化学反应中的热效应PPT课件.ppt

,第一节 化学反应的热效应,回顾：,1.化学反应的实质是什么？(化学键的角度) 2.常见的吸热反应、放热反应？,常见的放热反应： 所有的燃烧反应 所有的中和反应 活泼金属与水、酸的反应 多数的化合反应 铝热反应,常见的吸热反应： 多数的分解反应，铵盐与碱的反应（NH4Cl与 Ba(OH)2） 电离过程,一、化学反应的反应热,2.符号：Q Q为正值 反应吸热 Q为负值 反应放热 单位：KJ或J,1.定义：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。,交流研讨,1.如何测量反应热？ 2.测定反应热的仪器？构造？ 3.如何提高测定结果的准确性？ 4.造成实验误差的因素有哪些？,3.（1）所用酸和碱的浓度宜小不宜大 （2）宜使用0.1刻度的温度计。 （3）快速加入溶液 （4）搅拌 （5）可多次测量取平均值,4.读数误差比热容不准确温度计、搅拌器吸热量热器散热,搅拌器,1、下列说法中正确的是（ ） A需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 B放热的反应在常温下一定很容易发生 C反应是放热还是吸热必须看反应物和生 成物所具有的总能量的相对大小 D吸热反应在一定的条件下也能发生,CD,当堂训练,2.50ml0.50molL-1盐酸与50mL0.55molL-1NaOH溶液在 如下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程 中放出的热量可计算中和热。回答下列问题： （1）从实验装置上看，图中缺少的一种玻璃仪器 是 。 （2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。 。 （3）若大烧杯上不盖硬纸板，求得的中和反应的 反应热数值 （填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 （4）实验中改用60mL0.50molL-1盐酸跟50mL0.55molL-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”或“不相等”），,搅拌器,减少实验过程中的热量的损失,偏小,不相等,一、焓变 1、概念：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。 2、符号：H 单位：kJ/mol 3、规定 放热： H0 吸热: H0 Q0,一个化学反应是吸收能量还是放出能量，取决于 反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。,H=E生总能量-E反总能量 吸热反应： H0 E生总能量E反总能量 放热反应: HE生总能量,化学反应过程中为什么会有能量的变化呢?,化学反应本质上是分子中的旧键断裂形成原子, 原子间重新组合形成新键,进而形成新的分子的 过程.旧键的断裂会吸收热量,而新键的形成会放 出热量,反应是放出还是吸收能量取决于两者之 间的相对大小.,化学反应中,化学键的断裂和形成是反应过程中 有能量变化的本质原因。 H=E反总键能-E生总键能,一、焓变 1、概念：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。 2、符号：H 单位：kJ/mol 3、规定 放热： H0 吸热: H0 Q0,二、热化学方程式: 1、概念：能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。,热化学方程式与化学方程式有什么不同? 如何正确书写热化学方程式? 热化学方程式有什么意义?,第2页的交流与讨论,热化学方程式与化学方程式的差别: 1、H只用在热化学方程式中，并写在右边,4、与参加反应的物质的物质的量有关。同一化 学反应中，热化学方程式中物质的化学计量 数不同， H也不同。化学计量数加倍， H也要加倍。,3、热化学方程式中的化学计量数可以是整数， 也可以是分数。,2、热化学方程式中必须注明物质的聚集状态 气态（g）、液态（l）、固态（s）,5、书写热化学方程式时应注明反应的温度 和压强。如果不注明温度和压强，则表 示是在250C、101KPa条件下的反应热。,第3页的交流与讨论,反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，不注明的指101kPa和25时的数据。,因为物质的聚集状态不同所含的能量也不同。,固态,液态,吸热,气态,吸热,吸热,1）要注明温度和压强:,2）反应物和生成物要注明聚集状态:,2、书写热化学方程式应注意以下几点,H2（g)+ O2(g)=H2O(l)；H=285.8KJ/mol,H2（g)+ O2(g)=H2O(g)；H=241.8KJ/mol,H2O(l)H2O(g)；H=+44KJ/mol,3）热化学方程式中各物质前的化学计量数表示物质的量不表示分子数。,H2（g）+Cl2(g)=2HCl(g)；H=184.6KJ/mol,H2（g）+ Cl2(g)=HCl(g)；H=92.3KJ/mol,2H2（g)+O2(g)=2H2O(l)；H=571.6KJ/mol,H2（g)+ O2(g)=H2O(l)；H=285.8KJ/mol,4） H的表示： 热化学方程式中的H的“”与“”一定要注明， “”代表吸热， “”代表放热 无论热化学方程式中化学计量数为多少，H的单位总是KJ/mol，但H的数值与反应式中的系数成比例,、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=241.8KJ/mol,一个化学反应是吸收能量还是放出能量，取决于 反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。,H=E生总能量-E反总能量 吸热反应： H0 E生总能量E反总能量 放热反应: HE生总能量,化学反应过程中为什么会有能量的变化呢?,化学反应本质上是分子中的旧键断裂形成原子,原子间重新组合形成新键,进而形成新的分子的过程.旧键的断裂会吸收热量,而新键的形成会放出热量,反应是放出还是吸收能量取决于两者之间的相对大小.,化学反应中,化学键的断裂和形成是反应过程中 有能量变化的本质原因。 H=E反总键能-E生总键能,第5页的问题解决,2、下列变化中，属于吸热反应的是( ) A.氮气与氢气合成氨 B.酸碱中和 C.二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫 D.焦炭与高温水蒸气反应,D,练习 1、下列变化中，属于放热反应的是( ) A.Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应 B.点燃的镁条在二氧化碳中继续燃烧 C.灼热的碳与二氧化碳的反应 D.氯化铝的水解,B,3. 下列叙述中正确的是( ) A.在稀溶液中1mol酸和1mol碱完全反应所放出的热量,叫做中和热 B.在101kPa时1mol物质燃烧时的反应热叫做该物质的标准燃烧热 C.热化学方程式中,各物质前的化学计量数不表示分子个数 D.如果反应物所具有的总能量小于生成物所 具有的总能量,则发生的反应是放热反应。,C,4下列反应属于吸热反应的是 ( ) A. C6H12O6(葡萄糖aq)+6O2 6CO2+6H2O B. CH3COOH+KOH CH3COOK+H2O C. A+B C+D； H0 D破坏生成物全部化学键所需能量小于破坏 反应物全部化学键所需能量,酶,D,AC,6.分析右面的能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是 ( ) A.2A（g）+ B(g)=2C（g）；H=a（a0） B.2A（g）+ B(g)=2C（g）；H=a（a0） C.2A + B=2 C；H=a（a0） D.2C=2A +B；H=a（a0）,B,7、化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）出的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJmol1）：PP：198 PO：360 O=O：498则反应P4（白磷）+3O2= P4O6 的反应热H为 （ ） A-1638 kJmol1 B+1638 kJmol1 C-126 kJmol1 D+126 kJmol1,A,反应热的测量与计算,专题1 化学反应与能量变化,第一单元 化学反应中的热效应,反应热的测量与计算,获得化学反应热的主要途径: 1、实验直接测定 2、间接计算获得 （1）根据盖斯定律计算 （2）根据公式H=E反总键能-E生总键能 计算,根据第6页中的“活动与探究”思考： 1、测定反应热时，量热计直接测定的数据是 焓变吗？如果不是直接测定的是什么？ 2、实验中的反应原理是什么？ 3、要获得比较精确的数据，该实验应该注意 什么问题？,一、反应热的测定 1、量热计直接测定的是体系的温度变化,2、HCl与NaOH反应的反应热测定原理：,1mol 1mol -akJ 0.025mol 0.025mol -bkJ,由实验可以测定出b值，然后便可换算出a,中和热：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生 成1mol水时所放出的热量,由于电离过程是吸热的,而弱酸、弱碱都较难电离， 所以，强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸与弱碱反 应生成1mol水时所放出的热量都小于57.3 kJ。,3、测定反应热时一定要采取较好的绝热措施， 动作要快，以减小实验误差。,强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为: H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H= -57.3k kJmol1， 又知道溶液中的反应有： CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) H=-Q1kJmol1 H2SO4(浓)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l) H= -Q2 kJmol1 HNO3(aq)+KOH(aq)=KNO3（aq）+H2O(l) H= -Q3 kJmol1， 则Q1、Q2、Q3的关系正确的是 ( ) Q1 = Q2 = Q3 B.Q2 Q1 Q3 C. Q2 Q3 Q1 D. Q2 = Q3 Q1,C,二、盖斯定律 1、概念：一个化学反应，不论是一步完成，还是 分步完成，其总的热效应是完全相同的。,盖斯定律表明：一个化学反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关，而与反应的途径无关。,第7页例题,HH1+H2,C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=? CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) H2=-283.0kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5kJ/mol, + = ， 则 H1 + H2 =H3 所以， H1 =H3- H2 =-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol,应用了什么规律？,如何测定C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反应热H1,2、计算 （1）若一个反应的焓变H=a kJmol1，则其逆反 应的焓变H= -a kJmol1 （2）若一个化学反应方程式可由另外几个反应 的化学方程式相加减而得到，则该反应的 焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。,第8页的问题解决,【例题1】已知 CO(g) + 1/2 O2(g) =CO2(g) H1= 283.0 kJ/mol H2(g) + 1/2 O2(g) =H2O(l) H2= 285.8 kJ/mol C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H3=-1370 kJ/mol 试计算2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) 的H,【解】：根据盖斯定律，反应不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的。下面就看看反应能不能由三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应能不能分成几步完成。2 + 4 - = 所以，HH12 H24 H3283.22 285.84 1370 339.2 kJ/mol,你知道神六的火箭燃料是什么吗？,例：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。