化學(xué)反應(yīng)里的能量變化課件

化學(xué)反應(yīng)中的能量變化能量在化學(xué)反應(yīng)中的作用1提供能量化學(xué)反應(yīng)需要能量來克服反應(yīng)物之間的吸引力，使反應(yīng)發(fā)生。2釋放能量一些化學(xué)反應(yīng)會釋放能量，例如燃燒反應(yīng)，這些能量可以用來做功。3驅(qū)動反應(yīng)進(jìn)行能量的提供或釋放會影響反應(yīng)速率，并決定反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)過程中能量的來源和去向反應(yīng)物反應(yīng)物含有化學(xué)鍵儲存的能量。能量變化反應(yīng)過程能量變化，可能釋放或吸收能量。生成物生成物含有不同化學(xué)鍵儲存的能量。熱化學(xué)方程式的書寫反應(yīng)物和生成物化學(xué)方程式應(yīng)包含所有反應(yīng)物和生成物，并用化學(xué)式表示。反應(yīng)條件如果反應(yīng)條件對反應(yīng)熱有影響，則需要在方程式中標(biāo)明，例如溫度、壓力等。反應(yīng)熱反應(yīng)熱用ΔH表示，并放在方程式右邊的括號中，數(shù)值表示每摩爾反應(yīng)的熱量變化。反應(yīng)熱的定義和測量1定義化學(xué)反應(yīng)過程中的熱量變化2符號用ΔH表示3測量通過實驗測定4單位通常用kJ/mol表示內(nèi)能的定義及其變化內(nèi)能的定義內(nèi)能是指物體中所有微觀粒子（原子、分子等）的動能和勢能的總和。動能是指微觀粒子運動的能量，而勢能是指微觀粒子之間相互作用的能量。內(nèi)能的變化內(nèi)能的變化可以通過熱傳遞、做功或者兩者共同作用實現(xiàn)。當(dāng)物體吸收熱量或?qū)ν庾龉r，內(nèi)能增加；當(dāng)物體放出熱量或外界對物體做功時，內(nèi)能減少。一些常見反應(yīng)的熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式是表示化學(xué)反應(yīng)中能量變化的化學(xué)方程式。在書寫熱化學(xué)方程式時，除了要寫出反應(yīng)物和生成物外，還要在方程式右上角標(biāo)明反應(yīng)熱（△H）的值。△H為正值時，表示反應(yīng)吸熱，△H為負(fù)值時，表示反應(yīng)放熱。例如，氫氣燃燒生成水的熱化學(xué)方程式如下：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol反應(yīng)熱與反應(yīng)活性的關(guān)系放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱為負(fù)值，反應(yīng)過程釋放能量，通常伴隨溫度升高和反應(yīng)速度加快。吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)的反應(yīng)熱為正值，反應(yīng)過程需要吸收能量，通常需要外界提供能量，反應(yīng)速度較慢。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的特點放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)會釋放能量到周圍環(huán)境，使反應(yīng)體系溫度升高，如燃燒。吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)需要從周圍環(huán)境吸收能量才能進(jìn)行，使反應(yīng)體系溫度降低，如冰融化。熱化學(xué)定律:能量守恒定律能量守恒在化學(xué)反應(yīng)中，能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，總能量保持不變。能量轉(zhuǎn)化例如，在燃燒反應(yīng)中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和光能，但總能量保持不變。反應(yīng)前后能量守恒反應(yīng)物和生成物的總能量等于反應(yīng)過程中的總能量變化。熱化學(xué)定律:休·伯特定律定律內(nèi)容在恒溫恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)過程無關(guān)。應(yīng)用可以計算復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)熱，也可以通過測量部分反應(yīng)熱來推算未知反應(yīng)熱。熱化學(xué)定律:基爾霍夫方程1方程形式基爾霍夫方程描述了反應(yīng)熱隨溫度變化的關(guān)系。它指出，在恒壓條件下，反應(yīng)熱的變化等于反應(yīng)物和生成物的摩爾熱容之差乘以溫度變化。2應(yīng)用場景該方程可用于計算不同溫度下的反應(yīng)熱，并預(yù)測反應(yīng)熱的變化趨勢。3重要性基爾霍夫方程為理解溫度對反應(yīng)熱的影響提供了理論基礎(chǔ)，對于化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)分析和預(yù)測具有重要意義。熱化學(xué)定律:亥斯定律反應(yīng)熱反應(yīng)熱與反應(yīng)的具體途徑無關(guān)，只取決于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)。