2.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
(1)放熱反應(yīng):即有熱量放出的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。
(2)吸熱反應(yīng):即吸收熱量的化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量。
1.定義:化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量,都可以熱量(或轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的熱量)來表示,稱為焓變(ΔH),單位:kJ/mol 或 kJ•mol-1
在化學(xué)反應(yīng)中,舊鍵的斷裂需要吸收能量 ,而新鍵的形成則放出能量?偰芰康淖兓Q于上述兩個(gè)過程能量變化的相對(duì)大小。
任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物所具有的總能量與生成物所具有的總能量總不會(huì)相等的。在新物質(zhì)產(chǎn)生的同時(shí)總是伴隨著能量的變化。
注意:
(1) 反應(yīng)熱和鍵能的關(guān)系
例如:1molH2和1molCl2反應(yīng)生成2molHCl的反應(yīng)熱的計(jì)算。
1moLH2分子斷裂開H-H鍵需要吸收436kJ的能量;1molCl2分子斷裂開Cl-Cl鍵需要吸收243kJ的能量,而2molHCl分子形成2molH-Cl鍵放出431kJ·mol-1×2mol=862kJ的能量,所以,該反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反應(yīng)熱
△H===生成物分子形成時(shí)釋放的總能量-反應(yīng)物分子斷裂時(shí)所需要吸收的總能量
===862kJ·mol--436 kJ·mol-1-243 kJ·mol-1
===183kJ·mol-1
由于反應(yīng)后放出的能量使反應(yīng)本身的能量降低,故規(guī)定△H=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和
(2)反應(yīng)焓變與反應(yīng)條件的關(guān)系
焓是科學(xué)家們?yōu)榱吮阌谟?jì)算反應(yīng)熱而定義的一個(gè)物理量,它的數(shù)值與物質(zhì)具有的能量有關(guān)。對(duì)于一定量的純凈物質(zhì),在一定的狀態(tài)(如溫度、壓強(qiáng))下,焓有確定的數(shù)值。在同樣的條件下,不同的物質(zhì)具有的能量也不同,焓的數(shù)值也就不同;同一物質(zhì)所處的環(huán)境條件(溫度、壓強(qiáng))不同,以及物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同,焓的數(shù)值也不同。焓的數(shù)值的大小與物質(zhì)的量有關(guān),在相同的條件下,當(dāng)物質(zhì)的物質(zhì)的量增加一倍時(shí),焓的數(shù)值也增加一倍。因此,當(dāng)一個(gè)化學(xué)放映在不同的條件下進(jìn)行,尤其是物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時(shí),反應(yīng)焓變是不同的。
3、蓋斯定律:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān),而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。這就是蓋斯定律。利用蓋斯定律可以間接計(jì)算反應(yīng)熱。
例如:C(s)+O2(g)=CO2(g);△H1
C(s)+O2(g)=CO(g);△H2 CO(g)+O2(g)=CO2(g);△H3
依蓋斯定律有:△H1=△H2+△H3。
第1課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)的焓變
2、吸熱反應(yīng):反應(yīng)物所具有的總能量小于生成物所具有的總能量,熱量的多少等于生成物具有的總能量與反應(yīng)物具有的總能量的差值。常見的吸熱反應(yīng)有:水解反應(yīng)、結(jié)晶水合物失水的反應(yīng)、碳與二氧化碳或與水蒸氣的反應(yīng)等
物質(zhì)的能量越低,性質(zhì)就越穩(wěn)定;物質(zhì)的能量越高,性質(zhì)就越活潑。物質(zhì)的化學(xué)能是化學(xué)鍵的能
量,通過化學(xué)鍵的鍵能可計(jì)算反應(yīng)熱。
如:反應(yīng)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H。△H == E(H-H)+E(Cl-Cl)-2E(H-Cl)。
1、放熱反應(yīng):反應(yīng)物所具有的總能量大于生成物所具有的總能量,熱量的多少等于反應(yīng)物具有的總能量與生成物具有的總能量的差值。常見的放熱反應(yīng)有:燃燒、中和反應(yīng)、常溫下能自發(fā)發(fā)生的絕大多數(shù)的各類反應(yīng)。
3、書寫熱化學(xué)方程式注意事項(xiàng):
a. 注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)(若在101kPa和298K條件下進(jìn)行,可不予注明),注明△H的“+”與“-”,放熱反應(yīng)為“-”,吸熱反應(yīng)為“+”。