,2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol,例3、 已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： 据此判断，下列说法正确的是（ ） A. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 C. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高,D,能源的充分利用,1、你所了解的传统能源有哪些？新能源又有哪些？,2、能源又可以分为一次能源和二次能源。一次能源 是指直接取自自然界，没有加工转换的各种能量 和资源；二次能源是指由一次能源经过加工转换 后得到的能源。根据这种分类法，请将上面提到 的能源重新分类？,思考：在许多场合将煤块直接燃烧，这种燃烧方式 存在什么缺陷？,采用这种方式燃烧煤，煤与空气的接触面积不够， 内部煤的燃烧效率偏低，浪费了能源。另外，直接 燃烧煤会使其中的硫转化为二氧化硫，引起大气的 污染。,有哪些可以提高煤的燃烧效率的方法吗？,目前常用的方法主要有三种： （1）将煤制成蜂窝状，以增加与空气的接触面积 （2）通过一定的方法将煤转化为液体燃料（如甲醇） （3）通过一定的方法将煤转化为气体燃料（如煤气）,完成第9页的“交流与讨论”，提出你的观点。,虽然将煤转化为水煤气再燃烧与直接燃烧煤所获得 的能量是一样的，而且将煤转化为水煤气会增加消 耗。但将煤转化为水煤气至少有两个优点： 一是将固体煤转化为气体，极大地提高了燃烧效率； 二是通过转化除去了硫，避免了SO2气体的产生。,除了将煤制成蜂窝状外，日常生活中还常采用 如下措施节能： （1）在农村燃烧秸秆时，常使用鼓风机（或 风箱），通过鼓入足量的空气，使秸秆 充分燃烧 （2）在使用煤气或天然气作燃料时，常通过 调节煤气的进风口，通入足量的空气， 保证气体的充分燃烧,思考：如果在燃料燃烧时通入过量的空气，对 充分利用能源有没有影响？,通入过量的空气，会导致空气带走过多的 热量，使燃料的利用效率下降。,在生产和生活中，还需要充分利用燃料燃烧所放 出的热量，例如：火力发电厂会产生大量的余热， 电厂的附近常建有一些其他工厂（如水泥厂）用 电厂的余热进行生产。,标准燃烧热,定义：在101kPa时，l mol物质完全燃烧的反应热.,衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量,热值,定义：在101kPa时，l g物质完全燃烧的反应热.,所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。,小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系,1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，标准燃烧热不同。,生成1mol水时放出的热量；强酸与强碱的中和热都约为57.3kJ/mol 。,放热反应,H0；单位：kJ/mol,1mol可燃物,生成1mol水,概念辨析：,1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（ ） A.碳和一氧化碳 B.1mol碳和2mol碳 C.1mol乙炔和2mol碳 D.淀粉和纤维素,B,285.8 kJ/mol,-297 kJmol-1,S (s)O2(g)SO2 (g) ；H297kJmol-1,、有关标准燃烧热的计算,例：10g硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2，放出的热量能使500gH2O温度由18升至62.4，则硫磺的标准燃烧热为 ，热化学方程式为 。 （已知每克水温度每升高1 所需热量为4.18J）,由于传统能源逐渐枯竭，因此，开发新能源显得十分重要。氢能是一种重要的新能源，请讨论下列问题； 1、根据第9页表13计算H2、CH4及C2H2的热值 2、讨论H2作为能源有何优点，目前在利用氢能 方面主要存在什么问题？,H2、CH4及C2H2的热值分别为142.9kJg-1、 55.6kJg-1、50kJg-1。 说明H2作为能源具有热值高的特点。另外， 用H2作为能源还具有无污染的特点。,目前在应用氢能方面最重要的问题是H2的制取。,求混合物的组成,在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的 化学方程式为： 2H2(g)+ O2(g) = 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,B,练习 1.按照盖斯定律，结合下述反应方程式，回答问题，已知： (1)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) H1=-176kJ/mol (2)NH3(g)+H2O(l)=NH3 H2O(aq) H2=-35.1kJ/mol (3)HCl(g) +H2O(l)=HCl(aq) H3=-72.3kJ/mol (4)NH3(aq)+ HCl(aq)=NH4Cl(aq) H4=-52.3kJ/mol (5)NH4Cl(s)+2H2O(l)= NH4Cl(aq) H5=？ 则第（5）个方程式中的反应热H是_。 根据盖斯定律和上述反应方程式得： (4)+ (3)+ (2)- (1)= (5)，即H5 = +16.3kJ/mol,50ml0.50molL-1盐酸与50mL0.55molL-1NaOH溶液在 如下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程 中放出的热量可计算中和热。回答下列问题： （1）从实验装置上看，图中伤缺少的一种玻璃仪器 是 。 （2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。 。 （3）若大烧杯上不盖硬纸板，求得的中和热数值 （填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 （4）实验中改用60mL0.50molL-1盐酸跟50mL0.55molL-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”或“不相等”），所求中和热 （填“相等”或“不相等”），简述理由： （5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热数值会 ；用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述实验，测得的中和热数值会 （填“偏大”“偏小”或“无影响”）。,