1、专题一 化学反应与能量转化 第1单元 化学反应中的热效应,晋江市季延中学 单春玲,2,一、化学反应的反应热,1、反应热：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所吸收或放出的热量称为该反应的反应热。 反应焓变：在恒温、恒压下，化学反应过程中吸收或放出的热量称为反应的焓变(H),2、符号：用H表示H 0，表示吸热；,3、单位：kJ/mol,3,思考几乎所有的化学反应都伴随着能量的释放或吸收，这是为什么呢？,1、从物质所具有的能量角度； 2、从化学键角度。,4,【交流与讨论】,化学反应中为什么会有能量的变化？,宏观：,反应物和生成物所具有的能量不同.,微观：,旧的化学键断裂时所吸收的能量与新的化学键形
2、成时所放出的能量不同.,5,反应物总能量 生成物总能量,是放热反应,反应物总能量 生成物总能量,是吸热反应,物质总能量,6,放热反应： 吸热反应：,H0或 H为“”,H0 或H为“”,放热,H0,吸热,H0,7,E1 E2,E1 E2,吸热反应,放热反应,化学键,8,反应热的计算：,H =,H反应物总键能生成物总键能,9,物质的键能与能量的关系,物质的键能越大，能量越低，越稳定.,10,整理,11,热化学方程式: 1、概念:表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=890.3 kJ/mol,12,【小结】书写热化学方程式注意事项:
3、（1）要注明测定反应热时的温度、压强，不注明则指:298K ， 101kPa 。 （2）反应物和生成物要标明其聚集状态，用g、l、s、aq分别代表气态、液态、固态 、溶液 （3）热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，因此可以是整数也可以是简单分数。 （4）对同一反应，当化学计量数不同时，其H 也不同，即H 的值与化学计量数成正比。,（5）注明H 的正、负及数值、单位,13,例题:写出热化学方程式,14,1、已知在1105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是,A、H2O(g)H2(g)+ O2(g) H+242
4、kJmol-1 B、2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H484kJmol-1 C、H2(g)+ O2(g)H2O(g) H+242 kJmol-1 D、2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H+484 kJmol-1,15,2、已知在298K、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是( ) A、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g) +9H2O(g)H= - 48.40 kJmol -1B、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l)H= - 5518 kJmol -1C、
5、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l)H= + 5518 kJmol -1D、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l)H= - 48.40 kJmol -1,B,16,3、已知 (1)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol (2)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol (3)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol (4)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol 则a
6、、b、c、d的关系正确的是 。A、ad0 C、2a=b0,C,17,4、在同温同压下，下列各组热化学方程式中，请比较H1 H2的大小A、 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H1H2(g)+ Cl2(g)=HCl(g) H2B、C(s)+1/2O2(g)=CO (g) H1C(s)+O2(g)=CO2 (g) H2C、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H12H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H2D、 S(g)+O2(g)=SO2 (g) H1S(s)+O2(g)=SO2 (g) H2,同一反应，生成物聚集状态不同时，生成固体放出的热量多；反应物聚集状态不同 时，气体反应物放
7、出的热量多。,18,二、反应热的计算,1、根据能量图 2、根据键能 3、根据实验数据 例， 1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。,S(s)+O2(g)=SO2(g ) H =-299.52kJ/mol,19,4、盖斯定律,不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是相同的。 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。,H=H1+H2+H3,从路径角度理解盖斯定律,终态,始态,CO(g),C(s),CO2(g),例1,C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H3？,CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) H2-28
8、3.0 kJ/mol,C(s)+O2(g) = CO2(g) H1-393.5 kJ/mol,+),H2 + H3 = H1,H3 = H1 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol)= -110.5 kJ/mol,22,若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。,CO(g)+1/2O2(g),C(s)+O2(g),CO2(g),23,因为有些反应进行得很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的产品不纯(有副反应发生),这给测定反应焓变造成了困难.此时如果应用盖斯定律,就可以间接地把它们的反应焓变计算出来.,盖
9、斯定律的应用,关键：目标方程式的“四则运算式”的导出。,方法：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质） 然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。,24,4，应用盖斯定律 【例3】已知下列反应的反应热为 CH3COOH (l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l)H1= -870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) H2= -393.5 kJ/mol H2(g) + O2(g) = H2O(l) H3= -285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热： 2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (
10、l),25,【解】分析各方程式的关系，知将方程式按2 + - 组合得上述反应方程式 即：H = 2H 2 + H3 - H1H =2(-393.5kJ/mol) + (-285.8kJ/mol)-(-870.3kJ/mol)= - 488.3kJ/mol 答：反应2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l) 反应热为- 488.3kJ/mol,26,思考：参考书中数据，用盖斯定律，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式。,已知： C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) H1=393.5kJ/mol C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g) H2=395.0kJ/
11、mol,所以， - 得：C(石墨，s)= C(金刚石，s) H=+1.5 kJ/mol,或者 CO2(g)=C(金刚石，s)+O2(g) H3=+395.0kJ/mol,所以， + 得：C(石墨，s)= C(金刚石，s) H=+1.5 kJ/mol,27,已知：N2 (g) + 2O2 (g) = 2NO2 (g) H = 68 kJ/mol N2H4(l) + O2 (g) = N2(g) +2 H2O(l) H = - 622kJ/mol 火箭发射时用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化剂，反应生成N2和H2O(l)，写出该反应的热化学方程式。,练习1,N2H4(l) + NO2 (g)
