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一、放热反应和吸热反应
1.前提条件:必须是化学反应
(1)物质的溶解过程:主要发生物理变化
①放热过程:浓硫酸、NaOH固体溶于水
②吸热过程:NH4NO3固体溶于水
(2)状态变化:发生物理变化
①放热过程:凝固、液化、凝华等
②吸热过程:升华、汽化、熔化等
(3)化学键的变化
①放热过程:化学键的形成过程,如2H→H2,Na++Cl-=NaCl
②吸热过程:化学键的断裂过程,如H2→2H,NaCl=Na++Cl-
2.本质判据
(1)能量角度
①放热反应:反应物的能量总和>生成物的能量总和
②吸热反应:反应物的能量总和<生成物的能量总和
(2)键能角度
①放热反应:反应物的键能总和<生成物的键能总和
②吸热反应:反应物的键能总和>生成物的键能总和
3.条件判据
(1)需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应
(2)反应开始需要加热,停热后仍能继续进行,一般是放热反应
4.现象判据
(1)反应体系的温度变化
①体系的温度升高:放热反应
②体系的温度降低:吸热反应
(2)密闭体系的压强变化
①体系的压强增大:放热反应
②体系的压强减小:吸热反应
(3)液体的挥发程度
①液体的挥发程度增大:放热反应
②液体的挥发程度减小:吸热反应
(4)催化剂的红热程度
①停热后催化剂继续红热:放热反应
②停热后催化剂不再红热:吸热反应
4.经验判据
(1)放热反应
①金属和金属氧化物与酸或水的反应
②可燃物的燃烧反应及缓慢氧化
③酸和碱的中和反应
6.注意事项
(1)反应的热效应与反应条件无必然关系
①在高温下才能进行的化学反应不一定是吸热反应
②在常温下进行的化学反应不一定是放热反应
③使用催化剂的反应不一定是吸热反应
(2)反应的热效应与反应是化合还是分解无必然关系
①化合反应不一定是放热反应
②分解反应不一定是吸热反应
7.反应的活化能
(1)正反应的活化能为:E1
(2)逆反应的活化能为:E2
(3)正反应的反应热为:△H=(E1-E2)kJ·mol-1
(4)活化能和反应热效应的关系
①放热反应:Ea正<Ea逆
②吸热反应:Ea正>Ea逆
(5)催化剂能降低反应所需的活化能,但不影响反应热的大小
(6)活化能和反应速率的关系(相同温度)
①反应的活化能越大,反应速率越慢
②若Ea正>Ea逆,则v正<v逆
二、三个重要概念
1.燃烧热(25℃、kPa)
(1)概念:1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的反应热
(2)稳定氧化物:C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、P→P2O5(s)
(3)单位:kJ/mol
(4)表示:C的燃烧热为-.5kJ/mol
(5)表示燃烧热的热化学方程式:可燃物的化学计量数为1
2.热值(25℃、kPa)
(1)概念:1g可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的反应热
(2)单位:kJ/g
(3)表示:C的热值为-32.8kJ/g
(4)燃烧热和热值的换算关系:燃烧热=热值×摩尔质量
3.中和热
(1)概念:稀溶液中酸跟碱反应生成1mol水时的反应热
(2)单位:kJ/mol
(3)表示中和热的热化学方程式:H2O的化学计量数为1
(4)表示:强酸与强碱的中和热为-57.3kJ·mol-1
三、反应过程中热量大小的比较
1.燃烧过程中热量大小的比较
(1)物质完全燃烧时放出的热量多
(2)物质在O2中完全燃烧放出的热量比在空气中的少(光能多)
(3)物质完全燃烧生成固态产物时放出的热量最多
(4)气态的物质完全燃烧放出的热量最多
2.金属性和非金属性的强弱与能量的关系
(1)金属性越强,越容易失电子,吸收的能量越少
(2)非金属性越强,越容易得电子,释放的能量越多
(3)非金属单质与H2化合时生成的气态氢化物越稳定,放出的能量越多
3.根据稳定性判断能量高低
(1)微粒稳定性的判断
①能量角度:微粒所含的能量越低越稳定
②键能角度:微粒所含的化学键键能越大越稳定
(2)生成稳定性强的物质,放热多
四、能量-反应过程图像
1.反应热性质的判断
(1)放热反应:反应物的能量和大于生成物的能量和
(2)吸热反应:反应物的能量和大于生成物的能量和
2.反应吸热或放热数的判断:看反应物和生成物能量和的差值|△H|
3.催化剂和中间产物(过渡态物质)的判断
(1)催化剂:第一步反应的反应物,第二步反应的生成物
(2)过渡物:第一步反应的生成物,第二步反应的反应物
4.曲线上的峰
(1)峰的个数表示中间反应的个数
(2)峰谷
①峰前的峰谷:表示该中间反应反应物的能量
②峰后的峰谷:表示该中间反应生成物的能量
四、热化学方程式的书写
1.热化学方程式的书写方法
2.热化学方程式中各量的含义
(1)化学计量数
①含义:只表示物质的量,不表示分子个数
②特点:可以是整数也可以是分数
(2)热化学方程式的意义:2molA(g)和1molB(g)完全反应生成3molC(g)时释放akJ的热量。
(3)热化学方程式中的△H
①△H=-akJ·mol-1中mol-1的含义:每摩尔反应
②单位:kJ·mol-1,与化学计量数无关
③正负:正逆反应的数值相等,符号相反
3.写热化学方程式的注意问题
(1)反应物的量都已知,根据量少的计算反应热
(2)需要判断反应是可逆反应还是完全反应
(3)需要判断反应物和生成物的聚集状态
五、反应热的有关计算
1.根据热化学方程式计算
(1)化学计量数∶│⊿H│=反应的物质的量∶热量(Q)
(2)n(A)反应∶n(B)反应∶n(C)生成∶n(D)生成∶Q=a∶b∶c∶d∶│⊿H│
2.根据反应物和生成物的总能量计算
(1)△H=生成物的能量和-反应物的能量和
(2)△H=生成物的相对能量和-反应物的相对能量和
3.根据键能计算焓变
(1)△H=反应物的键能和-生成物的键能和
(2)计算关键:弄清物质中化学键的数目
6.根据比热公式进行计算:Q=cmΔT。
(1)水的比热容:c=4.18×10-3kJ/(g·℃)
(2)m代表液体或混合液的总质量
(3)ΔT表示反应前后温度的变化值,ΔT=T2-T1
7.根据盖斯定律进行计算
(1)计算步骤
(2)计算方法