焓变 反应热

1．化学反应的实质与特征

(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。

(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化，也有光能和电能等。

2.焓变、反应热

(1)焓(H)：用于描述物质所具有能量的物理量。

(2)焓变(ΔH)：ΔH＝H(生成物)－H(反应物)。单位kJ/mol 或 kJ·mol^－1。

(3)反应热：指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ/mol或kJ·mol^－1。

(4)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，则有如下关系：ΔH＝Q_p。

(5)规定：放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。

放热反应和吸热反应

(1)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应。如浓硫酸、NaOH溶于水放出热量，NH₄NO₃溶于水吸收热量，但它们不是化学反应，其放出或吸收的热量不属于反应热。

(2)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH₄Cl与

Ba(OH)₂·8H₂O在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下才能进行。

(3)加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，如C＋CO₂$ \stackrel {\Delta} {=} $2CO；也可能是放热反应，

如2Al＋Fe₂O₃$ \stackrel {高温} {=} $2Fe＋Al₂O₃，两者的区别是放热反应撤去热源后仍能进行，吸热反应必须持续加热才能继续进行。

(4)反应热计算的注意事项

①明确通过键能计算反应热的关系式和通过物质的能量计算反应热的关系式的意义，避免混淆。据化学键计算：ΔH＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键放出的总能量

据能量守恒计算：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量

②根据键能计算反应热时，须注意反应前后物质分子中断裂或形成的化学键的数目。常见的特殊物质含有的化学键数目：1 mol Si中含有2 mol Si—Si键，1 mol金刚石中含有2 mol C—C键，1 mol SiO₂中含有4 mol Si—O键，1 mol白磷中含有6 mol P—P键，1 mol 石墨含1.5 mol C—C 键。

(5)正确理解反应过程、能量图象

E₁：旧键断裂吸收的能量或称为活化能；

 E₂：新键形成放出的能量或称为逆反应的活化能。

ΔH＝E₁－E₂，为此反应的焓变。

催化剂的作用：降低E₁、E₂，但不影响ΔH，反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。

燃烧热

(1)概念：在25 ℃、101 kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。

(2)条件：在25 ℃、101 kPa下测定。规定可燃物的物质的量为1_mol。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。

(3)产物——元素完全燃烧时对应的稳定氧化物：C→CO₂(g)，H→H₂O(l)，S→SO₂(g)等。

例如：C₈H₁₈(l)＋$\frac{25}{2}$O₂(g)=8CO₂(g)＋9H₂O(l)　ΔH＝－5518 kJ·mol^－1，即C₈H₁₈的燃烧热为5518 kJ·mol^－1。

中和热

(1)概念：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成 1_mol_H₂O(l)时的反应热。

(2)中和热的表示：H^＋(aq)＋OH^－(aq)=H₂O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol^－1。

(3)条件：中和反应的对象为稀溶液；以生成1_mol H₂O(l)为基准，因此表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，酸、碱或盐的化学计量数可以为分数。

例如硫酸与氢氧化钠溶液反应，用热化学方程式可表示为$\frac{1}{2}$H₂SO₄(aq)＋NaOH(aq)=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄(aq)＋H₂O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol^－1。

(4)注意：①强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液发生反应，中和热一般小于57.3 kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。

②中和反应的实质是H^＋和OH^－化合生成H₂O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质、难电离物质等)，这部分反应热不在中和热之内。

(5)中和热的测定实验

①装置如图(在横线上填出仪器的名称)

②注意事项

a．碎泡沫塑料及泡沫塑料板的作用是保温隔热，防止热量散失。

b．为保证酸、碱完全中和，常使酸或碱稍稍过量。

c．实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得数值偏小。

③测定原理

ΔH＝－(（m酸＋m碱）·c·（t终－t始）)/n

(其中：c＝4.18 J·g^－1· ℃^－1＝4.18×10^－3 kJ·g^－1· ℃^－1；n为生成H₂O的物质的量)

④中和热的计算：Q_放＝n(H₂O)×|ΔH|

式中：Q_放为中和反应放出的热量，n(H₂O)为中和反应生成H₂O的物质的量，ΔH为中和热。

能源

(1)能源的分类

(2)提高能源的使用效率

①改善开采、运输、加工等各个环节。

②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O₂浓度等。二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷成雾状等。