化学反应原理

第一章 化学反应的热效应

第一节 反应热

引言

化学反应不仅有物质的变化，还存在能量变化。化学反应还存在反应快慢问题和反应进行的程度问题。在本书中将学*化学反应中化学能与热能的转化、化学能与电能的转化，讨论化学反应速率、化学平衡及化学反应的方向。

工业生产中很多化学反应都是在溶液中进行，这与电解质在水溶液中的电离、溶解、水解等有关。

在学*中从宏观到微观、从定性到定量、从静态到动态地理解和分析化学反应。

学*中还要注意与其它学科，如物理、生物，联系起来，学会多学科综合分析应用化学知识。

第一章 化学反应的热效应

化学反应中除了物质的变化外，还存在化学能与热能、电能等的转化过程，既遵循质量守恒，也遵守能量守恒。

第一节 反应热

依据化学反应中能量的释放和吸收，可将化学变化分为放热反应和吸热反应。

放热反应：如燃料的燃烧、酸碱中和反应等。

吸热反应：如煅烧石灰石、CO还原铁矿石、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应等。

一、反应热 焓变

1、反应热及其测定

（1）体系与环境

将盐酸与NaOH溶液加入试管中进行反应。

体系（系统）：试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应。

环境：盛溶液的试管、溶液外的空气。

（2）反应热

在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境中吸收的能量，称为化学反应的热效应，即反应热。

通常可理解为化学变化中吸收或放出的热量。

注意：化学变化中还存在其它形式能量的转化，如光能、机械能等。

（3）中和反应的反应热的测定

许多反应热可以通过量热计直接测定。酸与碱发生中和反应的反应热，简称中和热。

实验目的：中和反应反应热的测定

实验原理：在恒温条件下，测得体系的温度变化和溶液的比热容计算反应热，Q＝cmΔt。

实验装置：

内外筒之间的隔热层及杯盖，均可以减少实验过程中热量的损失；使用玻璃材质的搅拌棒，不能使用金属材料的，可减少热量散失。

实验步骤：

①用量筒量取50mL 0.5mol/L的盐酸，倒入量热计内筒，测量并记录温度。将温度计冲洗干净，擦干；

②另外量取50mL 0.55mol/L的NaOH溶液，用同一温度计测量并记录温度；

③将NaOH溶液迅速倒入量热计内筒中，立即盖上杯盖，插入温度计，搅拌。记录最高温度（此时酸、碱恰好中和，放出的热量最多）；

④重复前面操作2次。

注意：

NaOH溶液略过量，保证盐酸完全反应；操作迅速，NaOH溶液一次性加入，减少热量损失；读取温度计，记录最高温度；实验中只使用同一支温度计。

数据处理：

取3次测量所得温度差的平均值作为温度差 Δt (注意误差太大的数据要舍去)；溶液的密度近似作为1 g / cm3，溶液的比热容c＝4.18 J / (g·℃)。

反应放出的热量Q＝cmΔt＝c·100 Δt，将其单位换算kJ，生成1 mol H2O放出的热量为Q/0.025 kJ。

结论：

在25 ℃和101 kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O时，放出57.3 kJ的热量。

思考：

（1）增大酸、碱的用量，中和反应的反应热是否增大。

中和反应的反应热是指每生成1 mol H2O放出的热量，与酯碱的用量无关。

（2）用浓硫酸代替盐酸实验，或用醋酸代替盐酸实验对实验结果有什么影响。

浓硫酸溶于水时放热，使测得反应热的数值偏大；醋酸是弱酸，溶于水电离时吸热，使测得反应热的数值偏小。

（3）用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液实验，测得结果有什么影响。

生成BaSO4沉淀，也会放出热量，使测得反应热的数值偏大。

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