N2(g) 与适量O2(g) 反应生成NO2 (g)， 需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。
N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) ∆H = + 68 kJ/mol
小结：1.化学方程式与热化学方程式的比较
化学计 量数
状态
化学方程式
热化学方程式
是整数，即表示微粒个数，整数也可以是分数，只
又表示物质的量
表示物质的物质的量
不要求表明
必须在分子式后表 明
正负 号及 单位
意义
无
必须表明
表示化学反应中的物 质变化
不仅表示化学反应 中的物质变化，还 表明化学反应中能 量的 变化
物质变化 1、化学反应的特征 能量变化
质量守恒 能量守恒
2、化学反应中能量的变化（吸收和放出），可
以 热能 、 光能 、 电能 及其它形式的能量
表现出来。
• 当能量变化以热能的形式表现时，化学反应可以分为：
3、放热反应与吸热反应（熟记常见反应）
反
高
生
高
放热反应
吸热反应
生
低
反
低
(1) 放热反应
① 化学反应中放出热量的反应。反
C、CH4 ( g ) ＋ 2 O2 ( g ) ＝ CO2 ( g ) ＋ 2 H2O ( l )
ΔH = – 890 kJ/mol
D、 1/2CH4 ( g ) ＋ O2 ( g ) ＝ 1/2CO2 ( g ) ＋ H2O ( l )
ΔH = – 890 kJ/mol ΔH = – 445 kJ/mol
例3、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧 生成CO2和H2O时，放出445 kJ的热量。则下列热化
C 学方程式中正确的是（ ）
A、2CH4( g ) ＋ 4O2( g ) ＝ 2CO2( g ) ＋ 4H2O ( l ) ΔH = + 890 kJ/mol
B、CH4 ＋ 2O2 ＝ CO2 ＋ H2O状态ΔH = – 890 kJ/mol
吸热反应 放热反应(以后要学习)
(2) 吸热反应
① 化学反应中吸收热量的反应。生
高
< ② E (反应物) E (生成物)
③ 常见的吸热反应：
反
低
a. Ba(OH)2·8 H2O晶体与NH4Cl晶体反应；
b. C作还原剂的反应； C + CO2 == 2CO
c. 绝大多数分解反应。 C + H2O == CO + H2
思考3：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲 洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？
答：因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗， 温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要 冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会 使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。
3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入 下表。
思考5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的 NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？
答：因为本实验的关键是测反应的反应热，若 动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。
5.重复实验两到三次，取测量所得数据的 平均值作为计算依据。
温度 实验次数
1 2 3
起始温度t1/℃ HCl NaOH 平均值
终止温度 t2/℃
1、反应热 化学反应中所吸收或放出的热量。
2、焓变 恒温恒压下，反应热称“焓变”。 1）符号： ΔH 2）单位： kJ/mol 或 kJ • mol–1
注：单位中的每mol是与整个反应对应的， 即反应热表示每mol反应放出或吸收的热量。
3）表示方法
放热反应 (体系能量降低)：∆H < 0，∆H为“－” 吸热反应 (体系能量升高)：∆H > 0，∆H为“ + ”
实验步骤
1.保温。在大烧杯底部垫泡沫塑 料，使放入的小烧杯杯口与大烧 杯杯口相平。然后再在大、小烧 杯之间填满碎泡沫塑料，大烧杯 上用泡沫塑料板（或硬纸板）作 盖板，在板中间开两个小孔，正 好使温度计和环形玻璃搅拌棒通 过，如图所示。
思考1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填 碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？对此装置， 你有何更好的建议？
答：否。因为中和热是指酸与碱发生中和反应生成 1molH2O时放出的热量，其数值与反应物的量无 关，故所测结果应基本和本次实验结果相同。
中和反应反应热的测定
答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减 少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减 少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能 更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。