12、= 3/2 N2(g) +2 H2O(l) H =-622kJ/mol ( 68kJ/mol )/2=-656kJ/mol,28,将焦炭转化为水煤气的主要反应为: C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) 已知: C (s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5kJ/mol H2(g) + O2(g) = H2O(g) H2=-242.0kJ/mol CO(g) + O2(g) = CO2(g) H2=-283.0kJ/mol 写出制取水煤气的热化学方程式.,练习2,C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) H=131.5kJ/mol,
13、例3 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2( g ) + O2 ( f ) = 2H2O ( l ) ;H =- 571.6 kJ mol-C3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H2O (l ) ;H =- 2220 kJ mol-5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则 氢气和甲烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解1 ：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y,答：氢气和丙烷的体积比为 3：1,x + y = 5,(571.6/2)(x) + 2220y = 3847,V(H2):V(
14、C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1,3.） 求混合物的组成,x = 3.75 mol,y = 1.25 mol,已知：C(s)+O2(g) = CO2(g) H=-393.5kJ/mol H2(g)+1/2O2(g) = H2O (l) H =- 285.8kJ/mol欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为 ( )A. 2:3.25 B. 12:2.75 C. 1:1 D. 393.5:241.8,B,变式练习1,变式练习2,氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为： H2(g)1/2O2(g)H2O(l)；H285.8kJ/mol
15、 CO(g)1/2O2(g)CO2(g)；H283.0kJ/mol C8H18(l)25/2O2(g)8CO2(g)9H2O(l)；H5518kJ/mol CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)； H890.3kJ/mol相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时放出热量最少的是( )A. H2(g) B. CO(g) C. C8H18(l) D. CH4(g),B,32,33,1、仪器：,2、药品：,量热计、量筒（100ml）、温度计、烧杯（250ml）,1.0mol/L的盐酸 1.0mol/L的NaOH溶液 1.0mol/L的盐酸 1.0mol/L的KOH溶液 1.0mol
16、/L的硝酸 1.0mol/L的NaOH溶液,活动探究,测定中和反应的反应热,34,简易量热计示意图,35,3、测定中和反应的反应热a、量取一定体积的稀盐酸加入 中，记录T1。b、量取一定体积的稀碱溶液加入 中，使得温度与T1 。c、快速将碱液倒入 中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录 T2。,量热计,烧杯,量热计,最高温度,初始温度,相同,36,结论探究：,以上三组溶液中所发生的反应均为： H+(aq) + OH(aq) = H2O(l)， 由于三次实验中所用溶液的体积相同，溶液中H+和OH的浓度也是相同的，反应温度又一样。因此三个反应的反应热也是相同的。 三个中和反应都是在室温下进行的。,实验结论：
17、,所测得的上述三个中和反应的反应热相同,37,为保证测定结果的准确性，在测定过程中应注意：,（1）为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱略稍过量。 （2）为了使测得的中和热更准确，所用酸和碱的浓度宜小不宜大。 （3）宜使用有0.1刻度的温度计。 （4）记录最高温度。 （5）反应热的计算式做了以下处理：a、忽略量热计的热容；b、认为稀溶液与水的比热相同；c、认为热容不随温度的变化而变化。,38,（1）定义：在稀溶液中，（强）酸跟（强）碱发生中和反应，生成1mol水时的反应热叫做中和热。 （2）中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1) H=-57.3kJmol （3）要点：、条件：
18、稀溶液、反应物： （强）酸与（强）碱。中和热不包括 离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随 的热效应、生成1mol水。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20，若离子反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热之内、放出的热量：57.3kJ/mol,重要的反应热中和热,39,重要的反应热燃烧热,1.概念：,在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成 稳定的氧化物时所放出的热量，叫做 该物质的标准燃烧热,2.单位：,kJ/mol,(1)燃烧的物质必须为:1mol (2)完全燃烧是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：CCO2，HH2O(l)，SSO2等。 (3)燃烧热通常由实验测
19、得,3.注意：,40,4.表示的意义：,例如:C的燃烧热为393.5kJmol (叙述燃烧热时，用正值),表示: 在101kPa时1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。, 燃烧热是以1mol物质完全燃烧放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的系数。例如： C8H18(g)+25/2O2（g） 8CO2（g）十 9H2O(l)；H5518kJmolC8H18的燃烧热为5518kJmol。,41,讨论：燃烧热与中和热比较,101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量; 不同物质，燃烧热不同,在稀溶液中，强酸与强碱反应生成
20、1mol水时放出的热量；不同强酸强碱的中和热大致相同，约为57.3kJ/mol,1mol,CCO2 HH2O(l) SSO2等。,生成的水为1mol,放热反应,H0 单位：kJ/mol,不一定是1mol,讲燃烧热或中和热的大小：不带“-”,热值：1g物质完全燃烧所放出的热量。,42,1、下列热化学反应的描述中正确的是AHCl和NaOH反应的中和热H57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3)kJ/molBCO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol，则2CO2(g) 2CO(g)O2(g)反应的H2283.0kJ/molC需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D1
21、mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热,43,2、下列说法正确的是 A.在101kPa时，1mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热 B. 酸和碱发生中和反应生成1mol水，这时的反应热叫中和热 C. 燃烧热或中和热是反应热的种类之一 D. 在稀溶液中，1mol CH3COOH和1mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ,44,、热化学方程式表示的意义,（1）表示什么物质参加反应，结果生成什么物质,（2）反应物和生成物之间的质量比、物质的量比,（3）反应物完全变成生成物后所放出或吸收的热量。,质量能,H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H(298K)= 241.8 kJmol-1,
