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化学反应的热效应

第一节 反应热 热化学方程式、燃烧热
化学反应同时存在着物质变化和能量变化，化学反应中的物质变化可用化学方程式表示，那么用什么方法可以既表示物质变化也表示其能量变化呢？
请对比分析以下两个化学方程式所表达的意义。
含义：1 mol H2与1 mol Cl2在点燃的条件下反应生成2 mol HCl
含义：1 mol气态H2与1 mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl，放出184.6kJ 的热量。
（2）H2 (g) + Cl2 (g) === 2HCl (g) ?H= －184.6kJ/mol
（1）H2 + Cl2 2HCl
热化学方程式
化学方程式
H2 (g) + Cl2 (g) === 2HCl(g) ΔH = － 184.6 kJ/mol
物质变化
能量变化
热化学方程式：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
化学反应同时存在着物质变化和能量变化，化学反应中的物质变化可用化学方程式表示，那么用什么方法可以既表示物质变化也表示其能量变化呢？
含义：1 mol气态H2与1 mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl，放出184.6kJ 的热量。
一、热化学方程式
1.定义
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式
2.意义
热化学方程式既能表示化学反应的物质变化又可表示能量变化
ΔH =
H2(g) + I2 (g) ==== 2HI(g)
200℃
101kPa
?14.9 kJ/mol
读法：
在200℃、101kPa时，1mol气态H2与1mol气态碘完全反应，生成2mol
气态HI时，放出14.9kJ的热量。
3.热化学方程式的书写步骤
一写：写出配平的化学方程式
二写：注明物质的聚集状态
三写：求算出ΔH的数值，并写出单位和符号
课堂练习1：请写出以下反应的热化学方程式。
（1）在25 0C和101 kPa下，1 mol气态H2与0.5mol气态O2反应生成1 mol
气态H2O时，放出241.8 kJ的热量。
（2）在25 0C和101 kPa下， 1mol气态H2与0.5mol气态O2反应生成1mol
液态H2O时，放出285.8 kJ的热量。
（3）在25 0C和101 kPa下， 2mol气态H2与1mol气态O2反应生成2mol
液态H2O时，放出的热量是多少？
2H2(g) +O2(g) === 2H2O(l) ?H3＝?571.6kJ/mol
H2(g) + ????????O2(g) === H2O(l) ?H2＝?285.8 kJ/mol
?
H2(g) + ????????O2(g) === H2O(g) ?H1＝?241.8 kJ/mol
?
571.6kJ
一、热化学方程式
4.热化学方程式的书写注意事项
(1)需注明反应时的温度和压强，若为25 oC、101 kPa可省略，点燃、加热、高温等条件省略。
因为反应时的温度和压强不同，其ΔH也不同。但中学所用ΔH的数据，一般都是25℃和101kPa时的数据，因此可不特别注明。
H2(g) + I2(g) 2HI(g) ?H＝?9.48 kJ/mol
25 oC
101kPa
H2(g) + I2(g) 2HI(g) ?H＝?14.9 kJ/mol
100 oC
101kPa
一、热化学方程式
你怎么看？
(2)一定标明各物质的状态（s、l、g、aq）不需要标记“↓”和“↑” ；
聚集状态不同，内能（焓）不同，反应热也不同。
H2(g)+????????O2(g) === H2O(l) ?H2＝?285.8 kJ/mol
?
H2(g)+????????O2(g) === H2O(g) ?H1=?241.8 kJ/mol
?
H2O(g) === H2O(l)
?H=？
4.热化学方程式的书写注意事项
－44.0kJ/mol
(3)ΔH只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程式隔开
(数值及单位) 吸热用“+”，放热用“－”，单位是kJ/mol。
(4)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，不表示物质的分子或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。 △H与化学计量数有关。
2H2(g) +O2(g) === 2H2O(l) ?H3＝?571.6kJ/mol
H2(g) + ????????O2(g) === H2O(l) ?H2＝?285.8 kJ/mol
?
4.热化学方程式的书写注意事项
一、热化学方程式
ΔH三要素：符号、数值、单位(kJ/mol)
（5）对可逆反应，正逆反应的ΔH 的绝对值相等，符号相反。热化学方程式中的热效应都是指完全反应时的热效应。
