化学反应中的能量变化课件

化学反应中的能量变化化学反应是物质发生变化的过程，伴随着能量的释放或吸收能量变化是化学反应的重要特征之一，它决定了反应是否能够自发进行，以及反应速率的快慢引言化学反应能量变化能量守恒化学反应是物质发生变化的过程，伴随着能化学反应中的能量变化是化学反应的重要特能量守恒定律指出，能量既不会凭空产生，量的释放或吸收征之一，也是化学反应发生和进行的驱动也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为力另一种形式热力学基础热力学是研究能量变化及其与物质性质和过程之间关系的科学化学反应中能量变化的研究是热力学的重要组成部分它有助于我们理解反应发生的条件、方向和程度内能原子和分子的运动热能和势能内能是指物质中所有原子和分子运动的总能量内能包括热能（原子和分子无规则运动的能量）和势能（原子和分子之间相互作用的能量）热量和工作热量工作12热量是能量传递的一种形式，工作是能量传递的另一种形它代表系统与周围环境之间能式，它涉及力作用在物体上，量的转移，通常与温度变化相使其发生位移，通常与体积变关联化相关联热力学第一定律能量守恒34热力学第一定律指出，能量既热量和工作可以改变系统的内不会凭空产生，也不会凭空消能，但能量的总量保持不变，失，它只能从一种形式转换为这是一个重要的概念另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体焓焓的概念焓变焓是体系的总能量，包括内能和化学反应焓变是指反应前后焓的体积做功差值，表示反应中放出或吸收的热量焓变的意义焓变的大小反映了反应进行的方向和程度，是判断反应是否自发进行的依据之一标准焓变标准焓变是指在标准状态下，反应生成摩尔产物时的焓变1标准状态和

298.15K25℃

101.325kPa符号△H°单位kJ/mol标准焓变是化学反应热力学性质的重要指标，可以用于判断反应是否自发进行焓变的类型标准生成焓变标准燃烧焓变反应焓变键焓在标准状态下，由最稳定单质在标准状态下，摩尔物质完在标准状态下，反应物转化为断开摩尔化学键所需的能11生成摩尔某物质的焓变，称全燃烧生成氧化物时放出的热生成物时发生的焓变，称为反量，称为键焓它反映了化学1为该物质的标准生成焓变它量，称为该物质的标准燃烧焓应焓变它反映了反应过程中键的强度，也与反应焓变有表示在标准状态下形成物质的变它表示在标准状态下物质能量的变化关焓变燃烧时的焓变反应热定义符号反应热指的是化学反应过程中释放或吸收反应热通常用符号表示如果反应释ΔH的热量它是化学反应中能量变化的量放热量，则为负值，表示放热反应；ΔH度，反映了反应物和生成物之间的能量如果反应吸收热量，则为正值，表示ΔH差吸热反应放热反应和吸热反应放热反应放热反应是指反应过程中释放能量的反应，周围环境温度升高，例如燃烧反应吸热反应吸热反应是指反应过程中吸收能量的反应，周围环境温度降低，例如冰块融化能量变化放热反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量；吸热反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量燃烧反应燃烧反应是指物质与氧化剂发生的一种剧烈的化学反应，通常伴随有光和热释放常见的燃烧反应包括燃料燃烧，例如木柴、煤炭、天然气等燃烧反应在生活中广泛应用，例如烹饪、发电、热能利用等合成反应和分解反应合成反应分解反应两种或多种物质反应生成一种新物质的过程一种物质分解成两种或多种物质的过程相变过程中的能量变化物质状态变化伴随着能量的变化，例如，物质从固态变为液态，需要吸收能量，从液态变为气态，也需要吸收能量反之，物质从气态变为液态，或者从液态变为固态，则会释放能量升华1固态直接变为气态汽化2液态变为气态熔化3固态变为液态凝华4气态直接变为固态凝固5液态变为固态相变过程中的能量变化取决于物质的性质和外界条件，例如温度、压强等在一定条件下，物质的相变过程是可逆的，即可以从一种状态变为另一种状态，也可以从另一种状态变回原来的状态气体状态变化中的能量变化升华1固体直接变为气体凝华2气体直接变为固体汽化3液体变为气体液化4气体变为液体气体状态变化是指气体在不同温度和压强下发生的物理变化升华是指固体直接变为气体，凝华是指气体直接变为固体汽化是指液体变为气体，液化是指气体变为液体这些状态变化都需要能量变化，例如汽化需要吸收热量，而液化需要释放热量水的相变过程水在不同温度和压强下存在三种状态固态（冰）、液态（水）和气态（水蒸气）水的三种状态之间可以相互转化，这些转化过程称为相变过程，伴随着能量变化•冰融化成水吸热过程•水蒸发成水蒸气吸热过程•水蒸气凝结成水放热过程•水结冰放热过程水的蒸发和凝结蒸发凝结液体水分子吸收热量，克服分子水蒸气分子失去热量，分子间作间作用力，进入气相，形成水蒸用力增强，从气相转变为液相，气形成液态水动态平衡在一个密闭容器中，蒸发和凝结同时进行，达到动态平衡状态，气液两相共存温度与热量温度热量

11.

