资源简介 (共96张PPT)第一章 化学反应的热效应第一节反应热1.1.1 反应热焓变学习目标1.掌握烩变与反应热的含义,理解化学反应过程中发生能量变 化的原因2.掌握测定中和热的实验原理和操作化学反应的过程,既是物质的转化过程,也是化学能与热 电等其他形式能量的转化过程。化学反应中的能量变化是以物 质变化为基础的,能量变化的化学反应既遵守质量守恒定律, 也遵守能量守恒定律。多少与参加反应的物质种类和 多少密切相关。1、以上反应中伴随着怎样的能量变化 化学能转化成热能,光能等能量(反应放热)2、如何实现石灰石的分解 能量如何变化 高温煅烧化学能转化成热能使石灰石分解(反应吸热),石 灰石分解生成生石灰和二氧化碳,能量又转化成化学能思考图1-1 乙炔与氧气反应放出的热量用于切剂金属热量的释放或吸收是化学反应中能量变化的常见形式。在实际应用中,人们如何定量地描述化学反应 过程中释放或吸收的热量呢 ①定义:在等温条件(反应前后体系温度相等)下,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。化学反应中,当反应物和生成物具有相同温度时,所放出或吸收 的热量称为化学反应的反应热) 体系与环境 以盐酸与NaOH溶液之间的反应为例热量是指因温度不同而在体系 与环境之间交换或传递的能量(反应物:NaOH溶液、盐酸体系 发生的反应:NaOH+HCl=NaCl+H O (系统)生 成 物 :NaCl 、H O1.反应热及焓变.反应热 焓变与体系相互影响的其他部分,如 试管、空气等(1)反应热环境【练一练】1 、某试管中盛有Al粉和稀盐酸,下列有关说法不正确的是( A )A.试管、Al 粉、稀盐酸及发生的反应可看作一个体系B.除反应物、生成物及相关反应外,其他均看作环境C.Al与稀盐酸反应导致体系温度升高,且向环境中释放热量D.Al 与稀盐酸反应的反应热可以通过量热计测量①焓(H):是与内能有关的物理量②焓变 (△H):是指在一定条件 下 ,生成物与反应物的焓值差,其数 值等于恒压条件下化学反应热,即:△H=H (生成物)—H (反应物)在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。③ 符 号 :△H④单位:k J·mol-1(或kJ/mol)内能(符号为U): 体系内物质的各种能量的总和,受 温度、压强和物质的聚集状态等影响② 符 号 :△H③单位:kJ ·mol-1(或kJ/mol)(2)焓变类别项目 反应热焓变不同 点 概念 化学反应释放或吸 收的热量化学反应中生成物的 总焓与反应物的总焓 之差相同 点 “+”“_ ” 的意义 “+”表示反应吸热,“-”表示反应放 热 数据来源 可以通过实验直接测得,也可以利用已知 数据通过计算求得 联系 ①等值关系:恒压条件下反应的反应热等于焓变 ②等价关系:符号是△H,单位是kJ ·mol-1(3)焓变与反应热的比较【反应热与焓变的几点强调】①焓(H)是与内能有关的物理量,内能描述的是物质所具有的能量,是物质固有的 性质之一。不同的物质,其焓不同;相同的物质,如果温度或压强不同,物质的状 态不同,其焓也会不同,所以焓的影响因素主要有:物质(内因)、温度与压强(外因)②反应热受温度、压强、反应物的物质的量、物质的聚集抿态等多种因素的影响, 中学化学一般研究的是在一定压强下,在敞口容器中发生的反应所放出或吸收的 热量,此条件(恒压)下的反应热才是焓变③化学反应中的两大变化:物质变化和能量变化④化学反应中的两大守恒:质量守恒和能量守恒⑤化学反应中的能量转化形式:热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化⑥能量越低物质越稳定。同一物质能量由高到低:气体(g> 液体(1)>固体(s);稳定 性:气体(g) <液体(1)<固体(s)⑦焓、焓变、反应热代表的意义不同;焓只有正值,而焓变有正值、负值之分⑧任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化,通常表现为热量变 化,即放出热量或吸收热量。在化学反应中,一定条件下所释放或吸收的热量即为化学反应热在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变, 用符号△H 表示。根据规定,当反应体系放热时,其焓减小,AH 为负值,即 AH<0。当反应体系吸热时其焓增大,△H为正值,即AH>0。放热反应:反应完成时,生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反 应是放热反应。由于反应后放出热量(释放给环境,环境升温)而使反应体系 的能量降低,故△H<0, 即△H 为” - ”放热反应,E(反应物)>E(生成物)△H为“-”,即△H<0,反应体系对环境放热,其焓减小能量 反应物放 出热 量 △H为“- ” 或△H<0生成物反应过程(4)焓变与反应热的关系吸热反应:反应完成时,生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的 反应是吸热反应。由于反应时吸收环境能量(环境降温)而使反应体系的能量升高,故△H>0, 即△H为 +注意:①放热反应的△H为“-”“吸热反应的△H 为 “ + “,即:放热反应的 △H<0, 吸热反应的△H>0;②△H表示必须带有“+ ”"-" ,不能省略,比较大小要注意“+”“_”吸热反应,E(反应物)△H为“+”,即△H>0,反应体系从环境吸热,其焓增加吸收热量反应物△H为“+”或△H>0反应过程生成物能量常见的吸热反应a .大多数分解反应b. 以 碳 、CO 、H 为还原剂的氧化还原反应盐与碱的反应)d .C和CO 发生的化合反应及C和H O(g) 的 反应e .NaHCO 与盐酸的反应c.Ba(OH) 8H O 与NH Cl 的反应(固态铵常见的放热反应a .所有的燃烧反应b. 所有的酸碱中和反应c. 大多数的化合反应d. 活泼金属与水、与酸的反应 e. 铝热反应f. 生成沉淀的反应1.氨气液化会放出热量,是放热反应吗 不是。因为氨气液化是物理变化。2.需要加热的反应一定是吸热反应吗 不需要加热的反应 一定是放热反应吗 都不一定。对于放热反应,有的需加热或点燃才能进行,如木 炭的燃烧;而有的则不需要,如反应酸碱中和反应。