b. △H寫在方程式右邊,并用“;”隔開。
c. 必須標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(氣體用“g”,液體用“l(fā)”,固體用“s”,溶液用“aq”)。若用同素異形體要注明名稱。
d. 各物質(zhì)前的計(jì)量系數(shù)不表示分子數(shù)目只表示物質(zhì)的量的關(guān)系。△H與計(jì)量數(shù)成正比關(guān)系。同樣的反應(yīng),計(jì)量系數(shù)不同,△H也不同,例如:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-483.6kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(g);△H=-241.8kJ·mol-1
上述相同物質(zhì)的反應(yīng),前者的△H是后者的兩倍。
燃燒熱和中和熱:在101kPa時(shí),1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱。在稀溶液里,酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1mol 液態(tài)H2O,這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。燃燒熱的熱化學(xué)方程式強(qiáng)調(diào)燃燒物前的計(jì)量數(shù)為1,中和熱強(qiáng)調(diào)熱化學(xué)方程式中水前的計(jì)量數(shù)為1。燃燒熱要強(qiáng)調(diào)生成穩(wěn)定的氧化物,如:生成液態(tài)水。
如:H2的燃燒熱的熱化學(xué)方程式:H2(g)+O2(g)=H2O(l);△H=-286kJ·mol-1
中和熱的熱化學(xué)方程式:
NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l);△H=-57.3kJ·mol-1
2、影響反應(yīng)熱大小的因素
①反應(yīng)熱與測定條件(溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān)。不特別指明,即指25℃,1.01×105Pa(101kPa)測定的。中學(xué)里熱化學(xué)方程式里看到的條件(如:點(diǎn)燃)是反應(yīng)發(fā)生的條件,不是測量條件。
②反應(yīng)熱的大小與物質(zhì)的集聚狀態(tài)有關(guān)。
③反應(yīng)熱的大小與物質(zhì)的計(jì)量數(shù)有關(guān)!
在反應(yīng):2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H1=-a kJ·mol-1中,2molH2燃燒生成氣態(tài)水放出的熱量a kJ,該反應(yīng)的反應(yīng)熱是a kJ·mol-1,該反應(yīng)的△H是-a kJ·mol-1。注意這三個(gè)單位。
1、反應(yīng)熱:化學(xué)反應(yīng)都伴有能量的變化,常以熱能的形式表現(xiàn)出來,有的反應(yīng)放熱,有的反應(yīng)吸熱。反應(yīng)過程中放出或吸收的熱叫做反應(yīng)熱。反應(yīng)熱用符號(hào)△H表示,單位是kJ/mol或(kJ·mol-1)。放熱反應(yīng)的△H為“-”,吸熱反應(yīng)的△H為“+”。反應(yīng)熱(△H)的確定常常是通過實(shí)驗(yàn)測定的。
注意:在進(jìn)行反應(yīng)熱和△H的大小比較中,反應(yīng)熱只比較數(shù)值的大小,沒有正負(fù)之分;而比較△H大小時(shí),則要區(qū)別正與負(fù)。
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H1=-a kJ·mol-1 反應(yīng)熱:a kJ·mol-1,△H:-a kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H2=-b kJ·mol-1 反應(yīng)熱:b kJ·mol-1,△H:-b kJ·mol-1
a與b比較和△H1與△H2的比較是不一樣
4.實(shí)際大氣中的風(fēng)向
在海陸熱力性質(zhì)差異的影響下,形成一個(gè)個(gè)的低壓中心和高壓中心。在氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力的共同作用下,低氣壓和高氣壓運(yùn)動(dòng)狀況如下表:
氣壓中心 |
氣流狀況 |
|
北半球 |
南半球 |
|
低氣壓 |
按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)輻合 |
按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)輻合 |
高氣壓 |
按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)輻散 |
按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)輻散 |
3.近地面大氣中的風(fēng)向
近地面大氣中的風(fēng)向,是氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力共同作用的結(jié)果,風(fēng)向與等壓線之間成一夾角。
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