第一单元全部化学反应的热效应

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,课时学习目标,课前学案导学,师生合作探究,课时小结整合,随堂巩固训练,课时活页作业,工具,专题1 化学反应与能量变化,栏目导引,第一单元化学反应中的热效应,化学反应的焓变,一、化学反应的焓变,1,反应热,在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同,时，所,或,的热量。,2,焓变,在,的条件下，化学反应过程中,或,的热量。符号,，常用单位,。,温度,吸收,放出,恒温、恒压,吸收,释放,kJmol,1,H,3,H,与吸热反应、放热反应的关系,(1),H,0时，反应物的总能量,生成物的总能量，反应过程,热量，为吸热反应。,(2),H,0时，反应物的总能量,生成物的总能量，反应过程,热量，为放热反应。,4,化学键与化学反应中能量变化的关系,发生化学反应时，断开反应物中的化学键要,能量，形成生成物中的化学键要,能量。,小于,吸收,E,(生成物)，反应放热，,H,0；,E,(反应物)0。,四、焓变与物质能量及键能的关系,焓变与反应物和生成物的能量有何关系？,一个化学反应是放热还是吸热的本质原因,所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小,观察下列示意图：,1、从该图你获得什么信息？,2、你能计算出该反应过程中能量的变化为多少吗？,H436kJ/mol243kJ/mol 431kJ/mol2,183kJ/mol,(2)由键能求焓变的公式,H,反应物的键能总和生成物的键能总和,反应物的键能总和生成物的键能总和，反应吸热，,H,0；,反应物的键能总和生成物的键能总和，反应放热，,H,0。,已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol HO键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为(),A920 kJB557 kJ,C436 kJ D188 kJ,例,【答案】C,【规律方法】,任何一个化学反应在发生物质变化的同时必然存在能量的变化，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。注意：每个H,2,O分子中存在2个OH键。,反应热(,H,)反应物的键能总和生成物的键能总和。,小结：,H=生成物总能量,-,反应物总能量,H=反应物总键能,-,生成物总键能,宏观,：,微观,：,反应热的测量与计算,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,HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H,2,O(l),H=-,kJ/mol,一、中和热：,【思考】观察量热计的构造,1、量热计直接测得的数据是什么？是焓变的数值吗？,是体系温度的变化,(1)用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入j简易量热计中，测量盐酸的温度,（,t,1）,，,(,注意要把温度计上的酸用水冲洗干净),。,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。,1.实验步骤：,二、反应热的测量,(2)用另一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液，并测量NaOH溶液的温度,（ t2）,（3）将量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，观察温度计的温度变化，准确读取并记录反应体系的最高温度,（ t3）,.,酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液迅速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。,实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？,不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大,(4)假设溶液的比热容与水的比热容相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算该反应的反应热并写出热化学方程式。可重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。,盐酸温度(t,1,)/,氢氧化钠溶液温度(t,2,)/ ,反应体系最高温度(t,3,)/,反应体系的温度变化(,t,)= t,3,-,/ ,(t,1,+ t,2,),2,反应体系的质量,m=（,V,酸,酸,V,碱,碱,）、g,中和反应的反应热,H= -,C m,t10,-3,0.025,KJmol,-1,（5）如果用同样的方法测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同，并设计实验方案加以验证。,实验的结果相同，因为三个反应的本质一样，都是H,+,+OH,-,=H,2,O。,在稀溶液中,强酸与强碱的反应中和热都是57.3 kJmol,-1,H,+,(aq)+ OH,-,(aq) H,2,O (l) H= -57.3 kJmol,-1,通过实验测得的数据普遍低于标准值，请分析原因，并提出减少实验误差的方案,（,如充分反应，减少热交换等,）,。,可能的原因有：,误差分析:,1.,量取,溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、,碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL,都会造成误差）,2.,温度计,的读数有误。,4.实验过程中有液体洒在外面。,5.,混合,酸、碱,溶液时,，动作缓慢，导致实验误差。,6.,隔热,操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误,差。,3.测了酸后的,温度计,未用水清洗而立即去测碱的温度,讨论下列问题,1.,若改用,100 mL,0.50 mol/L,的盐酸和,100 mL,0.50 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）？