对于吸热反应,有的常温下即可进行,如反应Ba(OH) ·8H O 和NH Cl 的反应;有的高温下才能进行,如碳和二氧化碳高温反 应生成一氧化碳。据此可知:反应的热效应与反应条件无关。思考物质变化 反应物旧化学键断裂吸收能量差值 热效应生成物新化学键形成放出能量①微观角度a. 化学反应的本质及特点(5)反应热产生的原因化学反应= △H反应物→断键→吸收能量>生成物→成键→释放能量吸收能量→吸热反应→焓变为正值反应物→断键→吸收能量<生成物→成键→释放能量释放能量→放热反应→焓变为负值新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量,则反应放热新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量,则反应吸热放热反应能量E吸反应物△H<0反应进程吸热反应能量E放生成物反应物△H>0反应进程AH=反应物的总键能(E) 生成物的总键能(放E吸是断开反应物中所有化学键需要吸收的总能量,即反应物的总键能; E放是形成生成物中所有化学键需要放出的总能量,即生成物的总键能。生成物E吸E放反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量( 1 x436kJ/mol+1x243kJ/mol=679kJ/mol)生成物分子的化学键形成时所释放的总能量 (2x431kJ/mol=862kJ/mol)AH=679kJ/mol-862kJ/mol=-183kJ/molb.举例[以1molH (g) 和 1mol Cl (g)在一定条件下反应生成2molHCI(g) 的能量转化为例]243 kJ/mol能量成H=H436kJ/mol能量431 kJ/mol能量431 kJ/mol 能量十ClH十键断裂键断裂键形成键形【练一练】1、根据键能数据计算CH (g)+4F (g)=CF (g)+4HF(g) 的反应 热△H为(D)A.-485 kJ/mol B.+485 kJ/molC.+1940 kJ/mol D.-1940 kJ /mol化学键 C—H C—F H—FF—F键能/(kJ/mol) 414 489 565155AH= 反应物的总键能()生成物的总键能(E 放)吸热反应生成物反应物反应过程放热反应焓(H)f 反应物生成物反应过程反应物总能量(焓)大于生成物总能量(焓),反应放热 反应物总能量(焓)小于生成物总能量(焓),反应吸热△H= 生成物的总能量(H 星)-反应物的总能量(H)△H<0 △H>0②宏观角度)(H焓反应物的总能量>生成物的总能量放热反应→焓变为负值反应物的总能量<生成物的总能量吸热反应→焓变为正值【几点强调】①一个反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然关 系。有些放热反应需加热才能进行。②破 坏反 应 物中的化 学键吸收的能量越小,说 明反应物越不稳定,本身的能量 越高。③形 成生成物的化学键放出的能量越多,说明生成 物越稳定,本身的能量越低。【练一练】1、下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系(B)能量生成物吸收热量C.反应物的总能量 反应物反应过程该图符合铝热反应的能量变化情况CO(g)+H O(g)D.CO (g)+H (g)反应过程白磷+0红磷+O P O10反应过程金刚石+O 石墨+OCO 反应过程CO(g)+H O(g)=CO (g)+H (g)△H>0石墨转变为金刚石是吸热反应白磷比红磷稳定生成物的 总能量能 量能 量能量A.B.①在描述△H 时,符号、数值、单位三者缺一不可,是一个整体②键能:拆开或形成1mol化学键所需要吸收或释放的能量③键能与能量的关系:物质的键能越大,物质本身所具有的能量越 低,物质越稳定④常见物质化学键的键数lmol 物质 CO (C=0) CH (G-H) P (P-P) SiO (Si-O) 石墨(G-C) 金刚石(C-C)Si(Si-Si)键数 2 4 6 4 1.5 22①、焓变与物质化学键断裂与形成的关系(宏观):△H= 反应物的键能之和(E吸)-生成物的键能之和(E 放)②、焓变与反应物、生成物能量 的关 系 (微 观 ) : △H= 生成物的总能量-反应物的总能量(6)△H计算方法归纳【注意】如:H O(I)=H O(g);△H>0;共价键的断裂,吸收能量,△H>0;原子间通过共用电子对形成共价键,放出能量,△H<0;(7)△H不仅应用在化学反应中,它还应用于任何有能量变化的过程【练一练】1、已知断裂1molN=N 键所吸收的能量为946kJ, 形成1mol N-H键所放出 的能量为391kJ, 若 1mol N (g)和3molH (g) 完全反应生成2mol NH (g) 时放出的能量为92.2kJ,则断裂1mol H-H键所吸收的能量是(A)A.436kJ B.433.6kJ C.463kJ D.869kJ2、已知:H (g)+F (g)=2HF(g);△H=-270kJ/mol, 下列说法正确的是(A)A.在相同条件下,1molH (g) 与 1molF (g)的能量总和大于2mol HF(g)的 能量B.1mol H (g)与 1molF (g)反应生成2mol液态HF放出的热量小于270kJC.该反应的逆反应是放热反应 能量D.该反应过程的能量变化可用右图表示 2 mol HF(g)△H=-270kJ·mol-I mol H,(g)+1 mol F (g)反应过程许多化学反应的反应热可以通过实验测得中和反应反应热(中和热)的测定二.反应热的测定且±(aq)+OH-(aq)=H O(1)△H=-57.3 kJ/mol中和反应的实质是H+和OH- 结合生成水,因而理解中和热时要注意以下几点:①对物质的要求:强酸、强 碱 、稀溶液,且②对物质的量的要求:必 须是形成1mol 的水Aa 主 二 亡 十 。在稀溶液中 ,强酸和强碱发 生中和反应生成1mol H O(1)时释放的热量 称为中和热。在稀溶液中,强酸和强碱中和时△H=-57.3kJ /mol(2)表示方法1.