思考2：为什么不用环形铁搅拌棒？ 铁与盐酸之间会发生反应，另外铁的导热性好，这样 都会造成热量的损失。
2.用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入 小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下 表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
温度差 (t2-t1)/℃
实验数据处理
1、取三次测量所得数据的平均值作为计算依据
t1/℃
t2/℃
(t2-t1)/℃
如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明 显，怎么办？
2.计算反应热
50mL0.50 mol/L的盐酸的质量m1=50g 50mL0.55 mol/L的氢氧化钠溶液的质量m2=50g
2、反应热的大小的比较
包括+、 –在内比较，和数学一样，+ 一定比 – 的大 (1)同一反应生成物状态不同 A(g)+B(g)=C(g) △H 1＜0 A(g)+B(g)=C(l) △H 2＜0 则有△H 2 ＜ △H 1 (2)同一反应反应物状态不同 S(g)+O2(g)=SO2(g) △H 1＜0 S(s)+O2(g)=SO2(g) △H 2＜0 则有△H 1 ＜ △H 2
高
> ② E (反应物) E (生成物)
③ 常见的放热反应：
生
低
a. 物质与O2的氧化反应（燃烧，生锈等）；
b. 中和反应（酸碱）； • 放热反应有时也需要 c. 金属与水or酸的反应； 加热才能发生！
d. 绝大多数化合反应（CaO与H2O）。
•
高温
C + CO2 === 2CO
了解：e. 原电池反应也是
5）焓变与键能的关系（微观）
ΔH = 反应物的键能总和 – 生成物的键能总和
例 1：1mol C与 1mol H2O(g) 反应生成 lmol CO(g) 和 1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应
热为△H = ＋131.5 kJ/mol。
例 2：拆开 1mol H－H键、1mol N－H键、1mol N≡N 键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，
中和后生成的溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)
反应放出的热量为：
Q＝（m1＋ m2 ）c (t2－t1) =0.418（t2－-t51参7）.考3kk值JJ/m：ol
生成1molH2O时放出的热量为：
ΔH= － 0.418 （t2－t1） kJ/mol
0.025
若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L 的NaOH溶液，所测得中和热的数值是否约为本实验 结果的两倍(假定各步骤操作没有失误)？
(P3）所谓体系是指被研究的物质系统；而 体系以外的其他部分就称为环境
4）化学反应中能量变化的原因
旧键断裂 — 吸收能量 新键形成 — 放出能量
= 679kJ/mol = 862kJ/mol
H = 679kJ/mol － 862kJ/mol = －183kJ/mol
反应物的键能总和 生成物的键能总和
三、中和反应反应热的测定
实验目的
中和热：在稀溶液中，酸与碱发生 中和反应生成1mol水所产生的反应
热
测定强酸与强碱反应的反应热，
体验化学反应的热效应。
实验用品
大烧杯（500ml）、小烧杯（100ml）、温度 计、 量筒（50ml) 两个﹑ 泡沫塑料或纸条﹑ 泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）﹑ 环形玻璃搅拌棒
②
H2 (g) +
1 2
O2(g) = H2O(l)； △H= –
285.8 kJ/mol
③ 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l)； △H= – 571.6 kJ/mol
④ 2H2O(l) = 2H2 (g) + O2(g) ； △H= + 571.6 kJ/mol
⑴ 一般应注明反应的温度、压强；△H与实验的条件、 （250C ，101kPa时不注明） 物质的状态有关！
H2(g) + I2 (g)
200℃
==== 2HI(g)
101kPa
ΔH =
－14.9 kJ/mol
表示1mol气态H2与1mol气态碘完全反应， 生成2mol气态HI时，放出14.9kJ的热量。
3、书写要点 H2O(l) H2O(g) △H= + 44 kJ/mol
①
H2 (g) +
1 2
O2(g) = H2O(g)； △H= – 241.8 kJ/mol
思考4：实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为 何不是1∶1而是NaOH过量？
答：为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和， 采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。
