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- 2021-07-05 发布
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化学反应与能量变化
【学习目标】
1、了解有效碰撞、活化分子和活化能的概念模型。
2、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式;知道反应热和焓变的含义。
3、掌握热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。
【要点梳理】
要点一、几个概念模型
1、有效碰撞:引起分子间发生化学反应的碰撞
说明:(1)分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件
(2)有效碰撞是发生化学反应的充分条件
(3)单位时间内有效碰撞的次数越多,化学反应进行的越快
2、活化分子:具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子
说明:(1)发生有效碰撞的分子一定是活化分子,但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞,这还决定于分子运动的取向问题。
(2)有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关
3、活化能:活化分子高出反应物分子平均能量的部分
说明:(1)活化能的大小是由反应物分子的性质决定的
(2)活化能越小则一般分子成为活化分子越容易,则活化分子越多,则单位时间内有效碰撞越多,则反应速率越快。
(3)活化能的大小虽然意味着一般分子成为活化分子的难易,但是却对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。如图所示:
E1 :活化能
E2 :活化分子变成生成物分子放出的能量
E2-E1:化学反应前后的能量变化
4、催化剂
5
说明:如图所示,催化剂改变了反应过程
要点二、反应热 焓变等相关概念
1、反应热
定义:在化学反应过程中放出或吸收的热量
符号:用Q表示
Q>0,表示放热;Q<0,表示吸热
单位: kJ/mol
2、焓变
含义:焓是表述物质所具备的能量大小的物理量,符号为H。△H为生成物的总焓与反应物的总焓之差,称为化学反应的焓变。△H=H(生成物)-H(反应物)
说明:
(1)反应热与焓变的关系
热化学研究表明,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只转化成热能,而没有转化为电能、光能等其他形式的能,则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的改变。数学表达式:QP=∆H,其中:Qp表示在压强不变的条件下化学反应的反应热。
(2)△H的正负与吸放热的关系
当△H为“-”或小于0,为放热反应;当△H为“+”或大于0,为吸热反应。
(3)吸放热与物质能量的关系
放热反应中:反应物总能量大于生成物总能量,反应后体系能量降低;即△H<0。
吸热反应中:反应物总能量小于生成物总能量,反应后体系能量升高;即△H>0。
(4)吸放热与化学键的关系
反应物分子断键时吸收的能量>生成物分子成键时释放的能量,则化学反应为吸热反应。
反应物分子断键时吸收的能量<生成物分子成键时释放的能量,则化学反应为放热反应。
要点三、热化学方程式
1、概念:能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。
例如: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H= -184.6 kJ/mol
2、意义:既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。
要点诠释:
(1)热化学方程式必须标出能量变化。
(2)热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态,因为反应热除跟物质的量有关外,还与反应物和生成物的聚集状态有关。
5
(3)热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量,因此可以用分数,但要注意反应热也发生相应变化。
【高清课堂:化学反应与能量变化】
要点四、正确理解和应用热化学方程式的注意事项
1、普通化学方程式只表明了化学反应中的物质变化;热化学方程式是表示反应所放出或吸收热量的化学方程式,它既表明了化学反应中的物质变化,又表明了化学反应中的能量变化。
2、△H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右(后)边,即只有在热化学方程式中出现。若为放热反应,△H为“-”;若为吸热反应,△H为“+”。△H的单位一般为kJ/mol。
3、反应热△H与测定条件(温度、压强等)有关。书写热化学方程式时,应注明△H的测定条件(温度、压强),未指明温度和压强的反应热△H,指25℃(298K)、101kPa时的反应热△H(绝大多数反应热△H是在25℃、101kPa时测定的)。
4、物质本身具有的能量与物质的聚集状态有关。反应物和生成物的聚集状态不同,反应热△H的数值以及符号都可能不同。因此,必须注明物质(反应物和生成物)的聚集状态(气体:g 液体:l 固体:s 稀溶液:aq),才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中,不用“↑”和“↓”。
5、普通化学方程式中,各物质化学式前的化学计量数可以表示物质的分子数、物质的量等含义;但是在热化学方程式中,只表示该物质的物质的量,所以可以是整数、分数、或小数。对相同化学反应,化学计量数不同,反应热△H也不同。如:
。
6、相同条件(温度、压强),相同物质的化学反应(互逆反应,不一定是可逆反应),正向进行的反应和逆向进行的反应,其反应热△H数值相等,符号相反。如:
7、反应热△H的单位kJ/mol中的“/mol”是指化学反应整个体系(即指“每摩化学反应”),而不是具体指该反应中的哪一种物质。如
指“每摩反应”,放出571.6kJ的能量,而不是指反应中各物质的物质的量。
8、不论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热△H表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。
如:是指2mol SO2(g)和1mol O2(g)完全转化为2mol SO3(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时,向某容器中加入2mol SO2(g)和1mol O2(g)反应达到平衡时,放出的能量为Q,因反应不能完全转化生成2mol SO3(g),故Q<197kJ。
9、关于反应热的大小比较问题,注意理解:有两种情况,其一是比较Q
5
(热量值),那么就只与反应热的数值有关,与“+”“-”符号无关,“+”“-”只表示吸热或放热;其二是比较△H,那么就与“+”“-”符号有关。
如
两反应的反应热的关系为a
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