化学反应与能量的变化课件

化学反应与能量的变化化学反应是指物质发生化学性质改变的过程这些反应伴随着能量的变化，能量要么被释放，要么被吸收什么是化学反应物质的变化原子重组化学反应是物质发生化学变化的过程，在此过程中，一种或化学反应的本质是原子重新排列，形成新的分子或离子原多种物质转化为一种或多种新的物质子本身不会被创造或毁灭，只是发生重组化学反应的本质化学反应是物质发生化学变化的过程，涉及旧化学键的断裂和新化学键的形成物质在反应中会发生重新排列，形成新的物质化学反应通常伴随着能量的变化，例如放热或吸热化学反应是构成自然界和人类世界的重要基础它们驱动着各种自然现象，如生物的生长、地球的演化、以及各种工业过程化学反应的四种类型化合反应分解反应置换反应复分解反应两种或多种物质反应生成一一种物质分解成两种或多种一种单质与一种化合物反应两种化合物互相交换成分生种新物质的反应，例如碳物质的反应，例如过氧化生成另一种单质和另一种化成两种新化合物的反应，例与氧气反应生成二氧化碳氢分解成水和氧气合物的反应，例如铁与硫如盐酸与氢氧化钠反应生酸铜反应生成铜和硫酸亚铁成氯化钠和水放热反应与吸热反应放热反应吸热反应典型例子放热反应是指反应过程中释放能量吸热反应是指反应过程中吸收能量例如，燃烧是放热反应，而冰融化的化学反应反应物总能量大于生的化学反应反应物总能量小于生是吸热反应成物总能量，能量以热能的形式释成物总能量，体系需要从外界吸收放出来，导致体系温度升高能量才能进行，导致体系温度降低能量的定义物质运动的能力能量守恒定律能量是物质运动的属性，是物质做功的能力能量可以从一种能量守恒定律指出，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，形式转换为另一种形式它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体能量的单位能量的类型能量的常用单位是焦耳（），焦耳等于牛顿力的作用下物能量主要有机械能、热能、化学能、光能、电能、核能等多种J11体沿力的方向移动米所做的功形式1能量的形式热能电能机械能核能热能是物质内部粒子运动产电能是由电荷的运动产生的机械能是物体运动或静止时核能是原子核内部的能量，生的能量，与物质的温度有能量，可以通过导线传输所具有的能量，包括动能和可以通过核反应释放出来关势能能量的转换能量转化能量并非凭空产生，也无法消失，它只在不同形式之间进行转换能量守恒能量守恒定律指出，在一个封闭的系统中，能量的总量保持不变示例例如，燃烧燃料将化学能转化为热能和光能，电池将化学能转化为电能化学反应与能量的关系化学反应是物质发生变化的过程这些变化伴随着能量的释放或吸收能量的变化是化学反应中必不可少的组成部分，它们共同决定了反应的进行方向和速度能量的形式多种多样，包括热能、光能、电能、化学能等化学反应中能量的变化通常表现为热能的释放或吸收，称为放热反应和吸热反应反应热的测量反应热是指化学反应过程中放出或吸收的热量实验测量反应热需要使用量热计1定容热恒容条件下测得的反应热2定压热恒压条件下测得的反应热3热力学反应热是化学热力学研究的核心内容反应焓的概念焓变定义焓变测量焓变计算焓变是指化学反应过程中焓的变化，通焓变可以通过实验测量，例如，测量反焓变可以通过焓变公式计算，例如，根常用符号表示，正值表示吸热反应应前后体系的温度变化来计算据反应物和生成物的焓值计算ΔH，负值表示放热反应焓变的计算焓变公式1焓变的计算可以使用焓变公式，即焓变等于生成物的焓值减去反应物的焓值标准摩尔焓变2在标准状态下，反应焓变称为标准摩尔焓变，通常用符号表示，单位为ΔH°kJ/mol盖斯定律3对于一个复杂的反应，可以通过已知反应的焓变来计算其焓变，利用盖斯定律，通过已知反应的焓变来计算未知反应的焓变焓变的判断温度变化放热反应，温度升高；吸热反应，温度降低热量变化放热反应，放出热量；吸热反应，吸收热量键能变化放热反应，生成物键能强于反应物；吸热反应，反应物键能强于生成物焓变与温度的关系吸热反应1温度升高，反应速率加快放热反应2温度升高，反应速率减慢平衡移动3温度升高，平衡向吸热反应方向移动平衡常数4温度升高，平衡常数K增大温度对反应进程的影响主要体现在反应速率和平衡移动两个方面对于吸热反应，温度升高会加快反应速率，使平衡向吸热方向移动；对于放热反应，温度升高会减慢反应速率，使平衡向放热方向移动温度升高也会导致平衡常数K增大，这意味着反应达到平衡时，产物的浓度会更高反应进行的自发性自发反应非自发反应不需要外界能量就能进行的反应，例如需要外界能量才能进行的反应，例如，，木头燃烧，金属生锈，水结冰等电解水，合成氨，从海水中提取食盐等焓变与熵变的关系焓变与熵变的共同作用焓变和熵变的协同作用

1.