4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的 盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小 烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅 拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的 最高温度，记为终止温度，记入下表。
⑹ 反应物完全变成生成物，所释放或吸收的热量。
⑺ 热化学方程式一般不要写反应条件。
例1：当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol 气态HCl，放出184.6kJ的热量，请写出该反应的 热化学方程式。
ห้องสมุดไป่ตู้
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ∆H = – 184.6 kJ/mol
实验2-3：氢氧化钠与盐酸反应能量的变化
任何一个化学反应都包括物质的变化和能量的变化。 那么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？
H2 + I2 == 2HI 只表示物质变化
【例1】 在200℃、101kPa时，1 mol H2与碘蒸气作用 生成HI的反应，科学文献上表示为：
H2(g) + I2 (g)
主要包括盐、氢化物等的分解
水煤气
N2O4生成NO2反应也是吸热的 d. 水解反应。
④其它放热和吸热过程
放热过程：a浓硫酸溶于水、b生石灰溶于水、c氢氧化钠 固体溶于水、d新化学键的形成、e非金属原子得到电子。
吸热过程:a弱电解质的电离、b化学键的断裂、 c多数铵盐溶于水、d金属原子失去电子
一、反应热和焓变
200℃
==== 2HI(g)
101kPa
ΔH =
－14.9 kJ/mol
思考：这个化学方程式与我们以前熟悉的化学方程式有何不同？
1.指明了反应时的温度和压强 2.方程式中反应物和生成物都用括号注明了它们在反应时的状态。
二、热化学方程式
1、定义
能表示参加反应物质的量和反应热的 关系的化学方程式。
2、含义
⑵ 一定标明各物质的状态（ g、 l、 s、 aq） ；
⑶ ΔH只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程 式隔开(数值及单位) 放热： ΔH < 0； 吸热： ΔH > 0； ⑷ 系数仅仅表示物质的量，不表示分子或原子个数；
故系数可以是整数、分数、小数；
⑸ΔH的值与系数相匹配。 系数加倍，ΔH值也加倍。 正逆反应的ΔH绝对值相等，符号相反。
相当于 1/3 mol N2
6）焓变与物质能量的关系（宏观）
ΔH = ∑ E 生成物 – ∑ E 反应物
3.化学能与热能相互转化的实例 必修二P33
实验2-1：铝与盐酸的反应
2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) ∆H = – 369.2 kJ/mol
1 2
H2(g)
+
1 2
Cl2(g)
= HCl(g)
∆H = – 92.3 kJ/mol
例2：1mol N2(g) 与适量O2(g) 反应生成NO2 (g)， 需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。
N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) ∆H = + 68 kJ/mol
小结：1.化学方程式与热化学方程式的比较
化学计 量数
状态
化学方程式
热化学方程式
是整数，即表示微粒个数，整数也可以是分数，只
又表示物质的量
表示物质的物质的量
不要求表明
必须在分子式后表 明
正负 号及 单位
意义
无
必须表明
表示化学反应中的物 质变化
不仅表示化学反应 中的物质变化，还 表明化学反应中能 量的 变化
物质变化 1、化学反应的特征 能量变化
质量守恒 能量守恒
2、化学反应中能量的变化（吸收和放出），可
以 热能 、 光能 、 电能 及其它形式的能量
表现出来。
• 当能量变化以热能的形式表现时，化学反应可以分为：
3、放热反应与吸热反应（熟记常见反应）
反
高
生
高
放热反应
吸热反应
生
低
反
低
(1) 放热反应
① 化学反应中放出热量的反应。反
C、CH4 ( g ) ＋ 2 O2 ( g ) ＝ CO2 ( g ) ＋ 2 H2O ( l )
ΔH = – 890 kJ/mol
D、 1/2CH4 ( g ) ＋ O2 ( g ) ＝ 1/2CO2 ( g ) ＋ H2O ( l )
ΔH = – 890 kJ/mol ΔH = – 445 kJ/mol
例3、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧 生成CO2和H2O时，放出445 kJ的热量。则下列热化
C 学方程式中正确的是（ ）
A、2CH4( g ) ＋ 4O2( g ) ＝ 2CO2( g ) ＋ 4H2O ( l ) ΔH = + 890 kJ/mol
B、CH4 ＋ 2O2 ＝ CO2 ＋ H2O状态ΔH = – 890 kJ/mol
吸热反应 放热反应(以后要学习)
(2) 吸热反应
① 化学反应中吸收热量的反应。生
高
< ② E (反应物) E (生成物)
③ 常见的吸热反应：
反
低
a. Ba(OH)2·8 H2O晶体与NH4Cl晶体反应；
b. C作还原剂的反应； C + CO2 == 2CO
c. 绝大多数分解反应。 C + H2O == CO + H2