【注意】可逆反应的反应热指的是2mol二氧化硫气体与1mol氧气反应生成2mol三氧化硫气体放出197kJ的热量。若反应物只有2mol二氧化硫气体与1mol氧气因反应不能完全转化成SO3(g)，故放出的的热量总小于197kJ。
（6）化学式不易区分的同素异形体还应标出名称，如石墨与金刚石，红磷与白磷。
2SO2(g) ＋O2(g) 2SO3(g) ?H= ? 197kJ/mol
2SO3(g) 2SO2(g) ＋O2(g) ?H= +197kJ/mol
4.热化学方程式的书写注意事项
C(石墨,s)==C(金刚石,s) △H= +1.9kJ/mol
课堂练习2：判断热化学方程式是否正确。
（5）2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ?H＝? 571.6 kJ/mol
（2）H2(g) + Cl2(g) === 2HCl(g) ?H＝? 183 kJ
（3）已知强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol H2O放热57.3 kJ，则
2KOH(aq) + H2SO4(aq) === K2SO4(aq) + 2H2O(l) ?H ＝? 57.3 kJ/mol
×
物质状态、反应条件
×
?H单位：kJ/mol
√
×
化学计量数与?H不成正比
（1）4NH3 + 5O2 ==== 4NO + 6H2O ?H＝? 906.8 kJ/mol
催化剂
△
×
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
（4）25℃、101kpPa下，将2 mol SO2(g)与1 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应
生成SO3(g)放热 a kJ，则2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ?H＝? a kJ/mol
练习
反应热大小的比较
(1)看物质状态。
物质的气、液、固三态转化时的能量变化如右图：
(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小，
还要考虑其符号。
(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数
越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。
(4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相
同时，反应的程度越大，热量变化越大。
小结
①H2(g)+????????O2(g) === H2O(g) ΔH＝? 242 kJ/mol
?
“每摩尔”不是指“每摩尔某物质”，ΔH而是指“每摩尔反应”。
对于反应①：
1 mol H2(g) 与???????? mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)表示“每摩尔反应”，“每摩尔反应”放出242 kJ的热量。
?
②2H2(g)+ O2(g) === 2H2O(g) ΔH＝? 484 kJ/mol
对于反应②：
2 mol H2(g) 与1 mol O2(g) 反应生成2 mol H2O(g)表示“每摩尔反应”，每摩尔反应”放出484 kJ的热量。
书写热化学方程式时， ΔH 必须与化学方程式的化学计量数一一对应。
阅读课本P9资料卡片了解ΔH的单位中mol-1的含义
一、热化学方程式
【总结】书写热化学方程式的“五步”
ΔH三要素：符号、数值、单位(kJ/mol)
由于反应的情况不同，反应热可分为燃烧热、中和反应反应热等，其中以燃烧热的实际应用最广泛。
Q:物质燃烧都会放出热量，是不是物质燃烧放出的热量就是燃烧热？
1. 定义：在101kPa时，lmol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。
【注意事项】
（1）反应条件：101kPa（书中燃烧热数据为25℃，101kPa下测得）
（2）可燃物的用量：1mol纯物质。
（3）反应程度及产物：完全燃烧生成指定产物。
完全燃烧时，不同元素对应的指定产物：
C→CO2(g)、S→SO2(g)、H→H2O(1)、N→N?(g)。
C→CO不是完全燃烧；SO3不是S的燃烧产物；
若生成物中含有H2O，则H2O必须为液态。
二、燃烧热
2.意义
1 mol 甲烷完全燃烧生成气态CO2、液态H2O所放出的热量为890 kJ
Q:根据燃烧热的定义，解释25 oC“甲烷的燃烧热为890 kJ/mol” 表示什么？
测定原理：
将待测物质放在一个充满氧气的密封金属容器（称为氧弹）内，再将此容器置于盛有一定量水的量热计内筒中，通过点火装置使氧弹中物质燃烧，反应放出的热量会使氧弹外面的水温升高。用温度计测量水温的变化，即可计算出此反应放出的热量。
3.实验测定
Q = cmΔt
二、燃烧热
课堂练习5：
下列热化学方程式中，ΔH 能正确表示物质的燃烧热的是(　 )
A. CH4(g)＋????????O2(g) === CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－607.3 kJ·mol－1