,答案：否。,因中和热是指酸与碱发生中和反应,生成,1 mol H,2,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（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。,与上述实验相比，所放出的热量,（填“相等”“不相等”），所求中和热_（填“相等”“不相等”），,不相等,相等,有人建议用50mL0.55mol/LNaOH进行上述实验，测得的中和热数值会更加准确。为什么？,可以保证盐酸完全反应。使测得的热量更加准确,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。,由于电离过程是吸热的,而弱酸、弱碱,都较难电离。,2.,本实验中若把,50 mL 0.50 mol/L,的,盐酸,改为,50 mL 0.50 mol/L,醋酸,，所测结果是否会有所变化？为什么？,答案：会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。,概念辨析,若将1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、,稀,硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为H,1,、H,2,、H,3,；则三者的大小,关系为,。,H,1, H,3,= H,2,【过渡】通过实验测定化学反应的反应热是最直接的方法，但是，并不是所有反应的反应热都能通过实验测定。,如C(s)+1/2O,2,(g) CO(g) 的反应热不能由实验测得，,因为在反应中总会有CO,2,生成,H,H,1,H,2,393.5 kJ/mol(283.0_kJ/mol),110.5 kJ/mol,已知：C(s)+O,2,(g) CO,2,(g) H,1,= 393.5 kJ/mol,CO(g)+1/2O,2,(g) CO,2,(g) H,2,= 283.0kJ/mol,求：C(s)+1/2O,2,(g) CO(g) 的反应热,二、盖斯定律,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。,1、概念：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。,如何理解盖斯定律？,H、H,1,、,H,2,之间有何关系？,H=H,1,+,H,2,B,H,A,C,H,1,H,2,已知下列两个热化学方程式：,(1)P,4,(s，白磷)5O,2,(g)=P,4,O,10,(s),H,1,2 983.2 kJ/mol,应用盖斯定律计算反应热时应注意哪些事项？,【提示】,(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应热数值也必须乘上该数。,(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应热也随之相加减。,(3)将一个热化学方程式颠倒时，,H,的,“,”“,”,号必须随之改变。,已知下列热化学方程式：,Fe,2,O,3,(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO,2,(g) ,H,25 kJmol,1,3Fe,2,O,3,(s)CO(g)=2Fe,3,O,4,(s)CO,2,(g) ,H,47 kJmol,1,则Fe,3,O,4,(s)被CO还原成Fe和CO,2,的热化学方程式为(),AFe,3,O,4,4CO=3Fe4CO,2,H,14 kJmol,1,BFe,3,O,4,(s)4CO(g)=3Fe(s)4CO,2,(g) ,H,22 kJmol,1,CFe,3,O,4,(s)4CO(g)=3Fe(s)4CO,2,(g) ,H,14 kJmol,1,DFe,3,O,4,(s)4CO(g)=3Fe(s)4CO,2,(g) ,H,14 kJmol,1,某次发射火箭，用N,2,H,4,（肼）在NO,2,中燃烧，生成N,2,、液态H,2,O。已知：,N,2,(g)+2O,2,(g)=2NO,2,(g)H,1,=+67.2kJ/mol,N,2,H,4,(g)+O,2,(g)=N,2,(g)+2H,2,O(l) H,2,=-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,。,2N,2,H,4,(g)+2NO,2,(g)=3N,2,(g)+4H,2,O(l),H=-1135.2kJ/mol,例 题,能源的充分利用,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.,一、标准燃烧热,1、标准燃烧热与热值的定义,关于燃烧热的理解：,研究条件： 25 ,101 kPa,反应程度：完全燃烧,燃烧物的物质的量：1 mol,研究内容：放出的热量。（,H,Q,1,的是,A,2H,2,(g)+O,2,(g)2H,2,O(g)， H,1,= - Q,1,kJmol,-1,；,2H,2,(g)+O,2,(g)2H,2,O(l)，H,2,= - Q,2,kJmol,-1,；,B,S(g)+O,2,(g)SO,2,(g)， H,1,= - Q,1,kJmol,-1,；,S(s)+O,2,(g)SO,2,(g)， H,2,= - Q,2,kJmol,-1,；,C,C(s)+ O,2,(g)CO(g)， H,1,= - Q,1,kJmol,-1,；,C(s)+O,2,(g)CO,2,(g)， H,2,= - Q,2,kJmol,-1,；,D,H,2,(g)+Cl,2,(g)2HCl(g)， H,1,= - Q,1,kJmol,-1,；,H,2,(g)+ Cl,2,(g)HCl(g)，H,2,= - Q,2,kJmol,-1,1,2,1,2,1,2,AC,2、,已知下列热化学方程式：,2H,2,(g)+O,2,(g)=2H,2,O(g) H=483.6kJ/mol,H,2,O(l)=H,2,O(g) H=44kJ/mol,则,氢气的,标准,燃烧热,氢气热值,285.8kJ/mol(H=285.8kJ/mol),142.9kJ/g,(2008年高考海南卷),白磷与氧可发生如下反应：P,4,5O,2,=P,4,O,10,。已知断裂下列化学键需要吸收的能量,根据如图所示的分子结构和有关数据估算该反应的,H,，其中正确的是(),即时突破,A(6,a,5,d,4,c,12,b,) kJmol,1,B(4,c,12,b,6,a,5,d,) kJmol,1,C(4,c,12,b,4,a,5,d,) kJmol,1,D(4,a,5,d,4,c,12,b,) kJmol,1,解析：,选A。