一、反应热及其测定

1.1认识体系与环境 （以盐酸与氢氧化钠溶液反应为例）

  1. 体系（系统）：被研究的物质系统
    1. 反应物：\(\ce{NaOH}\)溶液、盐酸
    2. 发生的反应：\(\ce{NaOH + HCl \xlongequal[]{} NaCl + H2O}\)
    3. 生成物：\(\ce{NaCl}\) 、\(\ce{H2O}\)
    1. 环境：体系以外与体系相互影响的部分
    2. 说明：两者只是针对被研究的命题而选定的，而且并不一定有实际的界限

1.2 反应热

  1. 定义：在等温条件下（反应前后体系的温度相等），化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热，通常用符号\(\ce{Q}\) 表示

1.3 中和反应热的测定

  1. 仪器：测量反应热的仪器称为量热计
  2. 反应成功的关键：
    1. 反应物必须是稀溶液，而且要冷却到室温才能使用
    2. 温度计，该反应只用一个温度计。每次测量完之后，洗净之后用滤纸擦干之后再使用
    3. 要随时读取温度值，并记录最高温度值
    4. 实验操作时，动作要快，尽量减少热量损失

二、反应热与焓变

  1. 焓 ：是与内能(U)有关的物理量，用符号\(\ce{H}\) 表示
  2. 焓变 ：生成物总焓与反应物总焓之差，表达式 \(\ce{\Delta H=H(生成物)-H(反应物)}\)
  3. 反应热与焓变 ：
    1. 两者关系：对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量全部转化为热能，其反应热等于反应的焓变
    2. 焓变的变化：\(\ce{\Delta H}\)
    3. 常用单位：\(\ce{kJ·mol^{-1}}\)或 \(\ce{kJ/mol}\)
    4. 焓变与吸热/放热反应的关系：\(\ce{\Delta H<0 \Leftrightarrow 放热反应}\) ； \(\ce{\Delta H>0 \Leftrightarrow 吸热反应}\)
  4. 微观角度认识化学反应中的能量变化：化学反应的微观本质是旧键的断裂和新键的生成的过程，而旧键的断裂需要吸收能量，新键的生成需要放出能量，两者之间的热量差就是化学反应热
  5. 焓变与反应热的关系 ：
    1. \(\ce{H=U + PV}\) ; \(\ce{U=Q + PV}\)
    2. \(\ce{\Delta H=\Delta (U + PV)=\Delta U + \Delta PV}\) =\(\ce{Q_P + W + \Delta PV}\) =\(\ce{Q_p - \Delta PV + \Delta PV}\) =\(\ce{Q_p}\)

三、热化学方程式

  1. 概念 ：标明反应所释放或吸收的热量的化学方程式
  2. 意义：表明了化学反应中的物质变化和能量变化（需同时符合质量守恒定律和能量守恒定律）eg：\(\ce{2H2(g) + O2(g) \xlongequal[]{} 2H2O(l)}\) \(\ce{\Delta H=-571.6 kJ·mol^{-1}}\) 表示的含义：25℃，101kPa条件下，2mol \(\ce{H2}\) 和 1mol \(\ce{O2}\) 反应生成2mol 液态水时放出 571.6 kJ 的能量
  3. 书写要求：
    1. 注明反应时的温度和压强（25℃，101kPa条件下进行的反应可不注明）
    2. 注明反应物和生成物的聚集状态：固态（s）、液态（l）、气态（g）、溶液（aq）。同素异形体在反应中除了注明状态之外，还要注明名称如石墨C（s,石墨）
    3. 热化学方程式各物质的化学计量数，只表示物质的量，而不表示分子个数（或原子个数），因此可以写成分数
    4. 热化学方程式中不用标注 \(\ce{^ 和 v }\)
    5. \(\ce{\Delta H}\) 与反应物的物质的量有关，故热化学方程式中化学计量数必须与\(\ce{\Delta H}\) 相适应。
  4. 对热化学方程式的理解
    1. 每摩尔反应：指的是按照它所给的比例，完全反应后就叫每摩尔反应，其实就是以所给的反应为基准来计算其他反应
    2. \(\ce{\Delta H}\) 表示的是完全反应之后吸收或放出的热量，所以对于可逆反应实际发生反应时吸收或放出的热量都小于\(\ce{\Delta H}\) 所小于的热量

四、燃烧热

  1. 概念 ：在101kPa时，1mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时，所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位用kJ/mol表示
  2. 对燃烧热的理解：
    1. 反应条件：25℃，101kPa(教材中的热值均在此条件下测出)
    2. 可燃物用量：1mol
    3. 必须是完全燃烧的产物才能作为燃烧热的数值体现，\(\ce{C\rightarrow CO2(g)}\) , \(\ce{H\rightarrow H2O(l)}\) ,\(\ce{S\rightarrow SO2(g)}\) ,\(\ce{N\rightarrow N2(g)}\)
    4. 燃烧热是一个固定的数值，与参加反应的物质的量多少无关