思考3：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲 洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？
答：因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗， 温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要 冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会 使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。
3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入 下表。
思考5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的 NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？
答：因为本实验的关键是测反应的反应热，若 动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。
5.重复实验两到三次，取测量所得数据的 平均值作为计算依据。
温度 实验次数
1 2 3
起始温度t1/℃ HCl NaOH 平均值
终止温度 t2/℃
1、反应热 化学反应中所吸收或放出的热量。
2、焓变 恒温恒压下，反应热称“焓变”。 1）符号： ΔH 2）单位： kJ/mol 或 kJ • mol–1
注：单位中的每mol是与整个反应对应的， 即反应热表示每mol反应放出或吸收的热量。
3）表示方法
放热反应 (体系能量降低)：∆H < 0，∆H为“－” 吸热反应 (体系能量升高)：∆H > 0，∆H为“ + ”
实验步骤
1.保温。在大烧杯底部垫泡沫塑 料，使放入的小烧杯杯口与大烧 杯杯口相平。然后再在大、小烧 杯之间填满碎泡沫塑料，大烧杯 上用泡沫塑料板（或硬纸板）作 盖板，在板中间开两个小孔，正 好使温度计和环形玻璃搅拌棒通 过，如图所示。
思考1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填 碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？对此装置， 你有何更好的建议？
答：否。因为中和热是指酸与碱发生中和反应生成 1molH2O时放出的热量，其数值与反应物的量无 关，故所测结果应基本和本次实验结果相同。
中和反应反应热的测定
答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减 少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减 少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能 更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。
思考2：为什么不用环形铁搅拌棒？ 铁与盐酸之间会发生反应，另外铁的导热性好，这样 都会造成热量的损失。
2.用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入 小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下 表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
温度差 (t2-t1)/℃
实验数据处理
1、取三次测量所得数据的平均值作为计算依据
t1/℃
t2/℃
(t2-t1)/℃
如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明 显，怎么办？
2.计算反应热
50mL0.50 mol/L的盐酸的质量m1=50g 50mL0.55 mol/L的氢氧化钠溶液的质量m2=50g
2、反应热的大小的比较
包括+、 –在内比较，和数学一样，+ 一定比 – 的大 (1)同一反应生成物状态不同 A(g)+B(g)=C(g) △H 1＜0 A(g)+B(g)=C(l) △H 2＜0 则有△H 2 ＜ △H 1 (2)同一反应反应物状态不同 S(g)+O2(g)=SO2(g) △H 1＜0 S(s)+O2(g)=SO2(g) △H 2＜0 则有△H 1 ＜ △H 2
高
> ② E (反应物) E (生成物)
③ 常见的放热反应：
生
低
a. 物质与O2的氧化反应（燃烧，生锈等）；
b. 中和反应（酸碱）； • 放热反应有时也需要 c. 金属与水or酸的反应； 加热才能发生！
d. 绝大多数化合反应（CaO与H2O）。
•
高温
C + CO2 === 2CO
了解：e. 原电池反应也是
5）焓变与键能的关系（微观）
ΔH = 反应物的键能总和 – 生成物的键能总和
例 1：1mol C与 1mol H2O(g) 反应生成 lmol CO(g) 和 1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应
热为△H = ＋131.5 kJ/mol。
例 2：拆开 1mol H－H键、1mol N－H键、1mol N≡N 键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，