中和热(1)定义【中和热的几点强调】①条件:稀溶液(浓度小于1mol/L), 因浓酸或浓碱溶液稀释会放出热量②反应物:酸与碱(在中学化学中,只讨论强酸和强碱反应的中和热)③生成物及其物质的量:必须是形成1m ol的H O(I)④表述:用文字叙述中和热时,不带“-”; 用△H表示时,带上“- ” 如:强酸与强碱反应的中和热为57.3 kJ· mo l-1 或△H=-5 7.3 kJ·mol-1⑤强酸、强碱发生中和反应时,中和热为一定值,与酸、碱的用量无关, 与其中一种过量也无关,但酸和碱放出的热量与其用量有关⑥浓的强酸和强碱在发生中和反应的同时还要发生溶解,溶解要放 出热量,故放出热量大于57.3kJ,△H<-57.3 kJ·mol-1⑦弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要发生电离,电离要吸收热 量,故放出热量小于57.3kJ,△H>-57.3 kJ ·mol-1⑧中和反应的实质是H+和O H- 化合反应生成H O。 若反应过程中 有其它物质生成(生成不溶物质或难电离的物质等),这部分热量不 包含在中和热内(强酸与强碱发生中和反应生成可溶性盐和1mol 水时,反应热才是57.3kJ/mol)【①实验目的】测定强酸与强碱反应的反应热(中和热),体验化学反应的热效应 (用简易量热计测量盐酸与NaOH 溶液反应前后的温度)玻璃 搅拌器杯盖 外壳温度计内 筒 隔热层2.中和反应反应热的测定【②实验原理】通过实验测量一定量的酸、碱稀溶液在反应前后的温度变化,依 据Q=cm△t 计算放出的热量, 再依据△H=-Q/[n (水)],计算反应 热。式中:Q 为中和反应放出的热量,c 为反应混合液的比热容m为反应混合液的质量,△t为反应前后溶液温度的差值【③仪器及药品】简易量热计(温度计、环形玻璃搅拌棒、内筒、外壳、隔热层)、量 筒(50mL) 两个、50mL 0.5 0mol/L 盐酸、50mL 0.55 mol/LNaOH 溶液 温度计 玻璃杯盖外壳内筒 隔热层搅拌器应前后的温度a.反应物温度的测量I. 用量筒量取50mL0.50mol/L 盐酸,打开杯盖, 倒入量热计的内筒中,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度(数据填入下表)。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。Ⅱ .用另一个量简量取50mL0.55mol/LNaOH 溶液,用温度计测量并记录NaOH 溶液的温度(数据填入 下表)。【④实验步骤】请按照下列步骤,用简易量热计测量(如图1-3)盐酸与NaOH 溶液反温度计 内 筒 隔热层玻璃 搅拌器外壳图1-3 简易量热计示意图1、能否用不同的温度计测量反应物的温度 不能,会存在仪器误差2、温度计测完酸后能否直接测量碱的温度 不能,残留的酸与碱反应,造成酸碱消耗,热量损失3、为什么碱的浓度稍大于酸 为了保证盐酸完全被中和思考b.反应后体系温度的测量打开杯盖,将量筒中的NaOH 溶液迅速倒入量热计的内简中,立即 盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌。密切关注温度变化, 将最高温度记为反应后体系的温度(t )。c.重复上述步骤(1)至步骤(2)两次(一共实验三次)。【⑤数据处理】a.取盐酸温度和NaOH 溶液温度的平均值记为反应前体系的温度(t )。 计算温度差(t -t ),将数据填入下表。实验 次数 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度 反应后体系的温度温度差盐酸 NaOH溶液 t /℃ t /℃(t-t )/℃123b.取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据。c.根据温度差和比热容等计算反应热。为了计算简便,可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容 与水的相同,并忽略量热计的比热容,则:①50mL 0.50mol/L 盐酸的质量m =50g ,50mL 0.55mol/LNaOH 溶 液的质量m =50g 。②反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J/(g●℃),50 mL 0.50mol/L 盐酸与50ml 0.55mol/L NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为 (m +m )oCo(t -t ) 。 ( 此时生成的水的物质的量为0.025mol )③生成1molH O(1)时放出的热量为温度 实验次数 反应物 HCl 的温度 NaOH 反应前 体系的 温度 t /℃ 反应后 体系的 温度 t /℃温度差平均值(t2-t )/C1 26.2 26.0 26.1 29.53.42 25.9 25.9 25.9 29.43.53 26.4 26.2 26.3 29.63.3HCl+NaOH=H O+NaCl0.025mol 0.025mol 0.418(t -t )kJ1mol 1mol 40x0.418(t -t )kJ大量实验测得,在25℃和101kPa 下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶 液发生中和反应生成1 mol H O时,放出57.3 kJ的热量。使反应物迅速混合,使反 应充分进行,保持体系的 温度均匀。反应容器杯盖起保温作用测量反应前后体系的温度图1-3 简易量热计示意图内 筒隔热层防止热量散失玻璃 搅拌器温度计外壳(1)测量盐酸的温度后,要将温度计上的酸冲洗干净后,再测量NaOH 溶液的温度,避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响 测量结果(2)实验中要用强酸、强碱的稀溶液(0.1~0.5 mol·L-1)(3)测定中和热不能用弱酸或弱碱,因弱酸、弱碱电离时吸收热 量而使测量数值偏低(4)中和热的数值是57.3kJ·mol-1, 测定时 与强酸、强碱的用量无关(5)加过量碱液使酸完全反应,碱过量对 中和热测定没有影响(6)数据处理时,相差较大的数据可能是偶然 误差引起的,应舍去【⑥中和热测定实验中应注意的事项a.对于本实验由于仪器的保温、隔热效果和操作方面的原因,产生 的误差导致的结果一般△H>-57.3kJ /mol(数值小于57.3)导致中和反应反应热测定存在误差的原因a.量取溶液的体积不准确。b.温度计读数有误(如未读取到混合溶液的最高温度,就记为 终止温度)。c.