化学反应及能量变化课件

化学反应及能量变化化学反应是物质发生变化的过程，伴随能量变化能量变化表现为热量释放或吸收，影响反应进行方向和速率什么是化学反应？物质变化原子重组化学方程式能量变化化学反应是物质发生化学变化化学反应本质上是原子重新排化学反应可以用化学方程式来化学反应通常伴随着能量变的过程在这个过程中，物质列组合的过程反应过程中，表示化学方程式用化学式和化，例如放热反应会释放能的组成和结构发生改变，形成化学键断裂和生成，导致物质系数来描述反应物和生成物的量，吸热反应则需要吸收能量新的物质性质发生改变种类和数量关系才能进行化学反应的基本特点物质的转化能量的变化化学反应中，旧物质消失，新物化学反应通常伴随着能量的变质生成，物质的组成发生改变化，例如放热反应会释放热量，吸热反应会吸收热量反应条件反应速率化学反应需要一定的条件才能进化学反应的速率是指反应进行的行，例如温度、压强、催化剂快慢程度，它受多种因素的影等响化学反应的分类化合反应分解反应两种或多种物质反应生成一种新物质的反应一种物质分解成两种或多种物质的反应置换反应复分解反应一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质两种化合物互相交换成分，生成两种新的化合和另一种化合物的反应物的反应物质的状态变化与能量变化固体固体有固定形状和体积，分子排列紧密，振动幅度小，分子间作用力强液体液体有固定体积，形状可变，分子排列较松散，振动幅度较大，分子间作用力中等气体气体无固定形状和体积，分子排列很松散，振动幅度很大，分子间作用力弱能量变化物质状态变化伴随能量变化，例如，水结冰时释放热量，而冰融化时吸收热量吸热反应和放热反应

11.吸热反应

22.放热反应吸热反应是指反应过程中吸收周围环境热量，导致体系温度放热反应是指反应过程中释放热量到周围环境，导致体系温降低的反应度升高的反应

33.常见的吸热反应

44.常见的放热反应例如冰块融化、食盐溶解于水、植物光合作用例如燃烧、金属与酸反应、中和反应用化学反应做功的实例很多化学反应会释放能量，这些能量可以用来做功比如，燃烧燃料可以推动汽车发动机，电解水可以产生氢气和氧气这些都是化学反应做功的典型例子此外，许多工业生产过程，比如合成氨和制备硝酸，也都利用了化学反应释放的能量来进行生产这些过程不仅提供了重要的产品，也为人类社会创造了巨大的价值生活中的吸热反应和放热反应冰块融化食物烹饪蜡烛燃烧热水袋发热冰块融化需要吸收周围环境的食物烹饪过程中，需要通过加蜡烛燃烧释放热量，是放热反热水袋发热是化学反应释放热热量，因此是吸热反应热提供能量，化学反应发生，应量，是放热反应是吸热反应化学反应与能量变化的关系化学反应总是伴随着能量变化，化学反应过程中，反应物吸收或放出能量转化为生成物能量变化是化学反应能否进行的重要因素能量变化的本质是化学键的断裂和形成例如，燃烧反应放热，是因为反应物化学键断裂吸收的能量小于生成物化学键形成释放的能量能量变化决定了化学反应的方向和速度反应速率与活化能活化能活化能是反应物分子转化为生成物分子所必须具有的最低能量反应速率反应速率是指单位时间内反应物浓度或生成物浓度的变化量碰撞理论化学反应发生需要反应物分子发生有效碰撞，即具有足够能量并以正确的取向碰撞影响反应速率的因素温度浓度温度升高，反应速率加快温度越高，反应物分子平均动能越大，反应物浓度越高，反应速率越快浓度越高，反应物分子之间碰撞有效碰撞次数越多的几率越大，有效碰撞次数越多催化剂表面积催化剂可以改变反应速率，但不改变反应的平衡状态催化剂可以对于固体反应物，表面积越大，反应速率越快表面积越大，反应通过提供新的反应路径，降低反应的活化能，从而加快反应速率物与反应物之间的接触面积越大，有效碰撞次数越多温度对反应速率的影响温度升高，反应速率加快温度降低，反应速率减慢温度反应速率升高加快降低减慢催化剂是如何影响反应速率的降低活化能改变反应路径12催化剂降低了反应的活化能，催化剂为反应提供了一条新的使反应更容易进行反应路径，从而加快了反应速率不改变反应平衡3催化剂只影响反应速率，不改变反应的平衡位置压力对反应速率的影响气体反应液体和固体反应对于气体反应，增大压力相当于增加反应物浓度，导致反应速率对液体和固体反应，压力对反应速率的影响很小，几乎可以忽略加快不计这是因为气体反应中，气体分子之间的碰撞频率更高，从而提高因为液体和固体分子之间距离很近，压力变化对它们碰撞频率的了反应速率影响很小浓度对反应速率的影响反应物浓度产物浓度反应物浓度越高，反应物分子之间的碰撞机会越多，反应速率越产物浓度越高，逆反应速率越快，正反应速率越慢快表面积对反应速率的影响粉末状物质块状物质催化剂粉末状物质具有更大的表面积，接触面积更块状物质的表面积较小，反应物接触面积有催化剂可以提供更大的表面积，使反应物更大，反应速率更快限，反应速率较慢容易接触，从而加速反应速率化学反应的能量变化化学反应中伴随着能量变化，主要表现为热量的吸收或释放能量变化是化学反应的重要特征之一化学反应中，能量变化可以用焓变（ΔH）来表示焓变是反应前后体系焓的差值，正值表示吸热反应，负值表示放热反应能量变化的大小与反应物的化学键断裂和生成物的化学键形成所需的能量有关吸热反应和放热反应的示意图吸热反应是指反应过程中吸收能量，导致体系温度降低的反应吸热反应的示意图中，反应物能量低于生成物能量，需要吸收能量才能发生反应放热反应是指反应过程中释放能量，导致体系温度升高的反应放热反应的示意图中，反应物能量高于生成物能量，反应过程会释放能量反应热和摩尔生成热的概念反应热摩尔生成热反应热是指在一定条件下，化学反应过程中所放出或吸收的热摩尔生成热是指在标准条件下，由最稳定单质生成1mol化合物量的热量变化放热反应的反应热为负值，吸热反应的反应热为正值摩尔生成热的单位是kJ/mol，正值表示吸热反应，负值表示放热反应反应热的测定量热计1通过测量反应前后体系的温度变化来计算反应热热力学计算2利用已知物质的标准生成焓，根据赫斯定律计算反应热实验测量3直接测量反应过程中产生的热量，如使用燃烧热量计反应热是指在一定条件下，化学反应过程中释放或吸收的热量反应热的测定方法主要有三种，量热计测定法、热力学计算法和实验测量法反应热的应用

