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化学反应热效应印象

印象之一:很容易进行的反应多数放热

[实验]

水滴向生石灰,触摸试管壁。H2O+CaO→Ca(OH)2 +Q

钠在氯气中燃烧。2Na+Cl2→2NaCl +Q

锌粒投入盐酸,看汽泡,触摸试管壁。Zn+2HCl→ZnCl2+H2↑+Q

锌粒投入硫酸铜溶液,观察现象,触摸试管壁。Zn+CuSO4→ZnsO4+Cu +Q

盐酸滴向大理石,触摸试管壁。2HCl+CaCO3→CaCl2+CO2↑+H2O +Q

酸碱中和,酚酞褪色,用温度计。NaOH+HCl→NaCl+H2O +Q

溴化钠溶液中滴加硝酸银溶液,立即浑浊,触摸试管壁。NaBr+AgNO3→AgBr↓+NaNO3 +Q

以上反应具备两大特征,一是很容易进行(很迅速或很剧烈),二,都是放热反应。这给我们留下一个初步印象:很容易进行的反应多数是放热的。

水是很容易往下流的,为的也是降低自身的能量。

能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,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,在转化或转移的过程中,能量的总值保持不变。能量守恒。

热是能量的一种形式,也是最重要的一种。实验表明当前条件下1mol Ca(OH)2的能量低于1mol H2O与1mol CaO的能量总和,2mol NaCl的能量低于2mol Na与1mol Cl2的能量总和……,多余的能量以热量的形式对外释放。

以上的反应类型包括化合、置换、复分解,或氧化还原与非氧化还原。

也有个别化合反应是吸热的,但是极少数。如C+CO2 =2CO ;I2(s)+H2(g)→2HI(g)

这给我们留下第二个初步印象。

印象之二:分解反应多数吸热

比如实验室制氧气的基本反应:2KClO3 2KCl+3O22KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2煅烧石灰石:CaCO3 CaO+CO2干粉分解:2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O

这些反应需要加热,甚至加强热、持续加热,说明这些反应不会“自发”进行。也说明生成物的能量总和大于反应物,增加的能量通过外界加热供给。

水也可以往上流,但那不是自愿,是水泵提供能量对它“强迫”所致。

极少数分解反应是放热的,如2H2O2→2H2O+O2

印象之三:燃烧和氧化都是放热的

[实验](选做)

镁带、氢气、乙炔、硫磺、铁丝、白磷、木炭燃烧;钠、铁、氢在氯气中燃烧;镁带在CO2中燃烧。

葡萄糖在体内氧化放热从而维持体能:C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O

汽油燃烧放热:C8H16+12O2→8CO2+8H2O

白磷在空气中放久了会自燃。铁器生锈、米饭变质都会放热。

大部分燃烧需要“引燃”,那只是开始阶段对反应的“引发”,并非全过程需要能量,比如碳的燃烧。

印象之四:热效应是化学能的主要表现形式

热量是能量的重要形式,但不是惟一形式。其它能量形式还有电能、光能、机械能等。

比如镁带燃烧就释放热能和光能,光能也用于引发H2的Cl2爆炸式化合,或AgBr的分解等。2AgBr =2Ag+Br2

汽油在汽车发动机内燃烧,能量最后是转化成机械能的。

电能可供给化学反应需要的能量,如电解水、电解饱和食盐水。

2H2O =2H2↑+O22NaCl+2H2O =Cl2↑+H2↑+2NaOH

化学能也可转换成电能,这是原电池的原理所在。

[实验]铜锌原电池,电流计指针偏转。

我们今天讨论的主要是化学能与热能的关系,Q是热量符号。“+Q”表示反应放热(环境得到热量),“-Q”表示反应吸热(环境提供热量)。

物质内部都储存着能量,即内能。前述“反应物的能量”或“生成物的能量”指的就是相关物质的内能。发生化学反应时,这些内能部分释放。

物质在化学反应中释放(或补充)的能量称为化学能。化学能其实就是反应物总能量与生成物总能量的差值。当化学能以热能形式释放或补充时,对应的热量变化叫做反应的热效应。热效应为零的巧事几乎不能找到。

说铁很重水很轻,那只是定性描述;说铁的密度为7.8,水的密度为1.0,这叫定量。说石油的燃烧效果比煤好,那是定性;说标准石油的热值是44KJ/G,标准煤的热值仅为29KJ/G,那是定量。“+Q”、“-Q”都是定性,具体给出Q值(多少焦耳)才是定量。关于化学反应热效应的定量描述,下回分解。

(责任编辑:化学自习室)
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