2.12决定反应是否自发进行的因素焓变和熵变共同影响反应的自发性焓变和熵变的拮抗作用吉布斯自由能

3.

4.34焓变和熵变有时相互抵消，导致反应的自发性不确定焓变和熵变的综合判断标准，预测反应自发性的最终指标焓变与吉布斯自由能吉布斯自由能焓变与吉布斯自由能的关系吉布斯自由能是一个热力学函数，它代表了一个系统在恒温吉布斯自由能的变化等于焓变恒压条件下做功的最大能力减去温度与熵变的乘积，ΔG=ΔH-TΔS自发性吉布斯自由能变化可以用来判断一个化学反应是否自发进行，当ΔG时，反应自发进行，当时，反应不自发进行0ΔG0化学反应中的能量变化化学反应伴随着能量的变化，表现为热量的释放或吸收放热反应释放热量，使周围环境温度升高，如燃烧反应吸热反应吸收热量，使周围环境温度降低，如冰融化影响反应进程的因素温度温度升高，反应速率加快，更容易达到平衡状态压力改变压力，主要影响气相反应的速率，压力越大，反应速率越快催化剂催化剂可以加快反应速率，但并不改变反应的平衡状态温度对反应进程的影响反应速率平衡常数反应热123升高温度，反应速率加快分子升高温度，平衡常数变化正逆温度变化，反应热焓变变化焓运动加剧，碰撞次数增多，有效反应活化能不同，温度影响反应变与温度存在一定的线性关系，碰撞也增多平衡移动方向可通过公式计算压力对反应进程的影响压力对反应速率的影响压力对平衡移动的影响压力升高，气体反应物浓度增加，反应速率加快压力升高，平衡向体积减小的方向移动催化剂对反应进程的影响降低活化能改变反应速率催化剂通过提供一条新的反应路径，降催化剂可以加速或减缓化学反应速率低反应的活化能，加速反应速率催化例如，酶是生物催化剂，可以加速生物剂参与反应，但不被消耗体内许多重要的化学反应反应进程的可逆性可逆反应平衡状态化学反应并非都单向进行，许正逆反应速率相等，体系中各多反应可以同时向正向和逆向物质的浓度不再改变，达到化进行，称为可逆反应学平衡状态影响因素应用温度、压力、浓度等因素会影理解可逆反应原理，可以优化响平衡状态的移动，导致正逆化学反应条件，提高产率，控反应速率发生改变制反应方向确定反应进程的方向焓变1负值有利于反应进行熵变2正值有利于反应进行吉布斯自由能3负值表明反应自发进行根据焓变、熵变和吉布斯自由能的变化，我们可以判断反应进行的方向例如，焓变为负值，熵变为正值，则吉布斯自由能也为负值，反应自发进行热化学方程式的应用计算反应热预测反应的方向设计化学反应分析化学反应热化学方程式可以准确地计热化学方程式可以预测反应热化学方程式可以帮助设计热化学方程式可以帮助分析算反应热根据热化学方程进行的方向通过焓变的大化学反应通过选择合适的化学反应过程通过对反应式，可以通过化学计量关系小，判断反应是放热反应还反应物和反应条件，可以设热、焓变等热力学参数的分计算出反应热，进而预测反是吸热反应，进而预测反应计出能量利用率更高、反应析，可以深入理解化学反应应的热效应是否能够自发进行速率更快的化学反应过程的本质和规律电化学反应与能量变化电化学反应是化学反应与电能之间的相互转换过程电化学反应在能量转化和储存方面具有重要意义，例如电池、电解、燃料电池等电池的工作原理化学能转化为电能1通过化学反应电子流动2形成电流电极反应3氧化还原反应电解质4离子传导电池内部通过化学反应将化学能转化为电能电解质允许离子在电极之间移动，形成电流电解的原理及应用电解原理1利用直流电分解电解质溶液或熔融盐的过程电解池2包含电解质溶液、两个电极以及直流电源电解应用3金属冶炼、电镀、电解水制氢气和氧气燃料电池的工作原理燃料进入电池1燃料电池将燃料中的化学能直接转化为电能，避免了传统热力发电过程中的能量损失电化学反应2燃料和氧化剂在电极上发生电化学反应，产生电子和离子，形成电流产生电能3电子流经外部电路，为负载供电，同时离子在内部电路中迁移，完成回路化学反应与能量的综合应用化学工业能源领域12利用化学反应释放或吸收能量，生产化肥、农药、医药等燃烧燃料释放能量，驱动汽车、发电站等生命活动环境保护34生物体通过复杂的化学反应，维持生命活动和能量代谢利用化学反应处理污染物，保护环境课程总结与思考化学反应能量变化影响因素化学反应是指物质发生化学变化的过程化学反应伴随着能量的释放或吸收，表影响化学反应速率和平衡的因素包括温，伴随着物质的组成和结构的改变，并现为放热反应或吸热反应能量变化是度、浓度、压强、催化剂等伴随着能量变化化学反应的核心要素。