【章节总结】化学——化学反应与能量

本文深入探讨了化学反应中的能量变化,包括焓变、反应热的概念及其计算方式,详细解析了中和反应热与燃烧热的测定方法及其实验注意事项。同时,介绍了洁净煤技术在环境保护中的应用。

化学反应与能量的变化

焓变,反应热

反应热化学反应在一定条件下相对于系统与环境所释放或吸收的热量。
焓变
△H△HH“−”“-”△H&lt;0△H&lt;0H<0 放热反应
△H△HH“+”“+”+△H&gt;0△H&gt;0H>0 吸热反应
△H=E总(断键)−E总(成键)=E反应物总键能−E生成物总键能△H=E_{总(断键)}-E{总(成键)}=E_{反应物总键能}-E_{生成物总键能}H=EE=EE
实质△H=H总(生成物)−H总(反应物)△H=H_{总(生成物)}-H_{总(反应物)}H=HH

热化学方程式

定义:能表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。
书写:一写方程式,二标状态(g,l,s,aq),三判正负(+,-),四算数值。
注意

  • 在热化学方程式中可出现非整数的化学计量数
  • 化学计量数增大一倍,则反应热△H△ HH也增大一倍

中和反应热的测定

中和热:在稀溶液(浓溶液会溶解放热)中,酸跟碱发生中和反应(是放热反应),生成1mol水时的反应热。
表示H(aq)++OH(aq)−=H2O(l),△H=−57.3KJ⋅mol−1H^+_{(aq)}+OH^-_{(aq)}=H_2O_{(l)},△H=-57.3KJ·mol^{-1}H(aq)++OH(aq)=H2O(l),H=57.3KJmol1
要点:条件、反应物、生成物
实验
原理Q=cm△t,△H=cm△tn(H2O)Q=cm△t,△H=\frac{cm△t}{n(H_2O)}Q=cmt,H=n(H2O)cmt
cccaqaqaq的比热容:4.18J/(g⋅℃)=0.418KJ(g⋅℃)4.18J/(g·℃)=0.418KJ(g·℃)4.18J/(g)=0.418KJ(g)
mmmm=ρvm=\rho vm=ρv,准确测量体积(量筒
△t△tt{初始温度{t1酸t1碱最高温度(温度计的某一稳定数值)\begin{cases}初始温度\begin{cases}t_{1酸}\\t_{1碱}\end{cases}\\最高温度(温度计的某一稳定数值 )\end{cases}{t1t1
步骤

  • 制作保温装置
  • 测HCl起始温度(测完若不冲温度计就测碱,t1↑,△t↓,Q↓t_1\uparrow,△t\downarrow,Q\downarrowt1,t,Q
  • 测NaOH起始温度
  • 测反应终止温度
  • 多次计算求平均值

实验注意

  • 环形玻璃搅拌棒:
    • 不用铁、铜,防止传热使热量损失
    • 搅拌加快反应速率使反应充分,同时也是为了使反应体系温度均衡
  • 读数{俯视偏小Q↓平视视线与刻度线以及凹点在一条水平线上仰视偏大Q↑\begin{cases}俯视\quad偏小Q\downarrow\\平视\quad视线与刻度线以及凹点在一条水平线上\\仰视\quad偏大Q\uparrow\end{cases}Q线线线Q
  • NaOH为何过量
    • NaOH(aq)NaOH_{(aq)}NaOH(aq)在空气中易变质
    • 保证盐酸被完全中和

另注意

  1. 弱酸弱碱电离要吸热,所以中和热的值小于57.3KJ⋅mol−157.3KJ·mol^{-1}57.3KJmol1
  2. 中和热不包括电解质电离或生成沉淀等所伴随的热效应
  3. 书写中和热的热化学方程式必须1mol水
  4. 中和热为57.3KJ⋅mol−157.3KJ·mol^{-1}57.3KJmol1,中和热△H△HH−57.3KJ⋅mol−1-57.3KJ·mol^{-1}57.3KJmol1
  5. 中和热与强酸强碱的类别及用量无关,都为同一定值,中和反应的反应热随用量不同而不同

燃烧热 能源

燃烧热

定义25℃,101kpa25℃,101kpa25101kpa时,1mol1mol1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物({C→CO2H→H2O(l)S→SO2)\Bigg(\begin{cases}C\rightarrow CO_2\\H\rightarrow H_2O(l)\\S\rightarrow SO_2\end{cases}\Bigg)(CCO2HH2O(l)SSO2)时所放出的热量
要点

  1. 可燃物物质的量变化,燃烧热值不变
  2. 书写燃烧热热化学方程式,可燃物系数必须是1
  3. 描述{燃烧热为QKJ⋅mol−1燃烧热△H为−QKJ⋅mol−1\begin{cases}燃烧热为Q KJ·mol^{-1}\\燃烧热△H为-Q KJ·mol^{-1}\end{cases}{QKJmol1HQKJmol1
  4. 计算 △H=−Qn(可燃物)△H=-\frac{Q}{n(可燃物)}H=n()Q

比较与中和热的异同
{同:△H&lt;0KJ⋅mol−1,放热反应异:{1molH2O,1mol可燃物含义{强酸强碱中和热值一样,△H=−57.3KJ⋅mol−1不同物质燃烧热值不同\begin{cases}同:△H&lt;0KJ·mol^{-1},放热反应\\异:\begin{cases}1molH_2O,1mol可燃物\\含义\begin{cases}强酸强碱中和热值一样,△H=-57.3KJ·mol^{-1}\\不同物质燃烧热值不同\end{cases}\end{cases}\end{cases}H<0KJmol11molH2O1mol{H=57.3KJmol1

能源

种类:化石燃料(煤、石油、天然气)(不可再生)(常规能源、主要能源)、核能、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。
煤作为燃料的弊端

  1. 煤燃烧时生成大量的SO2SO_2SO2和烟尘造成酸雨污染环境
  2. 产生大量CO2CO_2CO2不是污染气体,天然气仍属于清洁燃料)引起温室效应。

洁净煤技术

  1. 煤的气化C(s)+H2O(g)=高温=H2+COC_(s)+H_2O_(g)=高温=H_2+COC(s)+H2O(g)==H2+CO
  2. 液化{直接液化:加H2,直接化合成液体燃料C5H12间接液化:生成H2,CO后又合成液体燃料CH3OHCH3CH2OH等\begin{cases}直接液化:加H_2,直接化合成液体燃料C_5H_{12}\\间接液化:生成H_2,CO后又合成液体燃料CH_3OHCH_3CH_2OH等\end{cases}{H2C5H12H2COCH3OHCH3CH2OH
  3. 煤烟气脱硫脱硝
  • CaO+SOCaSO32CaSO3+O2=2CaSO4CaO+SO_CaSO_3\quad 2CaSO_3+O_2=2CaSO_4CaO+SOCaSO32CaSO3+O2=2CaSO4
  • 氧化剂+NaClO2+NaClO_2+NaClO2NOx→NO3−SO2→SO42−NO_x\rightarrow NO_3^-\quad SO_2\rightarrow SO_4^{2-}NOxNO3SO2SO42
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