B. H2(g)＋Cl2(g) === 2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ·mol－1

C．CO(g)＋???????? O2(g) === CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1

D．2C8H18(l)＋25O2(g) === 16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－11036 kJ·mol－1
?
C
产物应为CO2(g)
H2的燃烧热是指生成液态H2O的燃烧反应所放出的热量
燃料C8H18应为1 mol
练习
一看：可燃物的化学计量数是否为1
二看：物质完全燃烧是否生成指定产物(如H2O(l) 、CO2、SO2等)
三看：ΔH是否为“－”及单位是否正确
Q：如何判断热化学方程式能否表示燃烧热?
4.燃烧热的热化学方程式的书写
二、燃烧热
（1）1 mol 甲烷在氧气中完全燃烧释放的能量为890 kJ
（2）28 g CO在氧气中燃烧生成CO2(g)释放的能量为283 kJ
CH4(g)+ 2O2(g) === CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = － 890 kJ/mol
CO(g)+?????????O2(g) === CO2(g) ΔH = － 283 kJ/mol
?
课堂练习6：书写表示下列燃料燃烧热的热化学方程式
练习
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状态，而研究燃烧热必须是生成特定物质。
二、燃烧热
Q：燃烧放出的热量与燃烧热有什么不同？
【思考】以下为部分燃料的燃烧热，结合燃料本身的特点及燃料的选择条件，讨论以下燃料的应用。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}燃料
ΔH(kJ/mol)
S(s)
－296
H2(g)
－285.8
CH4(g)
－890.3
C2H5OH(l)
－1366.8
燃烧产物大气污染，一般不作燃料
不易制备、运输，但无污染且燃烧热较大，是未来新能源
西气东输工程，家庭常用燃料
可再生能源，液体易运输，且燃烧热较大，逐渐被应用于乙醇汽油中
5.燃烧热的应用
教材P124“某些物质的燃烧热(25℃和101kPa)”
二、燃烧热
第一枚液体火箭发动机的推进剂
中国第一颗人造卫星“东方红一号”采用偏二甲肼推进剂
液体火箭推进剂的发展
液氧汽油
肼类燃料（肼、偏二甲肼）
液氧煤油
液氢液氧
“长征七号”运载火箭采用液氧煤油推进剂
“长征五号”运载火箭采用液氢液氧推进剂
反应热及其测定
反应热与焓变
反应热的微观实质
反应热的表示（热化学方程式）
反应热示例（燃烧热）
恒压反应热 = 焓变 ΔH
ΔH＝∑H生-∑H反
放热反应 ΔH <0
吸热反应 ΔH >0
断键吸热，成键放热
ΔH(估算) = ∑E反? ∑E生
原理、装置、操作、数据处理、误差分析
化学计量数可以是整数，也可以是分数
注明温度、压强（25℃、101 kPa时可以不注明)
ΔH注意“+”、“-”及单位
概念和意义
书写方法及注意事项
ΔH 大小判断
注明各物质聚集状态
燃烧热的热化学方程式书写
燃烧热的应用
概念（1 mol纯物质、生成指定产物）
小结

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