课堂笔记系列：鲁科版化学选修四《化学反应原理》：化学反应与能量转化

鲁科版高中化学 课堂笔记系列：《化学反应原理》化学反应与能量转化

鲁科版高中化学《化学反应原理》 第一章：化学反应与能量转化

I化学反应的热效应

1.反应热：当化学反应在一定温度下进行时，反应所释放或吸收的能量称为该反应在此温度下的热效应，简称反

应热。用符号Q表示，单位kJ/mol或J/mol。

2.热量变化与Q的关系：反应吸热，Q>0；反应放热，Q<0。 3.反应热的分类：中和热、燃烧热

(1)中和热：在稀溶液中，酸、碱中和反应生成1mol水放出的热量。

＋－

①强酸、强碱中和反应的离子方程式：H＋OH====H2O。 ②强酸、强碱的中和热值：57.3kJ/mol。

(2)燃烧热：在101KPa下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所释放的热量。

4.测定中和反应的反应热 (1)实验目的

定量测定强酸与强碱反应的反应热。 (2)实验原理

①常见的强酸与强碱在溶液中发生中和反应的实质是： ＋－

H(aq)＋OH(aq)==== H2O(l)；

＋－

当所用溶液的体积相同、溶液中H和OH的浓度相同、反应前溶液的温度也相同时，中和反应放出的热量相等，反应后溶液的温度相同。

②计算公式：Q＝－cm(T2－T1)，其中m为混合溶液的质量，c为水的比热容，T1、T2为反应前后溶液的温度。 (3)实验用品

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简易量热计、量筒(100 mL)、温度计、烧杯(250 mL)。1.0 mol·L1的盐酸、1.0 mol·L1的NaOH溶液、1.0 mol·L－1－

的硝酸溶液、1.0 mol·L1的KOH溶液。

(4)实验步骤

－

①用一量筒量取100 mL 1.0 mol·L1的盐酸，倒入量热计内筒，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1。

－

②用另一量筒量取100 mL 1.0 mol·L1的NaOH溶液倒入250 mL的烧杯中，调节其温度与量热计中盐酸的温度相同。

③将烧杯中的碱液迅速倒入量热计中，立即盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。 ④根据计算公式计算中和反应的反应热。

⑤用同样的方法分别测定同浓度、同体积的KOH溶液与盐酸反应、NaOH溶液与硝酸反应的反应热。 (5)实验结论

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三次实验中所用溶液的体积是相同的，溶液中H和OH的浓度是相同的，反应都在室温下进行，因此三个反应的

反应热是相同的。 (6)其他事项

①浓溶液溶于水喜事会放出热量，会使测量结果偏大； ②弱酸电离吸收热量，会使测量结果偏小；

③为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱稍稍过量； ④中和热与酸碱的用量无关，与酸碱的强弱有关。 ⑤中和反应的反应热测定实验的关键是什么？

中和反应的反应热测定实验的关键是比较准确地配制一定物质的量浓度的溶液，量热器要尽量做到保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致；在量热的过程中要尽量避免热量的散失。 ⑥实验产生误差的可能原因有哪些？ a.量取溶液的体积有误差。 b．温度计的读数有误。

c．实验过程中有液体洒在外面。

d．混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。

e．隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而产生误差。

f．测了酸后的温度计未用水清洗而立即去测碱的温度，致使少量热量在测碱的温度时损失而引起误差。 5.焓：用来描述物质所具有的能量的物理量。用符号H表示。 ①相同量的不同物质的能量不同，其焓也不同

②同种物质在不同的聚集状态焓不同：H(g)> H(l) > H(s) ③相同的物质的能量与物质的量成正比

6.焓变

(1)含义：反应产物的总焓与反应物的总焓之差。 (2)表达式及单位

－

ΔH＝H(反应产物)－H(反应物) ，单位是kJ·mol1 。ΔH>0，吸热反应；ΔH<0，放热反应。

(3)与反应热的关系：等压条件下，反应中物质的能量变化全部转化为热能时，焓变与化学反应的反应热相等。ΔH＝Qp 。

【注意】①ΔH与物质的量有关，系数必须与反应热ΔH相对应，可以同时增大或减小相同的倍数。②对于一个确定的化学方程式，只要反应物和生成物的状态、系数一定，ΔH就一定，改变的只是吸收或放出的热量。③ΔH与是否是可逆反应无关，可逆反应的正、逆反应的焓变数值相等，符号相反。④ΔH与反应途径无关，置于始态和终态有关。(盖斯定律)⑤ΔH的大小与状态、系数、符号有关。⑥使用催化剂不改变ΔH。⑦改变条件化学平衡不移动，ΔH不变，改变的只是可逆反应放出或吸收的热量。 7.热化学方程式

(1)含义：在热化学中，将一个化学反应的物质变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式。 (2)意义：既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 (3)热化学方程式的书写 ①书写配平的化学方程式。 ②注明物质的聚集状态。

③计算ΔH的数值。ΔH的数值要与系数对应。。 ④写出ΔH的数值、符号及单位。 ⑤检查书写是否正确，“四看”：看各物质的聚集状态是否正确；看ΔH的“＋”“－”是否正确；看反应热的单位是