亥斯定律可以用來計算無法直接測量的反應(yīng)熱。通過多個反應(yīng)步驟的熱效應(yīng)，可以間接求得目標(biāo)反應(yīng)的熱效應(yīng)。影響反應(yīng)熱的因素反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)熱越大。溫度溫度升高，反應(yīng)速率加快，反應(yīng)熱也隨之增大。催化劑催化劑可以改變反應(yīng)速率，但不會改變反應(yīng)熱。壓力對于氣體反應(yīng)，壓力升高，反應(yīng)速率加快，反應(yīng)熱也隨之增大。影響反應(yīng)熱的因素:溫度溫度升高反應(yīng)速率加快,反應(yīng)熱增加溫度降低反應(yīng)速率減慢,反應(yīng)熱減小影響反應(yīng)熱的因素:壓力1氣體反應(yīng)壓力變化對氣體反應(yīng)的影響較大。2體積減小增大壓力，氣體體積減小，體系的能量降低，反應(yīng)熱降低。3體積增大減小壓力，氣體體積增大，體系的能量升高，反應(yīng)熱升高。熔融和沸騰過程中的能量變化1沸騰液態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)物質(zhì)2熔融固態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)物質(zhì)3能量變化吸收能量溶解過程中的能量變化1溶解焓溶解過程的能量變化，通常用溶解焓表示2吸熱溶解溶解過程中吸收熱量，溶液溫度降低3放熱溶解溶解過程中放出熱量，溶液溫度升高化學(xué)鍵能及其測定化學(xué)鍵能指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，斷裂1摩爾氣態(tài)物質(zhì)中某種化學(xué)鍵所需的能量。測定方法熱化學(xué)方法，通過測量化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，計算化學(xué)鍵的鍵能。分子間作用力與化學(xué)鍵能化學(xué)鍵能化學(xué)鍵能是指形成1mol化學(xué)鍵時釋放的能量，反映了化學(xué)鍵的強(qiáng)弱。分子間作用力分子間作用力是指分子之間存在的較弱的相互作用力，包括范德華力、氫鍵等。關(guān)系化學(xué)鍵能遠(yuǎn)大于分子間作用力，化學(xué)鍵的斷裂需要消耗大量的能量，而分子間作用力的斷裂只需要消耗少量能量。共價鍵與離子鍵的能量變化共價鍵通過共享電子對形成的化學(xué)鍵，例如H2、O2、CO2等。離子鍵通過電子轉(zhuǎn)移形成的化學(xué)鍵，例如NaCl、KCl、MgO等。氫鍵和范德華力的能量變化氫鍵氫鍵是分子間作用力的一種,由于氫原子與電負(fù)性較強(qiáng)的原子(如氧、氮、氟)結(jié)合時,形成的共價鍵極性很強(qiáng),導(dǎo)致氫原子帶部分正電荷,容易與其他分子中電負(fù)性較強(qiáng)的原子形成氫鍵.氫鍵的能量比范德華力強(qiáng),但比共價鍵弱.氫鍵在水、蛋白質(zhì)、DNA等生物大分子中起著重要的作用.范德華力范德華力是分子間作用力的一種,由于分子之間存在瞬時偶極,導(dǎo)致分子之間產(chǎn)生吸引力.范德華力比氫鍵弱,但在許多物質(zhì)的性質(zhì)中也扮演著重要的角色.例如,范德華力使氣體在低溫下液化.溶解熱和稀釋熱的測量與應(yīng)用溶解熱是指1摩爾物質(zhì)溶解在一定量的溶劑中所吸收或放出的熱量。稀釋熱是指1摩爾物質(zhì)在溶液中被稀釋1摩爾時所吸收或放出的熱量。溶解熱和稀釋熱可以通過實驗測定，通常使用量熱計進(jìn)行測量。中和反應(yīng)過程中的能量變化1酸堿中和酸和堿反應(yīng)生成鹽和水，并釋放熱量，屬于放熱反應(yīng)。2反應(yīng)過程酸中的氫離子(H+)與堿中的氫氧根離子(OH-)反應(yīng)生成水分子，釋放能量。3中和熱1mol強(qiáng)酸與1mol強(qiáng)堿完全中和時放出的熱量稱為中和熱，其值為約57.3kJ/mol。化學(xué)反應(yīng)熱在生活中的應(yīng)用烹飪烹飪利用化學(xué)反應(yīng)放熱，加熱食物，例如，燃燒燃料（例如，天然氣或液化石油氣）為烹飪提供熱量。取暖冬天，人們利用化學(xué)反應(yīng)放熱來取暖，例如燃燒煤炭、天然氣等燃料，釋放熱量，使室內(nèi)溫度升高。發(fā)電火力發(fā)電廠利用燃燒燃料（例如，煤炭、天然氣）產(chǎn)生的熱量來發(fā)電，為人們提供電力。熱水器家庭中使用的熱水器通常利用燃燒天然氣或液化石油氣產(chǎn)生的熱量來加熱水，為人們提供熱水?；瘜W(xué)反應(yīng)熱在工業(yè)中的應(yīng)用合成氨合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，通過控制反應(yīng)條件，可以提高氨的產(chǎn)量，并降低生產(chǎn)成本。鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉過程中，高溫反應(yīng)釋放大量熱量，用于維持冶煉過程的持續(xù)進(jìn)行。能源生產(chǎn)燃燒化石燃料產(chǎn)生的熱量用于發(fā)電，為工業(yè)生產(chǎn)提供能量支持。研究反應(yīng)熱的實驗方法1量熱法利用量熱計測量反應(yīng)過程中熱量的變化，從而計算反應(yīng)熱。2燃燒熱法測量物質(zhì)完全燃燒時放出