中和后生成的溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)
反应放出的热量为：
Q＝（m1＋ m2 ）c (t2－t1) =0.418（t2－-t51参7）.考3kk值JJ/m：ol
生成1molH2O时放出的热量为：
ΔH= － 0.418 （t2－t1） kJ/mol
0.025
若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L 的NaOH溶液，所测得中和热的数值是否约为本实验 结果的两倍(假定各步骤操作没有失误)？
(P3）所谓体系是指被研究的物质系统；而 体系以外的其他部分就称为环境
4）化学反应中能量变化的原因
旧键断裂 — 吸收能量 新键形成 — 放出能量
= 679kJ/mol = 862kJ/mol
H = 679kJ/mol － 862kJ/mol = －183kJ/mol
反应物的键能总和 生成物的键能总和
三、中和反应反应热的测定
实验目的
中和热：在稀溶液中，酸与碱发生 中和反应生成1mol水所产生的反应
热
测定强酸与强碱反应的反应热，
体验化学反应的热效应。
实验用品
大烧杯（500ml）、小烧杯（100ml）、温度 计、 量筒（50ml) 两个﹑ 泡沫塑料或纸条﹑ 泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）﹑ 环形玻璃搅拌棒
②
H2 (g) +
1 2
O2(g) = H2O(l)； △H= –
285.8 kJ/mol
③ 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l)； △H= – 571.6 kJ/mol
④ 2H2O(l) = 2H2 (g) + O2(g) ； △H= + 571.6 kJ/mol
⑴ 一般应注明反应的温度、压强；△H与实验的条件、 （250C ，101kPa时不注明） 物质的状态有关！
H2(g) + I2 (g)
200℃
==== 2HI(g)
101kPa
ΔH =
－14.9 kJ/mol
表示1mol气态H2与1mol气态碘完全反应， 生成2mol气态HI时，放出14.9kJ的热量。
3、书写要点 H2O(l) H2O(g) △H= + 44 kJ/mol
①
H2 (g) +
1 2
O2(g) = H2O(g)； △H= – 241.8 kJ/mol
思考4：实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为 何不是1∶1而是NaOH过量？
答：为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和， 采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。
4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的 盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小 烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅 拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的 最高温度，记为终止温度，记入下表。
⑹ 反应物完全变成生成物，所释放或吸收的热量。
⑺ 热化学方程式一般不要写反应条件。
例1：当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol 气态HCl，放出184.6kJ的热量，请写出该反应的 热化学方程式。
ห้องสมุดไป่ตู้
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ∆H = – 184.6 kJ/mol
实验2-3：氢氧化钠与盐酸反应能量的变化
任何一个化学反应都包括物质的变化和能量的变化。 那么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？
H2 + I2 == 2HI 只表示物质变化
【例1】 在200℃、101kPa时，1 mol H2与碘蒸气作用 生成HI的反应，科学文献上表示为：
H2(g) + I2 (g)
主要包括盐、氢化物等的分解
水煤气
N2O4生成NO2反应也是吸热的 d. 水解反应。
④其它放热和吸热过程
放热过程：a浓硫酸溶于水、b生石灰溶于水、c氢氧化钠 固体溶于水、d新化学键的形成、e非金属原子得到电子。
吸热过程:a弱电解质的电离、b化学键的断裂、 c多数铵盐溶于水、d金属原子失去电子
一、反应热和焓变
200℃
==== 2HI(g)
101kPa
ΔH =
－14.9 kJ/mol
思考：这个化学方程式与我们以前熟悉的化学方程式有何不同？
1.指明了反应时的温度和压强 2.方程式中反应物和生成物都用括号注明了它们在反应时的状态。
二、热化学方程式
1、定义
能表示参加反应物质的量和反应热的 关系的化学方程式。
2、含义
⑵ 一定标明各物质的状态（ g、 l、 s、 aq） ；
⑶ ΔH只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程 式隔开(数值及单位) 放热： ΔH < 0； 吸热： ΔH > 0； ⑷ 系数仅仅表示物质的量，不表示分子或原子个数；
故系数可以是整数、分数、小数；
⑸ΔH的值与系数相匹配。 系数加倍，ΔH值也加倍。 正逆反应的ΔH绝对值相等，符号相反。