实验过程中有液体溅出。d.混合酸、碱溶液时,动作缓慢。e.隔热层隔热效果不好,实验过程中有热量损失。f.测过酸溶液的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度。g.溶液浓度不准确。h.没有进行重复实验。【⑦几点强调】b.酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能 缓缓倒入 因为本实验的关键是测反应的反应热,若动作迟缓,将会使热量损失 而使误差增大。c.实验中所用HCI 和NaOH 的物质的量比为何不是1:1而是NaOH 过量 若用HCI过量行吗 为了保证0.50 mol/L 的盐酸完全被NaOH 中和,采用0.55 mol/LNaOH 溶液,使碱稍稍过量。若使盐酸过量,也可以d.能否用醋酸代替盐酸或用氨水代替KOH 溶液 对结果会产生什么影响 如果用浓硫酸代替盐酸 对结果会产生什么影响 不能,因为醋酸为弱电解质,其电离时要吸热,故将使测得数值 偏小而浓硫酸溶解于水时放热,所测△H 偏小,即△H<-57.3 kJomol-即△H>-57.3 kJomo l-1e.大、小烧杯放置时,为何要使两杯口相平 填隔热层的作用是什么 对此装置,你有何更好的建议 两杯口相平,可使盖板把杯口尽量盖严,从而减少热量损失;填隔热层 的作用是为了达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若 换用隔热、密封性能更好的装置(如保温杯)会使实验结果更准确f.温度计上的酸为何要用水冲洗干净 冲洗后的溶液能否倒入小烧杯 为什么 因为该温度计还要用来测碱液的温度,若不冲洗,温度计上的酸会和 碱发生中和反应而使热量散失,故要冲洗干净;冲洗后的溶液不能倒入 小烧杯,若倒入,会使总溶液的质量增加,,而导致实验结果误差g.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶 液,所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没 有失误) 否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H O时放出的 热量,其数值与反应物的量的多少无关,故所测结果应基本和本 次实验结果相同h. 怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液,不能用铜丝搅拌棒代替的理由 是什么 实验时应用环形玻璃搅拌棒上下移动。因为铜传热快,热量损失 大,所以不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒引起误差的实验操作 t终-t始△H保温措施不好 偏小 偏小 搅拌不充分 偏小 偏小 所用酸,碱浓度过大 偏大 偏大 用同浓度氨水代替氢氧 化钠溶液 偏小 偏小 用同浓度醋酸代替稀盐 酸 偏小 偏小 氢氧化钠的浓度偏低 偏小 偏小i. 以50mL 0.50mol/L 盐酸与50ml 0.55mol/LNaOH反应为例,误差分析。措施作用药品量 采用碱稍过量的方法为了保证酸碱完全中和实验装置、 仪器选择 内外筒上口对齐,内外筒中间有隔热层可以减少热量损失实验使用同一支温度计进行温度测量减少仪器本身的误差,使测量的温度更准确实验操作 测量完盐酸的温度后,用水将温度计上 的酸冲洗干净,擦干再测量碱的温度测量的初始温度更准确将溶液迅速倒入内筒后,立即盖上杯盖减少热量的损失重复实验2~3次测量的温度差更准确提高测定反应热准确度的措施1.若改用100 mL 0.50 mol·L-1的盐酸与100 mL 0.55mol ·L-1 NaOH溶液混合,所测中和反应反应热的数值是否 为本实验结果的2倍 否,中和反应反应热是指在稀溶液中强酸与强碱发生中和 反应生成1 mol H O时的反应热,其数值与反应物的量的 多少无关,故所测结果应与本次实验结果基本相同。2.若用NaOH固体代替NaOH溶液,对结果会产生什么影响 NaOH 固体溶于水时放热,使测得的反应热的数值偏大。思考3.用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响 用醋酸代替盐 酸对结果会产生什么影响 若用稀硫酸和稀Ba(OH) 溶液测 定中和反应反应热,对结果会产生什么影响 浓硫酸溶于水时放热,使所测反应热的数值偏大;弱酸、弱 碱电离时吸热,使所测反应热的数值偏小;若用稀硫酸和稀Ba(OH) 溶液测定反应热,生成BaSO 沉 淀时还会多放出一部分热量,使所测反应热的数值偏大。思考【练一练】1.下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是D )A.温度计能代替玻璃搅拌器,用于搅拌反应物B.强酸与强碱反应生成1molH O(1) 释放的热量都约为57.3kJC.测定中和反应反应热实验中,读取混合溶液不再变化的温度为终止温度D.某同学通过实验测得盐酸和NaOH 溶液反应生成lmolH O(1) 放出 的热量为52.3kJ, 造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过 大【练一练】2.下列有关中和热测定实验说法正确的是( D )A.中和热测定实验中可以用环形铁丝搅拌棒比环形玻璃搅 拌棒更方便B. 中和热测定实验中若将50mL 0.50mol/L盐酸和50mL 0.55mol/L NaOH溶液改为100mL 0.50mol/L盐酸和100mL 0.55mol/L NaOH溶液,所测中和热数值将变为原实验的2倍C. 教材中和热测定实验中所取NaOH 的物质的量稍大于HCI, 会导致所测中和热数值偏高D. 做1次完整的中和热测定实验,温度计需使用3次试题解析:A. 金属导热快,热量损失多,所以不可以用环形铁丝搅拌棒比环形玻璃搅拌棒, 故A错误;B. 中和热的均是强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热,与酸碱的用量无关,所以用100mL 0.50mol/L盐酸和100mL 0.55mol/L NaOH溶液溶液进行反应,测得中和热数 值相等,故B错误;C. 