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 △H △H为 “ − ” “-” “−”或 △ H < 0 △H<0 △H<0 放热反应
△ H △H △H为 “ + ” “+” “+”或 △ H > 0 △H>0 △H>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=E总（断键）−E总（成键）=E反应物总键能−E生成物总键能
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=H总（生成物）−H总（反应物）

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 △ H △H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 ( a q ) + + O H ( a q ) − = H 2 O ( l ) , △ H = − 57.3 K J ⋅ m o l − 1 H^+_{(aq)}+OH^-_{(aq)}=H_2O_{(l)},△H=-57.3KJ·mol^{-1} H(aq)++OH(aq)−=H2O(l),△H=−57.3KJ⋅mol−1
要点：条件、反应物、生成物
实验：
原理： Q = c m △ t , △ H = c m △ t n ( H 2 O ) Q=cm△t,△H=\frac{cm△t}{n(H_2O)} Q=cm△t,△H=n(H2O)cm△t
c c c： a q aq aq的比热容： 4.18 J / ( g ⋅ ℃ ) = 0.418 K J ( g ⋅ ℃ ) 4.18J/(g·℃)=0.418KJ(g·℃) 4.18J/(g⋅℃)=0.418KJ(g⋅℃)
m m m： m = ρ v m=\rho v m=ρv，准确测量体积（量筒）
△ t △t △t： { 初始温度 { t 1 酸 t 1 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} ⎩⎪⎨⎪⎧初始温度{t1酸t1碱最高温度（温度计的某一稳定数值）
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， t 1 ↑ , △ t ↓ , Q ↓ t_1\uparrow,△t\downarrow,Q\downarrow t1↑,△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} ⎩⎪⎨⎪⎧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↑
NaOH为何过量
- N a O H ( a q ) NaOH_{(aq)} NaOH(aq)在空气中易变质
- 保证盐酸被完全中和

另注意：

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

燃烧热能源

燃烧热

定义： 25 ℃ ， 101 k p a 25℃，101kpa 25℃，101kpa时， 1 m o l 1mol 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物 ( { C → C O 2 H → H 2 O ( l ) S → S O 2 ) \Bigg(\begin{cases}C\rightarrow CO_2\\H\rightarrow H_2O(l)\\S\rightarrow SO_2\end{cases}\Bigg) (⎩⎪⎨⎪⎧C→CO2H→H2O(l)S→SO2)时所放出的热量
要点：

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

比较与中和热的异同
{ 同： △ H < 0 K J ⋅ m o l − 1 ，放热反应异： { 1 m o l H 2 O ， 1 m o l 可燃物含义 { 强酸强碱中和热值一样， △ H = − 57.3 K J ⋅ m o l − 1 不同物质燃烧热值不同 \begin{cases}同：△H<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} ⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧同：△H<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

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

煤燃烧时生成大量的 S O 2 SO_2 SO2和烟尘造成酸雨污染环境
产生大量 C O 2 CO_2 CO2（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

煤的气化 C ( s ) + H 2 O ( g ) = 高温 = H 2 + C O C_(s)+H_2O_(g)=高温=H_2+CO C(s)+H2O(g)=高温=H2+CO
液化 { 直接液化：加 H 2 ，直接化合成液体燃料 C 5 H 12 间接液化：生成 H 2 ， C O 后又合成液体燃料 C H 3 O H C H 3 C H 2 O H 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} {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
煤烟气脱硫脱硝

C a O + S O C a S O 3 2 C a S O 3 + O 2 = 2 C a S O 4 CaO+SO_CaSO_3\quad 2CaSO_3+O_2=2CaSO_4 CaO+SOCaSO32CaSO3+O2=2CaSO4
氧化剂 + N a C l O 2 +NaClO_2 +NaClO2将 N O x → N O 3 − S O 2 → S O 4 2 − NO_x\rightarrow NO_3^-\quad SO_2\rightarrow SO_4^{2-} NOx→NO3−SO2→SO42−

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