高中化学 1.1化学反应中的热效应课件 苏教版选修4

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 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 成 时 所 放 出 的 能量 不 同 . 5 能量 反 应 过 程0 反 应 物 总 能 量生 成 物 总 能 量释 放 能 量 能量 反 应 过 程0反 应 物 总 能 量生 成 物 总 能 量吸 收 能 量反 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 ： H 0或 H为 “ ”H 0 或 H为 “ ” 放 热反 应 物 生 成 物能量 反 应 过 程 H 0 吸 热反 应 物 生 成 物能量 反 应 过 程 H 0 7 反 应 物 生 成 物旧 化 学 键 断 裂新 化 学 键 形 成E1 E2E1 E2吸 收 能 量 E1释 放 能 量 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 放热反应 1、 所 有 的 燃 烧 反 应2、 酸 碱 中 和 反 应3、 金 属 与 水 或 酸 发 生 的 置 换 反 应5、 铝 热 反 应4、 大 多 数 化 合 反 应 （ C与 CO2 反 应 等 除 外 ） 2、 大 多 数 分 解 反 应 （ 如 碳 酸 钙 的 分 解 ）1、 铵 盐 与 碱 的 反 应3、 以 C、 H 2、 CO为 还 原 剂 的 氧 化 还 原 反 应吸热反应 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 :（ 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 1 105Pa， 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、 H 2O(g) H 2(g)+ O2(g) H +242 kJmol-1B、 2H 2(g)+O2(g) 2H 2O(l) H 484kJmol-1C、 H 2(g)+ O2(g) H 2O(g) H +242 kJmol-1D、 2H 2(g)+O2(g) 2H 2O(g) H +484 kJmol-1 2121 15 2、 已 知 在 298K、 101kPa下 ， 1gC8H 18(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、 C8H 18(l)+ O2(g)=8CO2(g) +9H 2O(g) H = - 48.40 kJmol -1 B、 C8H 18(l)+ O2(g)=8CO2 (g) +9H 2O(l) H = - 5518 kJmol -1 C、 C8H 18(l)+ O2(g)=8CO2(g) + 9H 2O(l) H = + 5518 kJmol -1 D、 C 8H 18(l)+ O2(g)=8CO2 (g)+ 9H 2O(l) H = - 48.40 kJmol -1225225225225 B 16 3、 已 知 (1)H 2( g ) 1/2O2 ( g ) H 2O ( g ) H 1 = a kJ/mol(2)2H 2( g ) O2 ( g ) 2H 2O ( g ) H 2 = b kJ/mol(3)H 2( g ) 1/2O2 ( g ) H 2O ( l ) H 3 = c kJ/mol(4)2H 2( g ) O2 ( g ) 2H 2O ( l ) H 4 = d kJ/mol则 a、 b、 c、 d的 关 系 正 确 的 是 。 A、 acd0 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、 H 2(g)+Cl2(g)=2H Cl(g) H 1 H 2(g)+ Cl2(g)=H Cl(g) H 2 B、 C(s)+1/2O2(g)=CO (g) H 1 C(s)+O2(g)=CO2 (g) H 2 C、 2H 2(g)+O2(g)=2H 2O(l) H 1 2H 2(g)+O2(g)=2H 2O(g) H 2 D、 S(g)+O 2(g)=SO2 (g) H 1 S(s)+O2(g)=SO2 (g) H 221 21 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 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)+O 2(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 BHA CH1 H2 D H3 终 态始 态 CO(g)C(s) CO2(g)H3 H1 H2例 1C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H 3 ？CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) H 2 -283.0 kJ/molC(s)+O2(g) = CO2(g) H 1 -393.5 kJ/mol+) H 2 + H 3 = H 1 H 3 = H 1 H 2 = -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)H2 H1 H3H2H1 H3= + 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 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) H 3= -285.8 kJ/mol试 计 算 下 述 反 应 的 反 应 热 ：2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (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 = 2 H 2 + H3 - H1 H =2(-393.5kJ/mol) + (-285.8kJ/mol) -(-870.3kJ/mol) = - 488.3kJ/mol答 ： 反 应 2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH 3COOH (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) H 1=393.5kJ/mol C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g) H 2=395.0kJ/mol所 以 ， - 得 ： C(石 墨 ， s)= C(金 刚 石 ， s) H=+1.5 kJ/mol或 者 CO 2(g)=C(金刚石，s)+O2(g) H 3=+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/molN2H4(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) = 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/molH2(g) + O2(g) = H2O(g) H2=-242.0kJ/molCO(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 例 3 在 一 定 条 件 下 ， 氢 气 和 丙 烷 燃 烧 的 化 学 方 程 式 为 ： 2H 2( g ) + O2 ( f ) = 2H 2O ( l ) ; H =- 571.6 kJ mol- C3H 8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2 ( g ) +4H 2O (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 H 2、 C3H 8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(H 2):V(C3H 8) =n(H 2):n(C3H 8) = 3.75:1.25 = 3:1 3.） 求 混 合 物 的 组 成 x = 3.75 moly = 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. 393.5:241.8B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 ：H 2(g) 1/2O2(g) H 2O(l)； H 285.8kJ/molCO(g) 1/2O2(g) CO2(g)； H 283.0kJ/molC8H 18(l) 25/2O2(g) 8CO2(g) 9H 2O(l)； H 5518kJ/molCH 4(g) 2O2(g) CO2(g) 2H 2O(l)； H 890.3kJ/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. H 2(g) B. CO(g) C. C8H 18(l) D. CH 4(g)B 32 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/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 33 简 易 量 热 计 示 意图 34 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 T 2。 量 热 计烧 杯量 热 计最 高 温 度初 始 温 度 相 同 35 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 ： 所 测 得 的 上 述 三 个 中 和 反 应 的 反 应 热 相 同 36 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 。 37 （ 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=-57.3kJ mol（ 3） 要 点 ： 、 条 件 ： 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 38 重 要 的 反 应 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) 是 指 物 质 中 下 列 元 素 完全 转 变 成 对 应 的 物 质 ： CCO 2，HH2O(l)， SSO2等 。(3)燃 烧 热 通 常 由 实 验 测 得3.注 意 ： 39 4.表 示 的 意 义 ： 例 如 :C的 燃 烧 热 为 393.5kJ mol(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 ：C 8H18(g)+25/2O2（ g） 8CO2（ g） 十 9H2O(l)； H 5518kJ mol C8H18的 燃 烧 热 为 5518kJ mol。 40 讨 论 ： 比 较 项 目 燃 烧 热 中 和 热不同点 涵 义反 应 物 的量生 成 物 的量相同点 能 量 变 化 H 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 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/mol1molCCO 2 HH2O(l) SSO2等 。 生 成 的 水 为 1mol放 热 反 应 H 0 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 。 41 1、 下 列 热 化 学 反 应 的 描 述 中 正 确 的 是 A HCl和 NaOH反 应 的 中 和 热 H 57.3kJ/mol， 则 H2SO4和 Ca(OH)2反 应 的 中 和 热 H 2 ( 57.3)kJ/mol B CO(g)的 燃 烧 热 是 283.0kJ/mol， 则 2CO2(g) 2CO(g) O2(g) 反 应 的 H 2 283.0kJ/mol C 需 要 加 热 才 能 发 生 的 反 应 一 定 是 吸 热 反 应 D 1mol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 42 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 43 、 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H 2(g)+ O2(g)=H 2O(g) H (298K)= 241.8 kJmol-121