中和热测定实验中所取NaOH 的物质的量稍大于HCI,保证盐酸完全 后应 中和执数值不变 故C错误 ·n 温度计要测后应前酸溶液的温度 测后应前碱溶液实验 次数 反应物的温度/℃ 反应前体 系的温度 反应后体 系的温度温度差盐酸 N a O H 溶 液 t /℃ t /℃(t -t )/℃1 20.20 20.30 20.25 23.702 20.40 20.40 20.40 23.803 21.50 21.60 21.55 24.904 22.30 22.50 22.40 29.803.用50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液反 应测定中和热,其测量温度的数据如下表所示:(已知盐酸和NaOH 溶 液的密度p=1 g/mL)(1)计算该实验测得中和热△H = -56.8k J/mol(2)上述实验过程中若用同浓度的醋酸代替盐酸,则测得 AH 偏 大 (填“偏大”,“偏小”或“无影响”)。第一章物质及其变化第一节反应热1.1.2 热化学方程式燃烧热学习目标1.对比普通化学方程式,认识热化学方程式在表示物质变化和能 量变化方面的优点,并学会书写热化学方程式,掌握书写时的注意 事项,培养证据推理与模型认知的核心素养。2.认识燃烧热定义中的1 mol 纯物质、指定产物等重要信息,并 了解重要化石燃料应用在工业生产和人们日常生活中的意义,培 养科学态度与社会责任等学科核心素养。上一节说到化学反应都有反应热如何来表示这个“新事物”呢 2H (g)+O (g)=2H O(g)1、从这个化学方程式中,你能得到哪些信息 物质变化2、学习了反应热,你认为上面的化学方程式存在哪些不足之处 没能表明反应中的能量变化思考3、如果写成下面这种形式能得到哪些信息 2H (g)+O (g)=2H O(g)△H=-483.6 kJ/mol能量变化物质变化思考热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明 了化学反应的能量变化,还说明了"物质的量"与“能量”之 间的数量关系2H (g)+O (g)=2H O(g)△H=-483.6 kJ/mol物质变化表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式(表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式)一 . 热化学方程式1.定义2.意义H (g)+I (g) 1 2HI(g)物质状态 反应温度和压强对于25℃(298K)101kPa 时进行的反应可不注明Pa℃k0二1002表示的意义:在200℃、101 kPa 时,1 mol 氢气与1 mol 气 态 碘蒸气完全反应生成2mol 气态碘化氢,放 出14.9 kJ的热量。△H=-14.9kJ/mol能量变化2H (g)+O (g)=2H O(g)△H=-483.6 kJ/mol表示的意义:在25 ℃和101 kPa 下,2mol 氢气与1mol 氧气完全反应生成2mol 水蒸气,放出483.6kJ表示的意义:在25 ℃和101 kPa 下,1mol 氢气与1mol 氯气完全反应生成2mol 氯化氢气体,放出184.6kJ的 热量。的热量。H (g)+Cl (9)12HCl(g) △H=-184.6 kJ/mol点燃01kPa表示的意义:在101kPa和25℃时,1mol 气态H 与 0.5mol气态O 反应生成1mol 水蒸气,放出241.8kJ 的热量。表示的意义:在101kPa和25℃时,1mol 气态H 与 0.5mol 气态O 反应生成1mol 液态水,放出285.8kJ 的热量。△H=-285.8kJ/mol△H=-241.8kJ/mol3.书写热化学方程式(1)注意事项H2 g 2 g 1 g △H= -183 kJ/mol标明物质聚集状态HCl aq +NaOH aq NaCl aq +H写出反应焓变△H=-57.3 kJ/mol1、在25℃和101 kPa 下 ,H (g) 与O (g) 完全反应生成水的热化 学方程式如下:①H (g)+1/20 (g)= H O(g) △H=-241.8kJ/mol②H (g)+1/2O (g)= H O(l) △H=-285.8kJ/mol对比上面1、②两个热化学方程式,为什么产物都是1 molH O, 而 放出的热量却不相同 两个热化学方程式中H O 的聚集状态不同,其内能不同,尽管产物都 是1 molH O, 但放出的热量不同,所以热化学方程式中要注明物质 的聚集状态。思考① 注明反应体系中反应物和生成物的聚集状态,一般不用写“点燃”、“加热” 等引发条件。例如: 气态( g)、 固 态(s)、 液 态(I)、 溶 液(aq), 热化学 方程式中不打“个”和“J”HCl(aq)+NaOH(aq)==NaCl(aq)+H O(1) △H= -57.3 kJ/mol △H=-241.8kJ/mol△H=-285.8kJ/mol② 注明反应时的温度和压强,因为同一反应在不同温度下进行时,焓变是不同 的。多 数 反应是在25℃、101 kPa 下进行的,若没有不注明温度和压强,也 就表明是在25℃、101kPa条件下进行反应。H (g)+I (g ( 1 2HI(g) △H=-14.9 kJ/mol01kp200℃H (g)+Cl (g)=2HCl(g)△H=-184.6 kJ/mol③ △H写在化学方程的右边,△H 应包括“ +"(吸热反应)或"-”(放热反应)、数字 和单位(kJ/mol)示例:在25℃,101 kPa下,写出下列反应的热化学方程式:a.1 mol HgO(s)分解为液态汞和氧气,吸热90.7 kJHgO(s)==Hg(1)+O (g) △H= +90.7 kJ/mob.3 mol NO (g)与1 mol H O(I)反应,生成HNO (aq)和 NO(g), 放热138 kJ3NO (g)+H O(1)==2HNO (aq)+NO(g) △H=-138 kJ/mol④△H 与化学计量数有关,热化学方程式中各物质的化学计量数仅表示其物质的量,可以是整数,也可以是分数(但一般仍用最简整数比);化学计量数加倍,△H注:热化学方程式中△H 的单位“mol-1”是指“每摩尔反应 ”。△H=-285.8kJ/mol2H (g)+O (g)==2H O(1) △H=-) kJ/mol也要加倍。对于任意一个化学反应:aA+bB=cC+dD,△H的单位中“mol ” 既不是指“每摩尔 A”, 也不是指“每摩尔B( 或C 、D)”, 而 是 指“每摩尔反应”。