11.工业生产

22.日常生活化学反应热可以帮助我们设计例如，我们可以利用燃料燃烧和优化工业生产工艺，提高生放热来做饭、取暖，也可以利产效率用反应热来制备各种产品

33.科学研究化学反应热是进行化学研究的重要数据，可以帮助我们了解化学反应的本质，并为新材料和新工艺的开发提供依据内能、焓、摘的概念内能焓内能指的是体系中所有微观粒子焓是体系内能和压强与体积乘积动能和势能的总和，是状态函的总和，是状态函数，在等压条数，只与体系的始末状态有关，件下，焓变等于体系吸收或放出与变化过程无关的热量摘摘是指体系在等温等压条件下，体系吸收或放出的热量，它反映了体系的能量变化趋势熵的变化与反应的自发性熵增原理熵与自发性一个孤立体系的自发变化总是朝着熵增的方向进行熵增是反应自发进行的标志，体系的熵增越大，反应越容易发生自发过程和非自发过程自发过程非自发过程自发过程非自发过程无需外界干预，过程可自行进需外界提供能量才能进行冰块在室温下会自动融化成水水需要冷冻才能结冰行吉布斯自由能与化学反应的方向吉布斯自由能反应方向吉布斯自由能是一个重要的热力学函数，它可以预测化学反应的如果ΔG为负值，反应为自发反应，即反应会自发进行方向如果ΔG为正值，反应为非自发反应，需要外界提供能量才能进吉布斯自由能的变化（ΔG）表示反应过程中系统自由能的变化行如果ΔG为零，反应处于平衡状态化学平衡和平衡常数可逆反应平衡常数化学反应达到平衡时，正逆反应平衡常数K是衡量可逆反应达到速率相等，体系的宏观性质不再平衡时反应物和生成物浓度比值发生变化的指标平衡常数的意义K值越大，表示反应越完全，生成物含量越高，反之则反应程度越小影响化学平衡的因素温度变化压强变化温度升高有利于吸热反应正向进行，有利于放增大压强有利于气体分子数减少的方向进行，热反应逆向进行减小压强有利于气体分子数增加的方向进行浓度变化催化剂增大反应物浓度有利于正反应进行，减小反应催化剂可以加快反应速率，但不能改变平衡状物浓度有利于逆反应进行态应用化学平衡的原理

11.合成氨

22.药物合成合成氨是工业上重要的生产过程，利用化学平衡原理控制反化学平衡原理用于优化药物合成反应条件，提高产率，控制应条件，提高氨的产量副反应的发生

33.环境保护

44.日常生活控制燃烧过程的化学平衡，减少有害气体的排放，例如二氧理解化学平衡原理，可以帮助我们更好地理解日常生活中的化硫和氮氧化物化学现象，例如烹饪、洗涤等总结与思考化学反应与能量变化影响反应速率的因素化学平衡与反应方向化学反应与我们的生活化学反应与能量变化相互关温度、催化剂、浓度、压力等化学平衡是化学反应的一种状化学反应在我们的生活中无处联，能量变化是化学反应的重因素都会影响反应速率，我们态，反应方向受温度、浓度、不在，从食物的消化到药物的要特征之一可以通过控制这些因素来加快压强等因素的影响，我们可以合成，化学反应都在扮演着重或减缓反应速度通过调节这些因素来改变平衡要的角色状态。