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第1章 化学反应与能量转化,第1节 化学反应的热效应,联想质疑,化学反应中常伴随有能量变化，结合前面知识思考:,1、化学反应中为什么有能量变化?,3、例举生产生活中常见的化学反应能量变化的应用.,化学反应中释放与吸收能量与我们生活息息相关，这就需要一个化学量来定量描述研究反应热,2、哪些反应是放热反应？哪些反应是吸热反应？,4、如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量？,5、用什么方法可以准确地测量这些热量？,6、通过理论方法如何计算这些热量？,所有的化学反应都有能量的变化，其中大部分都是热量的变化 化学反应包括两个过程：打断旧键和形成新键，前者吸收能量，后者放出能量，这两个过程的能量不同，所以有能量变化，整个反应放热还是吸热取决于两个过程能量的相对大小。,常见的放热反应和吸热反应,常见的放热反应,活泼金属与水或酸的反应。如2Al+6HCl2AlCl3+3H2 酸碱中和反应。如2KOH+H2SO4K2SO4+2H2O 燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等的燃烧 多数化合反应。如Na2O+H2O 2NaOH，SO3+H2O=H2SO4,常见的吸热反应,多数分解反应，如CaCO3 CaO+CO2 2NH4Cl（s）+Ba(OH)28H2O （s）BaCl2+2NH3 +10H2O C(s)+H2O(g) CO+H2 CO2+C 2CO,一、化学反应的反应热,1、什么是反应热?,2、反应热的符号是什么？ 怎样表示反应吸、放热？,4、如何获得一个反应的反应热呢？,3、反应热的单位是什么,为了更准确的描述反应，我们引入了反应热的定义。,一、反应热的涵义 1、化学上规定，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为该反应在此温度下的热效应。 2、符号：用Q表示 Q0，表示吸热； 3、单位：J/mol或kJ/mol,如何获得一个反应的反应热呢？,如何求算一个体系放出或吸收的热量呢？ Q= - C(T2 -T1)- C0m(T2-T1) C热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每升高1K所吸收的热量，称为该物质的热容； C0比热容，单位质量物质的热容； T热力学温度，也叫开尔文温度， 单位为k，T(k)=t(0c)+273.15,中和热,在稀溶液中,强酸和强碱反应生成1摩尔水放出的热量.,简易量热计示意图,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,3、测定中和反应的反应热,1、向量热计内筒中加入1.0mol/L的盐酸100mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1 2、向250 mL烧杯中加入1.0mol/L的NaOH溶液100mL，调节其温度，使与量热计中盐酸的温度相同。 3、快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。 4、假设溶液的比热等于水的比热并忽略量热计的热容，根据溶液温度升高的数值，计算此中和反应的反应热。,各组按要求实验记录数据计算各反应的反应热,实验步骤,1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。,中和热的测定,大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？,答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。,2.用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后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。,3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。,.酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒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。,4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。,实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是11而是NaOH过量？若用HCl过量行吗？,在测定过程中应注意什么问题,(1)用保温性能好的仪器测量。 (2)混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失。 (3)所用药品浓度的配制须准确,用强酸和强碱溶液,而且要是稀溶液。 (4)宜用有0.1分刻度的温度计，读数尽可能准确，且估读至小数点后二位。同时应注意水银球部位要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测的精度。 (5)记录最高温度。,议一议你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。,可能的原因有： 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。 3.实验过程中有液体洒在外面。 4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。 5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。 6.测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。,反应热测定的误差分析,讨论下列问题,1.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？ 2.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 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：1.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。 2.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O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）。,练习50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所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，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。 （2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。 （3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 （填“偏大”“偏小”“无影响”）。 （4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，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”），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，测得的中和热的数值会 ；用50 mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）,环形玻璃搅拌棒,减少实验过程中的热量损失,偏小,不相等,相等,因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关,偏小,偏小,为保证测定结果的准确性，在测定过程中应注意什么？,(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)进行反应热的计算式进行了以下处理： a、忽略量热记的热容； 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。,课堂小结,热化学,下列说法正确的是 ( ) A、物质发生反应时放出的热量来源于 对反应的加热 B、化学反应除了生成新物质外，还发 生能量变化。 C、化学反应中放出的热才是反应热 D、需要加热方能发生的反应一定是吸 热反应,B,练习：,二、化学反应的焓变,1。焓（H）：是与体系的内能、压强、体积有关的一个物理量 2。焓变（H） ： H=H生成物-H反应物 在等温等压条件下的化学反应，如果不做非体积功（即没有转化为电能、光能等其他形式的能），则该反应的反应热等于反应前后物质的焓变。即：Qp= H Qp0为吸热反应，Qp0为放热反应 当H 0时，为吸热反应。 当H 0时，为放热反应。,当H为“”（ H0）时，为放热反应,当H为“”（ H0）时，为吸热反应,与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？ 正确书写热化学方程式应注意哪几点？,交流研讨,下列方程式属于热化学方程式：,意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化， 也表明了化学反应中的能量变化。,1.定义：可表示参加反应物质的量和反应热的关系的方程式，叫做热化学方程式。 2.写法： 1)热化学方程式要注明反应的温度、压强（298 K,101 kPa时不写）一般不写其他反应条件；不标明生成沉淀或气体符号。 2)要注明反应物和生成物的聚集状态，常用s、l、g表示固体、液体、气体。,三、热化学方程式,3) H后要注明反应温度，H的单位为Jmol-1或KJmol-1 4)H的值必须与方程式的化学计量数对应。计量数加倍时， H也要加倍。当反应逆向进行时， 其H与正反应的数值相等，符号相反。 5)方程式中的化学计量数以“mol”为单位，不表示分子数，因此可以是整数，也可以是小数或分数。 6) 可逆反应的H表明的是完全反应时的数据。,例 题,1、当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应 生成2mol气态HCl，放出184.6KJ的热 量，请写出该反应的热化学方程式。,H2(g) + Cl2(g) =2HCl(g) H =-184.6KJ/mol,A,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）1/2O2（g）；H242kJmol1 B. 2H2（g）O2（g）2H2O（l）；H484kJmol1 C. H2（g）1/2O2（g）H2O（g）；H242kJmol1 D. 2H2（g）O2（g）2H2O（g）；H484kJmol1,课堂练习,2、已知在25、101kPa下，1g C8H18(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)+25/2O2(g)=8CO2(g) +9H2O(g) H= - 48.40kJmol -1 B、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l) H= - 5518kJmol -1 C、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l) H= + 5518kJmol -1 D、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l) H= - 48.40kJmol -1,B,四、反应焓变的计算,（一）、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。,C（s）+ O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的H无法直接测得，请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案计算该反应的H。,提示（1) C(s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5 kJ/mol (2) CO(g) + O2(g) = CO2(g) H3=-283.0 kJ/mol,H1= H2+ H3 H2 = H1- H3 = -393.5 kJ/mol -(-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol C (s) + O2 (g) = CO(g) H=-110.5 kJ/mol,（二）、反应热的计算,有关热化学方程式的计算 【例1】25、101kPa时，使1.0 g钠与足量的氯气反应，生成氯钠晶体并放出17.87 kJ的热量，求生成1 mol氯化钠的反应热。,【解】Na(g) + Cl2(g) = NaCl(s) Q=17.87 kJ / 1g 23 g / mol = 411 kJ / mol 答：生成1 mol NaCl时放出热量411 kJ。,应用盖斯定律的计算 【例2】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 (l),【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 - H1 H =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,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) = 3/2 N2(g) +2 H2O(l) H =-622kJ/mol ( 68kJ/mol )/2 =-656kJ/mol,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,比较反应热数据可知,1mol H2和1mol CO完全燃烧放出的热量之和比1mol C (s)完全燃烧放出的热量（ ）。,多,甲同学据此认为“煤炭燃烧时加少量水可以使煤炭燃烧时放出更多的热量”。 乙同学根据盖斯定律通过计算，认为“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤放出的热量一样多”。 你的观点呢？ 乙同学是怎样计算的？你能重现乙的计算过程吗？,乙同学的计算过程： C (s) + H2O(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) H1 C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) H2=131.5kJ/mol H2(g) + O2(g) = H2O(g) H3=-242.0kJ/mol CO(g) + O2(g) = CO2(g) H4=-283.0kJ/mol 则有： H1 = H2+H3+ H4,
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