化学键断裂吸收的能量为(6,a,5,d,) kJ，化学键生成放出的能量为(12,b,4,c,) kJ。,1,小结：,2,点拨：,任何一个化学反应不仅存在物质的变化，同时也伴随着能量的变化。热化学方程式要注意以下三要素：,(1)把握一个定义,表示反应所放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式。它是反映了参加反应的物质的物质的量和反应热关系的化学方程式。能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和生成物的量及状态为基础。,(2)明确几个问题,H,是焓变，它表示反应物与生成物能量的变化。若反应物的能量大于生成物的能量，那么,H,0，根据能量守恒原理，反应放热，则,H,0，根据能量守恒原理，反应吸热，则,H,0，表示该反应为吸热反应。,反应热,H,与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学反应式时应注明,H,的测定条件。绝大多数,H,是在25,、101 kPa下测定的，可不注明温度和压强。,反应物、生成物的聚集状态不同，其具有的能量就不同，因此反应热数值以及符号都可能不同。所以在书写热化学方程式时，一定要注明物质的聚集状态(s、l、g)，溶液用“aq”。不需要注明气体或沉淀符号。,热化学方程式是表示反应已完成的热效应。,H,应该与方程式中化学式前的化学计量数相对应，如果化学计量数加倍，则,H,也加倍。,(3)弄清热化学方程式的意义,既表示化学方程式中的物质变化，也表示化学反应中的能量变化。放热的化学反应的发生，表明物质由高能态走向低能态，而吸热的化学反应的发生，则表明物质由低能态走向高能态。,在化学反应中，由于有化学键的断裂和形成，所以化学反应的热效应来源于反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化。我们可以通过化学键键能的大小粗略计算化学反应的热效应，即化学反应的热效应,H,反应物的键能总和生成物的键能总和。,1下列说法正确的是(),A焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化,B当反应放热时,H,0，反应吸热时,H,0,C在加热条件下发生的反应均为吸热反应,D一个化学反应中，当反应物总能量大于生成物总能量时，反应放热，,H,0时，物质总能量增加，反应吸热，,H,H,2,DCO(g)H,2,O(g)=CO,2,(g)H,2,(g),H,0,【解析】,A项，石墨的能量比金刚石的能量低，故石墨转化为金刚石是吸热反应，正确；B项，白磷比红磷的能量高，故白磷比红磷活泼，不稳定；C项，S(g)的能量高于S(s)的能量，而且燃烧放热，S(g)比S(s)放出的热量多，故,H,1,H,2,；D项，CO(g)H,2,O(g)的能量高于CO,2,(g)H,2,(g)的能量，故反应CO(g)H,2,O(g)=CO,2,(g)H,2,(g),H,0，B、C、D项均不正确。,【答案】,A,4化学反应N,2,3H,2,=2NH,3,的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是(),【解析】,本题考查了热化学方程式及对图象的观察和分析能力。从图象可分析出N,2,与H,2,转变为N、H时会吸收能量，N、H结合成NH,3,时会放出能量，合成氨为放热反应。每生成1 mol NH,3,(l)放出热量(,b,c,a,)kJ，则生成2 mol NH,3,(l)放出热量2(,b,c,a,) kJ，放热反应,H,取负值，故A项正确。,【答案】,A,(2)18 g水蒸气变成18 g液态水时放热为2.494 kJ,18,45 kJ，所以1 mol H,2,燃烧生成1 mol H,2,O(l)时，,H,241.8 kJmol,1,(45 kJmol,1,)286.8 kJmol,1,。,6下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：,根据上述数据回答(1)(6)题。,(1)下列物质本身具有的能量最低的是(),AH,2,BCl,2,CBr,2,DI,2,物质,Cl,2,Br,2,I,2,HCl,HBr,HI,H,2,能量(kJ),243,193,151,432,366,298,436,(2)下列氢化物中，最稳定的是(),AHClBHBrCHI,(3)X,2,H,2,=2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是_反应(填,“,吸热,”,或,“,放热,”,)。,(4)相同条件下，X,2,(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，若消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收热量最多的是_。,(5)若无上表中的数据，你能正确回答出问题(4)吗？_。你的根据是_。,(6)写出H,2,和Cl,2,反应的热化学方程式：_。,【解析】,破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量与相同条件下由形成该物质的两原子形成1 mol该物质放出的能量相等，放出的能量越多，物质本身具有的能量越低，分子越稳定。,(1)生成1 mol H,2,时放出的能量最多，为436 kJ。,(2)生成1 mol HCl时放出的能量最多，为432 kJ。,(3)分别计算出三个反应放出的热量依次为：185 kJ、103 kJ和9 kJ。,【答案】,(1)A(2)A(3)放热(4)Cl,2,(5)能生成物稳定，放出的热量越多，在HX中，HCl最稳定,(6)H,2,(g)Cl,2,(g)=2HCl(g),H,185 kJmol,1,某次发射火箭，用N,2,H,4,（肼）在NO,2,中燃烧，生成N,2,、液态H,2,O。已知：,N,2,(g)+2O,2,(g)=2NO,2,(g)H,1,=+67.2kJ/mol,N,2,H,4,(g)+O,2,(g)=N,2,(g)+2H,2,O(l) H,2,=-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,。,2N,2,H,4,(g)+2NO,2,(g)=3N,2,(g)+4H,2,O(l),H=-1135.2kJ/mol,例 题,