高中化学 1.1化学反应中的热效应课件 苏教版选修4.ppt

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 H0 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 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 H 0 吸热 H 0 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 3kJ 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 H2O g H2 g O2 g H 242kJ mol 1B 2H2 g O2 g 2H2O l H 484kJ mol 1C H2 g O2 g H2O g H 242kJ mol 1D 2H2 g O2 g 2H2O g H 484kJ mol 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 40kJ mol 1B C8H18 l O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ mol 1C C8H18 l O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ mol 1D C8H18 l O2 g 8CO2 g 9H2O l H 48 40kJ mol 1 B 16 3 已知 1 H2 g 1 2O2 g H2O g H1 akJ mol 2 2H2 g O2 g 2H2O g H2 bkJ mol 3 H2 g 1 2O2 g H2O l H3 ckJ mol 4 2H2 g O2 g 2H2O l H4 dkJ mol则a b c d的关系正确的是 A ad 0C 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 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol H2 H3 H1 H3 H1 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ 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 3kJ mol C s O2 g CO2 g H2 393 5kJ mol H2 g O2 g H2O l H3 285 8kJ 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 H2 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 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 mol 所以 得 C 石墨 s C 金刚石 s H 1 5kJ 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 5kJ mol 27 已知 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 68kJ molN2H4 l O2 g N2 g 2H2O 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 2N2 g 2H2O 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 2H2 g O2 f 2H2O l H 571 6kJ mol C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2220kJ 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 C3H8 n H2 n C3H8 3 75 1 25 3 1 3 求混合物的组成 x 3 75mol y 1 25mol 已知 C s O2 g CO2 g H 393 5kJ molH2 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 25B 12 2 75C 1 1D 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 H 285 8kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g H 283 0kJ molC8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ molCH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O 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 H2 g B CO g C C8H18 l D CH4 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T2 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 中和热 38 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 C CO2 H H2O l S SO2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 C8H18 g 25 2O2 g 8CO2 g 十9H2O l H 5518kJ molC8H18的燃烧热为5518kJ mol 40 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 C CO2H H2O l S SO2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 molB CO g 的燃烧热是283 0kJ mol 则2CO2 g 2CO g O2 g 反应的 H 2 283 0kJ molC 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 1molCH3COOH和1molNaOH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 H2 g O2 g H2O g H 298K 241 8kJ mol 1