22.温度是物体冷热程度的标志，热量是指物体内部能量的传递代表物质内部微观粒子平均动形式，是指温度不同的物体之能的大小间通过热传递而交换的能量热量传递方式热量与温度变化

33.

44.热量传递主要通过传导、对流热量传递会引起物体的温度变和辐射三种方式进行化，热量传递的方向总是从高温物体传向低温物体热容和比热热容比热影响因素物质的热容是指升高摄氏度所需吸收的热比热是单位质量物质升高摄氏度所需吸收热容和比热受物质种类、质量、温度和压强11量的热量等因素的影响焓变测定热量计测量1通过热量计测量反应过程中产生的热量变化，从而计算焓变间接计算2利用已知反应的焓变，根据盖斯定律计算未知反应的焓变理论计算3根据反应物和生成物的键能，计算反应的焓变实验测定反应热反应热是指化学反应过程中所释放或吸收的热量通过实验测定反应热，可以了解化学反应的能量变化情况量热法1利用量热仪测量反应过程中温度变化，计算反应热燃烧热测定2测量物质完全燃烧产生的热量，计算燃烧热间接测定法3利用已知反应热的反应计算未知反应热实验测定反应热需要遵循特定的实验步骤和注意事项，才能得到准确可靠的结果焓变和反应机理反应途径焓变影响反应机理描述了反应发生的步骤焓变反映了反应过程中能量变化和中间体的形成的总和，但不能直接反映反应机理活化能动力学信息活化能是反应发生所需的最小能焓变和反应机理可以帮助理解反量，与反应机理中的过渡态有应速率、平衡常数和反应条件关活化能克服势垒能量峰值反应速率影响活化能是指化学反应发生时，反应物分子从活化能代表着反应物分子要克服的能量障活化能越高，反应速率越慢；活化能越低，初始状态转变为过渡态所需的最小能量碍，只有超过活化能，反应才能发生反应速率越快过渡态理论过渡态活化能影响因素应用过渡态是反应物分子转化为产过渡态理论将活化能定义为反影响活化能的因素包括反应物过渡态理论被广泛应用于解释物分子过程中所经历的最高能应物从初始状态转变为过渡态的性质、温度、催化剂的存在化学反应机理、预测反应速率量状态过渡态具有不稳定所需的能量活化能是化学反以及反应体系的压力等这些以及设计新型催化剂等领域性，寿命极短，通常无法直接应发生所需的最小能量，它决因素会改变过渡态的能量，从它为理解化学反应提供了重要观察到它代表了反应进行中定了反应速率的大小而影响反应速率的理论框架的一种中间状态反应速率与温度温度影响温度升高，反应速率加快温度越高，分子热运动越剧烈，碰撞频率和有效碰撞次数增多，反应速率加快活化能温度升高，反应物分子获得的能量增加，能克服活化能的分子数量增多，导致反应速率加快阿仑尼乌斯方程阿仑尼乌斯方程定量描述了温度对反应速率常数的影响，表明温度升高，反应速率常数增大，反应速率加快反应动力学反应速率影响因素

11.

22.反应速率是化学反应进行的快温度、浓度、催化剂等因素都慢程度，通常用单位时间内反会影响反应速率，其中温度的应物浓度或生成物浓度的变化影响尤为显著来表示反应机理速率常数

33.

44.反应机理是指反应发生的详细速率常数是一个反映反应速率步骤，它解释了反应物是如何大小的常数，它与温度有关转化为生成物的催化剂与反应速率催化剂的作用反应机理酶催化催化剂降低活化能，加速反应速率催化剂改变反应途径，形成新的过渡态，降生物催化剂，具有高度特异性，提高生物反低反应活化能应速率能量图解分析反应过程能量图解可以直观地表示反应过程中能量的变化，帮助我们理解反应的热力学和动力学特征通过能量图解，我们可以看到反应物和生成物的能量水平，以及反应过程中所需的活化能，进而判断反应是放热还是吸热，以及反应速率快慢等信息热化学方程式的书写化学反应方程式焓变热化学方程式是表示化学反应中焓变用符号表示，表示反应ΔH能量变化的化学方程式，它包含体系焓的变化，正值表示吸热反反应物、生成物、反应条件以及应，负值表示放热反应焓变等信息系数状态符号化学方程式中的系数表示参与反化学方程式中物质的状态符号表应的物质的物质的量，通常为整示物质在反应时的状态，常用符数，表示参与反应的物质的摩尔号（）、（）、（）、（）s lg aq数分别表示固态、液态、气态和水溶液习题与总结通过学习本章内容，我们了解了化学反应中的能量变化，包括内能、焓变、反应热等概念我们还学习了放热反应和吸热反应、燃烧反应、合成反应和分解反应等类型，以及相变过程中的能量变化本章还介绍了焓变测定、活化能、过渡态理论、反应速率与温度等概念最后，我们学习了热化学方程式的书写，并通过习题巩固了所学知识。