第五講 化學鍵與化學反應中能量變化的關系.doc

第五講 化學鍵與化學反應中能量變化的關系一、從微觀結構角度理解化學反應中的能量變化從微觀分析看，化學反應是原子(或離子)重新組合的過程。即在一定條件下，分子(或其他形式的微粒)中的化學鍵吸收能量后被破壞，形成原子(或離子)，而后又相互結合成新的分子，在此過程中由于原子間(或離子間)的相互結合而放出能量。下圖為N2(g)和O2(g)生成NO(g)過程的能量變化示意圖，由圖可知，當1 mol N2(g)與1 mol O2(g)在一定條件下反應生成 2 mol NO(g)時，1 mol N2 分子中的化學鍵斷裂需要吸收946 kJ能量，1 mol O2分子中的化學鍵斷裂需吸收498 kJ能量，形成2 mol NO分子中的化學鍵要釋放632 kJmol12 mol1264 kJ能量。反應N2(g)O2(g)=2NO(g)是吸收能量還是放出能量，要看斷鍵時吸收的能量與成鍵時放出的能量的相對大小。由上可知，斷裂反應物分子中的化學鍵吸收的總能量為946 kJmol1498 kJmol11444 kJmol1，形成生成物分子中的化學鍵放出的總能量為1264 kJmol1，即反應吸收能量180 kJmol1。上述過程說明化學反應中，化學鍵的斷裂與形成是反應過程中有能量變化的本質原因。特別提醒任何化學反應都伴隨著能量的變化，但伴有能量變化的不一定是化學變化，例如水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)需要吸收熱量，但沒有發(fā)生化學變化。二、決定吸收能量或放出能量的因素一個反應在完成后是吸收能量還是放出能量，決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。其關系如下圖所示： 圖中反應物的總能量大于生成物的總能量，反應過程中反應物將比生成物多的那部分能量釋放出來，這樣的反應為放出能量的反應；圖中反應物的總能量比生成物的總能量低，反應過程中需要從外界吸收能量，這部分能量便儲存在生成物中，這樣的反應為吸收能量的反應。(1)反應物的總能量大于生成物的總能量，反應放出能量。(2)反應物的總能量小于生成物的總能量，反應吸收能量。特別提醒物質所具有的能量越低越穩(wěn)定。要注意斷鍵吸收能量、成鍵放出能量與物質所具有的能量之間的區(qū)別。例1已知破壞1 mol HH鍵、ClCl鍵、HCl鍵分別需要吸收436 kJ、243 kJ、432 kJ能量，則由H2與Cl2生成1 mol HCl總的過程需要()A放熱185 kJB吸熱185 kJ C放熱92.5 kJ D吸熱92.5 kJ跟蹤練習1下列變化過程中需要吸收能量的是()AHHH2 BHClHClCI2II DSO2SO2例2一個確定的化學反應在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于_。如果化學反應表現(xiàn)為吸收能量，則有_(填不等式，下同)，如果化學反應表現(xiàn)為放出能量，則有_，請作出化學反應放出能量的示意圖。跟蹤練習2下列關于放出能量的反應：ABCD的說法中正確的是(EA、EB、EC、ED分別表示A、B、C、D所具有的能量)()AEAEC BEAECED CEAEBECED DEAEBE2，則該反應為_(填“放熱”或“吸熱”)反應。該反應可用圖_(填“A”或“B”)表示。(2)若E1E2，則該反應為_(填“放熱”或“吸熱”)反應。該反應可用圖_(填“A”或“B”)表示。(3)太陽能的開發(fā)和利用是21世紀的一個重要課題。利用儲能介質儲存太陽能的原理是白天在太陽照射下，某種鹽熔化，吸收熱量；晚間熔鹽釋放出相應能量，從而使室溫得以調節(jié)。已知下列數(shù)據(jù)：鹽熔點/熔化吸熱/kJmol1參考價格/元kg1CaCl26H2O29.037.3780850Na2SO410H2O32.477.0800900Na2HPO412H2O36.1100.116002000Na2S2O35H2O48.549.714001800其中最適宜作儲能介質的是_(填字母)。ACaCl26H2OBNa2SO410H2OCNa2HPO412H2ODNa2S2O35H2O右圖是