－1

否为kJ·mol；看反应热数值与化学计量数是否对应。 8.盖斯定律

(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是相同的的，这就是盖斯定律。即：化学反应的焓变只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应进行的途径无关。 (2)应用：叠加法求焓变 ①确定待求的方程式。

②找出待求方程式中各物质出现在已知方程式中的位置。

③根据待求方程式中各物质的化学计量数和位置对已知方程式进行处理，即调整化学计量数或反应方向。

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＋－

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④叠加得到未知反应并进行检验正确与否。

⑤依据盖斯定律将已知反应方程式的焓变进行叠加求出待求热化学方程式的焓变。 9.焓变的计算 (1)几个计算公式

ΔH＝反应产物的能量总和－反应物的能量总和。 ΔH＝旧键断键吸收的能量－新键生成释放的能量 ΔH＝反应物的键能－生成物的键能 ΔH＝反应物的活化能－生成物的活化能

(2)根据热化学方程式计算：焓变与各物质前的系数成正比 (3)根据盖斯定律进行计算 10.焓变的大小比较

(1)吸热反应与放热反应：吸热反应ΔH>0，放热反应ΔH<0，故吸热反应的反应热一定大于放热反应的反应热。 (2)反应物或反应产物状态不同的反应：因为反应物和反应产物的聚集状态不同，反应热亦不同。具体如下： ①同一反应生成物状态不同时 A(g)＋B(g)==== C(g) ΔH1＜0 A(g)＋B(g)==== C(l) ΔH2＜0 因为C(g)==== C(l) ΔH3＜0， 则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2＜ΔH1。 ②同一反应反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)==== SO2(g) ΔH1＜0 S(s)＋O2(g)==== SO2(g) ΔH2＜0 ΔH1 ΔH3 ΔH2 S(g) → S(s) → SO2(g)

ΔH2＋ΔH3＝ΔH1 ΔH3＝ΔH1－ΔH2

又因为ΔH3＜0，所以ΔH1＜ΔH2。 (3)化学计量数不同的反应

对于同一反应，焓变与化学计量数成正比，可列比例式计算。

II电能转化为化学能——电解

第一部分：电解池的相关知识

1.电解：让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 2.电解池的定义：将电能转化为化学能的装置。 3.电极：

阳极 与电源正极相连，失去电子，发生氧化反应 阴极 与电池负极相连，得到电子，发生还原反应

4.半反应：每个电极上或是发生失去电子的反应，或是发生得到电子的反应，分别相当于氧化还原反应的一半，这种反应称为半反应。

5.电极反应：在电极上进行的氧化或还原反应（半反应），它可以表示电极上物质的变化和电子的转移。

6总反应式：将两个电极反应相加，所得的式子就是总反应式。电解池的总反应式是一个不能自发进行的氧化还原反应。

7.电解池的构成条件

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①有外加直流电源

②与电源相连的两个固体电极 ③电解质溶液或熔融的电解质 ④形成闭合回路

可用一句话概括：两个固体电极用导线与直流电源相连并插入到电解质溶液或熔融电解质质中形成闭合回路，这样才能形成电解池。

电解质溶液或熔融电解质通

8.电解池的工作原理

电时，电子从电源的负极沿导

直流电源

线流入电解池的阴极，阳离子←电流 ＋ － 电子→

移向负极得电子，发生还原反

应；阴离子移向阳极失电子或

组成阳极的金属材料失去电

氧化反应 极 阴还原反应 子，极 阳发生氧化反应，电子从电 极极应 解池的阳极流出，并沿导线流 失去电子 得到电子 回电源的正极。这样，电流就

依靠电解质溶液或熔融电解

质里阴阳离子的定向移动通电解质溶液

←阴离子 阳离子→ 过电解质溶液或熔融电解质。

9.电极的确定

①通过与直流电源的连接 阳极—— 连接电源正极 阴极—— 连接电源负极

②通过化合结变化及发生的反应类型 阳极—— 化合价升高，发生氧化反应 阴极—— 化合价降低，发生还原反应

③通过电子流向、电流流向及反应中电子得失 阳极—— 电流流入，电子流出，失去电子 阴极—— 电流流出，电子流入，得到电子 ④通过离子移动方向

阳极—— 阴离子移向；阴极—— 阳离子移向 ⑤通过电极质量变化

阳极—— 电极质量减轻；阴极—— 电极质量增加 ⑥通过电极产物

阳极—— 电极上产生Cl2或O2；阴极—— 电极上产生H2

【注意】电解池中的阳极和阴极与电极的活泼性无关，与接电源的正、负极有关。两个电极材料可相同可不同。 10.放电：阳离子得电子或阴离子失电子的过程叫做放电。

11.离子放电顺序（离子的放电顺序即为阳离子得电子能力顺序、阴离子失电子能力顺序） 阳极：阴离子放电顺序

－??S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO3>SO24>F

当电极材料为活性金属时，金属材料先放电；当电极材料为惰性金属时，溶液中的阴离子放电。因此阳极上的放电顺序为：活性金属>S>I>Br>Cl>OH>NO3>SO4>F 即：活性金属>无氧酸根离子>OH>含氧酸根离子>F

－

－

2?【注意】此处的含氧酸根指的是最高价（中心原子）含氧酸根，非最高价含氧酸根的放电能力比OH强，如SO3、

2－

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