例如,对于反应:H(g)+Cl (g)=2HCl(g)△H=-184.6 kJ/molI mol H (g)与 I mol Cl (g)反应生成 2 mol HCl(g)表示“每摩尔反应”,“每摩尔反应”放出184.6 kJ的热量。而对于反应:)△H=-92.3kJ/mol则0.5 mol H (g)与0.5 mol Cl (g)反应 生成1 mol HCl(g)表示“每摩尔反应”,“每 摩尔反应”放出92.3 kJ的热量。这就是△H 必须与化学方程式一一对应 的原因。资料卡片△H 的单位中“mol- ” 的含义【练一练】1、H (g)+Cl (g)=2HCl(g) △H =-184.6kJ/mol△H单位中的mol-1 含义 △H单位中的mol-1 既不是每摩尔H 或C , 也不是每摩尔HC I, 而是 “每摩尔反应”是指每当1 mol H (g)和1 mol Cl (g)反应生成2 mol HCl(g) , 放 出184.6kJ的热量。即 “每摩尔反应”放出184.6kJ的热量2、1/2H (g)+1/2Cl (g)=HCl(g)△H=-92.3kJ/mol每当0.5 mol H (g)和0.5 mol Cl (g)反应生成1 mol HCl(g),放 出 92.3kJ的热量,即“每摩尔反应”放出92.3kJ的热量△H的单位为KJ/mol, 它并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量 变化是多少干焦,而是指给定形式的具体反应(整体)以各物质的化学计 量数来计量其物质的量时伴随的能量变化是多少干焦特别提醒:注意可逆反应的△H和实 际吸收或放出热量的区别:不论化学反应是否可逆 热化学方程式中的反应热△H 都表示反应进行到底时的能量变化。⑥由于同素异形体的结构不同,所以焓不同,故化学式相同的不同单质与相同 的物质发生反应,反应的烩变AH 也不相同。因此,对于化学式相同的同素异形 体,还必须在化学式后面注明其名称。如C(s, 金刚石)、C (s, 石墨)或C(金刚 石 ,s)、C(石墨,s)⑦热化学方程式同时符合质量守恒定律(化学方程式必须配平)和能量守恒定律 (△H必须与热化学方程式中各物质前的化学计量数相对应)。⑤ 若正反应为放热反应(△H<0), 则 逆反应为吸热反应(△H >0)CO(g)+H O(g)==CO (g)+H (g)△ H= -41 kJ/molCO (g)+H ( g) ==CO (g)+H O(g)△ H=+41 kJ/mol可逆反应的△H是指物质完全反应时的热效应,当反应逆向进行时,其反应热与正 反应的数值相等,符号相反。对 于 2 9 8 K 、101 kPa 时 进 行 的反 应 , 可 以 不 注 明符号“十”或“ — ”数 值单 位 :kJ·mol-1固体 、 液体 、 气体和溶液分 别 常 用s 、1 、g 、aq表 示热化学方程式中的标注问题注 明 物 质 的 状 态注 明 温 度 和 压 强注 明 反 应 热三 标 注2、分析2H (g)+O (g)=2H O(l)△H=-571.6kJ/m ol, 这个热化学方程式中的化学计量数表示分子个数吗 热化学方程式中各物质前的化学计量数只表示参加反应的各物 质的物质的量,不表示具体的分子数目,故可以是整数,也可以是分数。3、将 2H (g)+O (g)=2H O(l)△H=-571.6kJ/mol 与H (g)+1/20 (g)=H O(l)△H=-285.8kJ/mol 相比,热化学方程式中化 学计量数的变化对△H 有何影响 热化学方程式中化学计量数扩大n倍,△H 的数值也相应地扩大n倍。思考4 、2H O(I)=2H (g)+O (g)△H=+571.6kJ/mol ,与 2H (g)+ O (g)=2H O(l)△H=-571.6kJ/mol 相比,化学反应进行的方向 对△H 有何影响 正、逆反应△H的数值相同,符号相反。思考一写 方程式写出配平的化学方程式二标用s 、I 、g 、aq 标明物状态质的聚集状态状态根据吸热或者放热判断△H 的正负三判 正负吸热反应,△H 的符号为+; 放热反应,△H 的符号为-。四算 数值根据化学计量数计算写出△H 的值一方(程)、二状(态)、三焓(变)(正负号、数值、单位)(2)书写步骤及要求先写出常规化学方程式,后加注状态及焓变,根据0.5 mol Cu反应的焓变信息计算出2 mol Cu 对应焓变。1、依据事实,写出下列反应的热化学方程式。0.5mol Cu(s)与适量O (g) 反应生成CuO(s), 放 出78.65kJ的热量。Cu(s)+1/2O (g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol2、已知:(1)1 mol N (g)中的化学键断裂时需要吸收946kJ的能量。(2)1 mol O (g)中的化学键断裂时需要吸收498kJ的能量。 (3)1 mol NO(g)中的化学键形成时要释放632kJ的能量。 请写出N (g) 与O (g) 反应生成NO(g) 的热化学方程式。N (g)+O (g)=2NO(g) △H=+180kJ/mol根据△H 三 ( 断 键 ) - ( 成 键 ), N (g)+O (q)=2NO(g) △H三(946kJ/mol+498kJ/mol-632kJ/mol×2)=+180kJ/mol【练一练】【练一练】3、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH 完全燃烧生成CO 和H O 时 , 放出445 kJ 的热量。则下列热化学方程式中正确的是( C )A、2CH (g)+4O (g)=2CO (g)+4H O(1) △H=+890 kJ/molB 、CH +2O =CO +H O △H=-890 kJ/mol 无状态C 、CH (g)+2 O (g)=CO (g)+2 H O(1) △H=-890 kJ/molD 、1/2CH (g)+O (g)=1/2CO (g)+H O(1) △H=-890 kJ/mol△H=-445 kJ/mol“五看”法一看——方程式是否配平二看——各物质的聚集状态是否正确三看 — —△H的符号“+”“-”是否与吸热放热相 一致四看——反应热的单位是否是kJ ·mol-1五看——反应热数值与化学计量数是否相对应(3)热化学方程式的正误4、判断热化学方程式是否正确,正确的打 √ ,错误的打×。