一、为什么物质发生化学反应都伴随着能量变化呢
物质发生化学反应必须有旧键断裂,新的键生成,旧键的断裂所需的能量,不一定等于新键生成放出的能量,所以就体现出,有的反应要加热,有的放热。
在一个确定的化学反应体系中,反应物的总能量与生成物的总能量一定不同,这是因为上面所说的那样旧键的断裂所需的能量,不一定等于新键生成放出的能量,所以像煤的燃烧,生成的总能量大于反应前的能量。
二、化学反应中能量变化都表现为热量的变化吗
化学反应中的能量变化不都表现为热量的变化。化学反应中的能量变化,通常表现为热量的变化。探讨化学反应放热、吸热的本质时,要注意四点:
①化学反应的特点是有新物质生成,新物质和反应物的总能量是不同的,这是因为各物质所具有的能量是不同的(化学反应的实质就是旧化学键断裂和新化学键的生成,而旧化学键断裂所吸收的能量与新化学键所释放的能量不同导致发生了能量的变化);
②反应中能量守恒实质是生成新化学键所释放的能量大于旧化学键断裂的能量而转化成其他能量的形式释放出来;
③如果反应物所具有的总能量高于生成的总能量,则在反应中会有一部分能量转变为热能的形式释放,这就是放热反应,反之则是吸热反应;
④可用图象来表示。所以,化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化。例如:原电池中化学能转化为电能.Mg在氧气中燃烧,会发出耀眼白光,有一部分能量转化为了光能等。另外,化学键的断裂和形成本身蕴含这其它形式能量(键能:属于静电势能)的变化,对外的能量形式主要还有电能(原电池/电解)、光能(这里指冷光,不包含发热产生可见光)等,机械能一般是由热能再次转化。
三、化学反应中为什么会有能量变化为什么不同反应的热效应不同
反应的热效应与焓变区别如下:当系统发生了化学变化之后,系统的温度回到反应前始态的温度,系统放出或吸收的热量,称为该反应的热效应。研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科叫做热化学。焓(hán)变(Enthalpychanges)即物体焓的变化量。焓是物体的一个热力学能状态函数,即热函:一个系统中的热力作用,等于该系统内能加上其体积与外界作用于该系统的压强的乘积的总和。热效应可以如下测定:使物质在热量计中作绝热变化,从热量计的温度改变,可以计算出应从热量计中取出或加多少热才能恢复到始态的温度,所得结果就是等温变化中的热效应。任何物质总是和它周围的其他物质相联系着的,为了科学研究的需要,尤其在考虑诸如热化学这方面的内容时,必须规定待研究物质的范围,也就是要把被研究的对象和周围的物质隔离开来。这种被研究的对象叫做系统,系统以外的周围物质叫做环境。焓的物理意义可以理解为恒压和只做体积功的特殊条件下,Q=ΔH,即反应的热量变化。因为只有在此条件下,焓才表现出它的特性。例如恒压下对物质加热,则物质吸热后温度升高,ΔH>0,所以物质在高温时的焓大于它在低温时的焓。又如对于恒压下的放热化学反应,ΔH<0,所以生成物的焓小于反应物的焓。
四、化学的能量转化方式都有什么
放热或吸热常常是化学反应中能量变化的具体表现。若一化学反应在进行中同时向环境提供能量,则该反应就被称为放热反应。
反之,若在发生化学反应的同时从环境吸收能量,则该反应就被称为吸热反应。
化学反应中能量变化还会以光能的形式表现。例如燃烧过程同时放出光,而有些反应需要在光的照射下才能进行,如摄影胶片。
还有的化学反应以电磁能的形式表现,称电化学反应。最常见的就是化学电池。
五、化学反应中能量转化形式及应用
在化学反应中,能量可以从一种形式转化为另一种形式。通常情况下,化学反应过程中会有以下几种能量转化形式:
1.化学能转化为热能:当反应物分子之间的化学键断裂时,会释放出能量,这就是化学能转化为热能的例子。比如燃烧反应、爆炸等化学反应都会产生大量热量。
2.热能转化为化学能:当反应体系中的温度较高时,反应物分子获得足够的能量从而克服反应所需的活化能,进而发生化学反应。在这种情况下,热能转化为化学反应的化学能。
3.光能转化为化学能:通过吸收光照,分子可以被激发到高能态,从而引发化学反应。例如,光合作用中,植物利用太阳光能将二氧化碳和水转化为葡萄糖,同时释放出氧气。
4.电能转化为化学能:电解水生成氢气和氧气就是一个例子。在这个反应中,电能转化为化学反应的化学能。
化学反应中能量转化的应用广泛应用于多个领域:
1.燃烧:燃烧是一种化学反应,通过燃烧燃料(如石油、煤炭等),将化学能转化为热能,为人类提供能量来源,如发电、取暖、烹饪等。
2.光合作用:植物通过光合作用将光能转化为化学能,固定在有机物中(如葡萄糖),不仅为植物自身生长提供能量,同时还为人类和其他动物提供了基本的食物来源。
3.电池:电池是一种将化学能转化为电能的装置。例如,锂离子电池可以通过锂离子在正负极之间的迁移来储存和释放能量,为便携式电子设备提供动力。
4.催化反应:催化反应是一种通过催化剂降低反应所需的活化能,从而促进化学反应的过程。催化反应在化学工业中具有重要应用,如生产化学品、净化环境等。
六、化学反应都伴随着能量变化吗
首先要明白,化学反应生成新物质的过程,是完成旧化学键断裂,新化学键形成的过程。旧化学键断裂时需要吸收能量,新化学键形成时要释放能量。而对于组成不同的物质,对应吸收和释放的能量也就不同,所以化学反应发生过程中一定伴随着能量变化。