(1) △H=-906.8 kJ/mol 、( × )(2)H (g)+Cl (g)=2HCl(g)△H=-183 kJ △H单位:kJ/mol (× )(3)已知强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol H O放热57.3 kJ, 则 ( × ) 2KOH(aq)+H SO (aq)=K SO (aq)+2H O(l)△H=-57.3 kJ/mol化学计量数与△H不成正比(4)500℃、101kpPa 下,将2 mol SO (g)与1 mol O (g)置于密闭容器中充分反应生 SO (g)放热a kJ,则 2SO (g)+O (g) 气 2SO (g) △H=-a kJ/mol( × )可逆反应实际转化率<100%,热化学方程式指该反应完全进行的能量变化(5)2H (g)+O (g)=2H O(l)△H=-571.6 kJ/mol ( √ )反应条件物质状态固体(s) 气体(g) 溶 液(aqY 表示物质的量状态热化学 化学计方程式 量数数值 单位与化学计量 数相对应kJ/mol用结构图梳理书写热化学方程式的注意事项(整数、分数均可)与焓变数值对应条件温 度 压 强吸热+放热 一液体(l)符号普通化学方程式热化学方程式化学计量数 是整数,既表示微粒个 数又表示该物质的物质 的量可以是整数也可以是分数,只表示物质的物质的量状态 不要求注明必须在分子式后注明△H正负号及 单位必须注明意义 表明了化学反应中的物 质变化不仅表明了化学反应中的物质变 化,也表明了化学反应中的能量 变化遵循规律 原子守恒原子守恒和能量守恒(4)热化学方程式与普通化学方程式的区别【热化学方程式的几点强调】①热化学方程式中不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂” 等)②热化学方程式中不再用“个”、“↓”来标记气体生成物和难溶生成物③热化学方程式中一般用“=”、可逆反应中用“今”,即便是有 机反应的热化学方程式中也不用“→”④由于同素异形体的结构不同, 所以焓不同,故化学式相同的不同单质与相同的物质发生反应,反应的 焓变△H 也不相同。对于化学式相同的同素异形体,还必须在化学式后 面注明其名称。如C(s,金刚石)、C(s, 石墨)或C(金刚石,s)、C(石墨 , s)【练一练】1、热化学方程式C(s)+H O(g)=CO(g)+H (g)△H=+131.3 kJ·mol-1表示( C )A.碳和水反应吸收131.3 kJ能量B.1 mol碳和1 mol 水反应生成 1 mol一氧化碳和1 mol 氢气并吸收131.3 kJ热量C.1 mol固态碳和1 mol 水 蒸气反应生成1 mol 一氧化碳气体和1 mol 氢气,吸收热量131.3 kJD.1 个固 态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kJ2、在常温常压下,1g 氢气在足量氯气中完全燃烧生成氯化氢气体,放出92.3 kJ的热量。下列热化学方程式中正确的是( )A.H (g)+Cl (g)=2HCl(g)△H=-92.3 kJ·mol -1C.H (g)+Cl (g)=2HCl(g)△H=+184.6 kJ mol-1B.H (g)+Cl (g)=2HCl(g)△H=+92.3 kJ mgl-1D.2HCl(g)=H (g)+Cl (g)△H=+184.6 kJ mol -1思考 我们知道物质燃烧都会放出热量,那么是不是物质燃烧 放出的热量就叫燃烧热呢 由于反应的情况不同,反应热可分为燃烧热、中和热、溶解热等,其 中以燃烧热的实际应用最广泛。在25 ℃、101 kPa 时,1 mol 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甲烷的燃烧热为890.31 kJ ·mol-1, 或△H=-890.31 kJ ·mol-1表示25 ℃、101 kPa 时,1 mol 甲烷完全燃烧生成CO 和液态H O时放出890.31 kJ的热量kJ/mol或kJ·mol-13.表示意义二 . 燃 烧 热1.定义2.单位【燃烧热的几点强调】①对物质的量的限制:燃烧的物质(反应物)一定为1m ol②1mol 纯物质:是指1mol 纯净物(单质或化合物)③“完全燃烧”:指可燃物在O 中充分燃烧④指定产物是指可燃物中碳元素 变为CO (g) ,氢元素变为H O (1), 不是H O(g); 硫元素变为SO (g) , 氮元素变为N (g) 等(指单质或化合物燃烧后变为常温下 最稳定的物质)⑤物质的燃烧都是放热反应,所以表示物质的燃烧 热的△H 均为负值,即△H<0【练一练】1、C(s)+O (g)=CO(g);△H=-110.5kJ/molC(s)+O (g)=CO (g);△H=-393.5kJ/mol则C的燃烧热为 393.5kJ/mol02、2H (g)+O (g)=2H O(I)H (g)+1/2 O (g)=H O(g) 求氢气的燃烧热为 285.8 kJ/mol。△H=-571.6 kJ/mol △H=-241.8 kJ/mol例如:25℃,101 kPa, 1 mol CH 完全燃烧,放出890.31 kJ 的热量,这就是 CH 的燃烧热。用热化学方程式表示如下:CH (g)+2O (g)==CO (g)+H O(1) △H= -890.31 kJ/mol可燃物的化学计量数为“1”例如:25℃,101 kPa,1 mol CH CH OH 完全燃烧,放出1366.8 kJ 的热量,这就是CH CH OH 的燃烧热。用热化学方程式表示如下:CH CH OH(1)+3O (g)==2CO (g)+3H O(1)可燃物的化学计量数为“1” △H= -1366.8 kJ/mol4.燃烧热的热化学方程式的表示CH CH OH(1)+30 (g)=2CO (g)+3H O(1)可燃物的化学计量数为“1” △H= -1366.8 kJ/mol例如:25℃,101 kPa,1 mol乙炔(C H ) 完全燃烧,放出1366.8 kJ 的热量,这就是乙炔(C H ) 的燃烧热。用热化学方程式表示如下:例如:25℃,101 kPa,1 mol CH CH OH完全燃烧,放出1366.8 kJ 的热量,这就是CH CH OH 的燃烧热。用热化学方程式表示如下:可燃物的化学计量数为“1”△H= -1366.8 kJ/mol1、可燃物的物质的量发生变化,其燃烧热变吗 如何配平 表示燃烧热的热化学方程式 燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧时放出的热量,与可燃物的物质 的量无关。配平表示燃烧热的热化学方程式时,先把可燃物的化 学计量数定为“1”再配平其他物质。2、1mol 纯物质燃烧时放出的热量都叫燃烧热吗 不是。C(s)+O (g)=CO(g);△H=-110.5kJ/mol思考【练一练】1、0.3mol 的气态高能燃料乙炔(C H ) 在氧气中完全燃烧,生成气 态CO 和液态水,放出389.88kJ热量,其热化学方程式为2C H (g)+5O (g)=4CO (g)+2H O(l)△H=-2599.2kJ/mol其燃烧热为1299.6kJ/mol=-389.88kJ/0.3mol=-2599.2kJ/2mol表示燃烧热的热化学方程式为C H (g)+5/2O (g)=2CO (g)+H O(l) △H=-1299.6kJ/mol名称 化学式 △H/(kJ/mol) 名称 化学式△H/(kJ/mol)石墨 C(s) -393.5 乙烷 C H (g)-1899.8金刚石 C(s) -395.0 乙烯 C H (g)-1411.0氢气 H (g) -285.8 乙炔 C H (g)-1299.6一氧化碳 CO(g) -283.0 乙醇 C H OH(l)-1366.8甲烷 CH (g) -890.31 丙烷 C H (g)-2219.9甲醇 CH OH(I) -726.51 苯 C H (I)-3267.5例 如 ,C H 8 然烧的热化学方程式为 :C H 8(I)+25/20 (g)=8CO (g)+9H O(I)△H=-5518 kJ·mol-1。2C H g(I)+250 (g)=16CO (g)+18H O(I) △H=-11036 kJ·mol-1, 表示其燃烧热的热化学方程式为:6.燃烧的热化学方程式和燃烧热的热化学方程式区别区别在于表示燃烧热的热化学方程式必须是1 mol 纯物质完全燃烧反应① 燃烧放出的热量与物质的多少有关,燃烧的物质越多,放出的热量 就越多,而燃烧热规定是1 mol 的纯物质;② 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态,而研究燃烧热必须 是生成稳定的氧化物。1、燃烧放出的热量与燃烧热有什么不同 思考反应热 燃烧热中和热概念 化学反应过程中放 出或吸收的热量 25 ℃、101 kPa时, 1 mol纯物质完全燃 烧生成稳定的氧化物 时所放出的热量在稀溶液中,酸与碱发生 中和反应生成1 mol液态 水时所放出的热量能量的变化 放热或吸热 放热放热△H的大小 放热时,△H<0; 吸热时,△H>0 △H<0△H<0反应条件 一定压强下 25℃、101 kPa稀溶液反应物的量 不限 1 mol纯物质不一定是1 mol生成物的量 不限 不限1 mol液态水表示方法 △H=-akJ ·mol- 1或 △H=+akJ ·mol-1 燃烧热为akJ ·mol-1 或 △H=-akJ ·mol-1中和热为57.3 kJ ·mol -1或△H=-57.3 kJ ·mol-17.反应热、燃烧热和中和热的比较【几点强调】(1)用“焓变(△H)” 表示反应热时,△H>0 表示吸热,△H<0 表示 放热,因而,△H后所跟数值需要带“+”、“-”符号(2)描述 反应热时,无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用△H 表示, 其后所跟数值需要带“+”、“-”符号(3)用文字描述中和热和 燃烧热时,不带“-”号,但用△H 表示时必须带“-”符号如 :CH 的燃烧热为890.3KJ/mol、甲烷的燃烧热△H=-890.3KJ/mol【练一练】1、下列热化学方程式中,△H 能正确表示物质的燃烧热的是(C )A. △H=-607.3产物k ·为 ( )H 的燃烧热是指生成液态H O 的燃烧反应所放出的热量C.CO(g)+O (g)=CO (g)△H=-283.0 kJ·mol-1D.2C H 8(l)+250 (g)=16CO (g)+18H O(I)△H=-11036kJ·mol-1 燃料C H 应为1 molg-1OoB.H (g)+Cl (g)=2HCl(g)△H=-184.6 kJ mol-1燃烧热的热化学方程式正误判断 “一看”可燃物的化学计量数是否为1。“二看”元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物。 “三看”△H的数值和单位是否正确。【练一练】2、下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( B )A. 乙烷的燃烧热为-1559 kJ/mo1, 则乙烷燃烧热的热化学方程式为:2C H (g)+7O (g)=4CO (g)+6H O(1) △H=-3118 kJ/mo1B.1mol 甲醇(l)完全燃烧生成CO 和H O(1) 时放出726 kJ热量,则其燃烧的热化学方程式为2CH OH(I)+3O (g)=2CO (g)+4H O(1) △H=-1452 kJ/molC.已知2C(s)+O (g) = 2CO(g) △H=-221kJ·mol-1,则C的燃烧热为110.5kJ/mo1D . 稀醋酸与NaOH 溶液反应 H+(aq)D+ OH-(aq)=H O(1)△H=-57.3kJ/ mol 弱酸A.燃烧热的热化学方程式B.燃烧的热化学方程式:①2CH OH(1)+3O (g)=2CO (g)+4H O(1)△H=-1452 kJ/mol概念:表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。意义:表示物质变化和能量变化热化学方程式注明温度和压强,25摄氏度101KPa可不注明注明聚集状态化学计量数可以为整数,也可以为分数标出焓变的数值、符号和单位定义:101KPa 时,1mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量描 述 方 式:某物质的燃烧热为akJ/mol”某物质的燃烧热为△H=-a kJ·mol-1”意义燃烧热书写 展开更多...... 收起↑ 资源预览