2018年高中化學 第1章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 1.1 化學反應的熱效應課件5 魯科版選修4.ppt

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1、第一章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第1節(jié) 化學反應的熱效應,第一課時,思考幾乎所有的化學反應都伴隨著能量的釋放或吸收，這是為什么呢？,1、從化學鍵角度； 2、從物質(zhì)所具有的能量角度。,E1 E2,E1 E2,吸熱反應,放熱反應,化學鍵,反應物總能量 生成物總能量,是放熱反應,反應物總能量 < 生成物總能量,是吸熱反應,物質(zhì)總能量,整理,一、化學反應的反應熱,1、定義：當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此溫度下的熱效應，簡稱為反應熱。,2、符號：用Q表示 Q0，表示吸熱；,3、單位：J/mol或kJ/mol,4、測量工具：許多化學反應的反應熱可以直接測量，其測量儀器叫

2、做量熱計,如何求算一個體系放出或吸收的熱量呢？ Q= - C(T2 -T1)- C0m(T2-T1) C熱容，當物質(zhì)吸收熱量溫度升高時，溫度每升高1K所吸收的熱量，稱為該物質(zhì)的熱容； C0比熱容，單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容； T熱力學溫度，也叫開爾文溫度， 單位為k，T(k)=t(0c)+273.15,,1、儀器：,2、藥品：,量熱計、量筒（100ml）、溫度計、燒杯（250ml）,1.0mol/L的鹽酸 1.0mol/L的NaOH溶液 1.0mol/L的鹽酸 1.0mol/L的KOH溶液 1.0mol/L的硝酸 1.0mol/L的NaOH溶液,活動探究,測定中和反應的反應熱,簡易量熱計示意圖,

3、3、測定中和反應的反應熱 a、量取一定體積的稀鹽酸加入 中，記錄 T1。 b、量取一定體積的稀堿溶液加入 中，使得溫度與T1 。 c、快速將堿液倒入 中，蓋好杯蓋，勻速攪拌，記錄 T2。,量熱計,燒杯,量熱計,最高溫度,,初始溫度,相同,結(jié)論探究：,以上三組溶液中所發(fā)生的反應均為： H+(aq) + OH(aq) = H2O(l)， 由于三次實驗中所用溶液的體積相同，溶液中H+和OH的濃度也是相同的，反應溫度又一樣。因此三個反應的反應熱也是相同的。 三個中和反應都是在室溫下進行的。,實驗結(jié)論：,所測得的上述三個中和反應的反應熱相同,為保證測定結(jié)果的準確性，在測定過程中

4、應注意：,（1）為了使中和反應進行完全，可以讓酸或堿 略稍過量。 （2）為了使測得的中和熱更準確，所用酸和堿 的濃度宜小不宜大。 （3）宜使用有0.1刻度的溫度計。 （4）記錄最高溫度。 （5）反應熱的計算式做了以下處理： a、忽略量熱計的熱容； b、認為稀溶液與水的比熱相同； c、認為熱容不隨溫度的變化而變化。,（1）定義：在稀溶液中，（強）酸跟（強）堿發(fā)生中和反應，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。 （2）中和熱的表示： H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1) H=-57.3kJmol （3）要點： 、條件：稀溶液 、反應物： （強）酸與（強）堿。中和熱不包括 離子在水

5、溶液中的生成熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨 的熱效應 、生成1mol水。中和反應的實質(zhì)是H+和OH-化合生成H20，若離子反應過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應熱也不在中和熱之內(nèi) 、放出的熱量：57.3kJ/mol,重要的反應熱中和熱,重要的反應熱燃燒熱,1.概念：,在101kPa時，1mol物質(zhì)完全燃燒生成 穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做 該物質(zhì)的燃燒熱,,,,2.單位：,kJ/mol,(1)燃燒的物質(zhì)必須為:1mol (2)完全燃燒是指物質(zhì)中下列元素完全轉(zhuǎn)變成對應的物質(zhì)：CCO2，HH2O(l)，SSO2等。 (3)燃燒熱通常由實驗測得,3.注意：,,4.表示的意義：,例如:C的燃燒熱為393

6、.5kJmol (敘述燃燒熱時，用正值),表示: 在101kPa時1molC完全燃燒放出393.5kJ的熱量。, 燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒放出的熱量來定義的，因此在書寫它的熱化學方程式時，應以燃燒1mol物質(zhì)為標準來配平其余物質(zhì)的系數(shù)。例如： C8H18(g)+25/2O2（g） 8CO2（g）十 9H2O(l)； H5518kJmol C8H18的燃燒熱為5518kJmol。,討論：燃燒熱與中和熱比較,,,101kPa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量; 不同物質(zhì)，燃燒熱不同,在稀溶液中，強酸與強堿反應生成1mol水時放出的熱量；不同強酸強堿的中和熱大致相同，約為57

7、.3kJ/mol,1mol,CCO2 HH2O(l) NN2 SSO2等。,生成的水為1mol,放熱反應,Q0單位：kJ/mol,不一定是1mol,講燃燒熱或中和熱的大小：不帶“-”號,熱值：1g物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量。,,1、下列熱化學反應的描述中正確的是 AHCl和NaOH反應的中和熱H57.3kJ/mol， 則H2SO4和Ca(OH)2反應的中和熱 H2(57.3)kJ/mol BCO(g)的燃燒熱是283.0kJ/mol， 則2CO2(g) 2CO(g)O2(g) 反應的H2283.0kJ/mol C需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 D1mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧

8、化碳 所放出的熱量是甲烷燃燒熱,,2、下列說法正確的是 A.在101kPa時，1mol物質(zhì)完全燃燒時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱 B. 酸和堿發(fā)生中和反應生成1mol水，這時的反應熱叫中和熱 C. 燃燒熱或中和熱是反應熱的種類之一 D. 在稀溶液中，1mol CH3COOH和1mol NaOH完全中和時放出的熱量為57.3kJ,,第二課時,化學反應的熱效應,二、化學反應的焓變,物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì),1、“焓”是用于描述物質(zhì)所具有的能量的物理量，H,2、反應焓變：在恒溫、恒壓下，如果不做非體積功（即沒有轉(zhuǎn)化為電能、光能等其他形式的能），化學反應過程中吸收或放出的熱量(QP)稱為

9、反應的焓變(H)。即：Qp= H H=H(反應產(chǎn)物)-H(反應物),H 0，反應為吸熱反應；H0，反應放熱。,單位：kJ/mol,【交流與討論】,化學反應中為什么會有能量的變化？,宏觀：,反應物和生成物所具有的能量不同.,微觀：,舊的化學鍵斷裂時所吸收的能量與新的化學鍵形成時所放出的能量不同.,放熱反應： 吸熱反應：,H0或 H為“”,H0 或H為“”,放熱,H0,H生成物能量反應物能量,吸熱,H0,反應熱的計算：,Q= 679kJ 862kJ = 183kJ,H反應物總鍵能生成物總鍵能,放熱反應與吸熱反應的比較,鍵能越大，能量越低，越穩(wěn)定.（全解第6頁）,熱化學方程式: 1、概念：能

10、夠把一個化學反應中物質(zhì)的變化和反應的焓變同時表示出來的化學方程式叫做熱化學方程式。,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H(298K)= 184.6 kJ/mol,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H(298K)=890.3 kJ/mol,NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H(298K)=57.3 kJ/mol,物質(zhì)變化,能量變化,2、寫法：全解第4頁 1)熱化學方程式要注明反應的溫度、壓強 （298 K,101 kPa時不寫）一般不寫其他反應條件；不標明生成沉淀或氣體符號。 2)要注明反應物和生成物的聚集狀態(tài)，常用s、l、g、

11、aq(表示固體、液體、氣體、溶液。,H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H1= 285.8 kJmol-1,2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H2= 571.6 kJmol-1,3)H的值必須與方程式的化學計量數(shù)對應。計量數(shù)加倍時，H也要加倍。當反應逆向進行時，其H與正反應的數(shù)值相等，符號相反。 4)方程式中的化學計量數(shù)以“mol”為單位，不表示分子數(shù)，因此可以是整數(shù)，也可以是小數(shù)或分數(shù)。 5) 可逆反應的H表明的是完全反應時的數(shù)據(jù)。,方法：一看化學方程式是否正確；（全解第六頁） 二看狀態(tài)是否標明； 三看反應熱的符號是否正確； 四看反應熱數(shù)值與化學計量數(shù)是否

12、對應。,例 題,1、1molN2(g)與適量O2(g)反應生成NO (g)，需吸收68kJ的熱量； 2、2molCu(s)與適量O2(g)反應生成CuO(s)，放出314kJ熱量；,N2(g)+O2(g)=2NO (g) H =+ 68KJ/mol,2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H =-314KJ/mol,3、1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6KJ的熱量,H2(g) + Cl2(g) =2HCl(g) H =-184.6KJ/mol,練一練,、在同溫同壓下，下列各組熱化學方程式中，請比較H1 H2的大小 A、 H2(g)+Cl2(g)

13、=2HCl(g) H1 H2(g)+ Cl2(g)=HCl(g) H2 B、C(s)+1/2O2(g)=CO (g) H1 C(s)+O2(g)=CO2 (g) H2 C、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H2 D、 S(g)+O2(g)=SO2 (g) H1 S(s)+O2(g)=SO2 (g) H2,同一反應，生成物聚集狀態(tài)不同時，生成固體放出的熱量多；反應物聚集狀態(tài)不同 時，氣體反應物放出的熱量多。,、已知在1105Pa，298K條件下，2mol氫氣 燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，下列熱化

14、學方程式正確的是,A、H2O(g)H2(g)+ O2(g) H+242 kJmol-1 B、2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H484kJmol-1 C、H2(g)+ O2(g)H2O(g) H+242 kJmol-1 D、2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H+484 kJmol-1,,3、已知在298K、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃燒生 成二氧化碳和液態(tài)水時放出48.40kJ 熱量。表示 上述反應的熱化學方程式正確的是( ) 全解第4頁 A、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g) +9H2O(g) H= - 48.40 kJmol -1

15、 B、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l) H= - 5518 kJmol -1 C、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l) H= + 5518 kJmol -1 D、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l) H= - 48.40 kJmol -1,B,3、298K時，1molC燃燒生成CO2放出熱量393.5KJ,4、298K時，1mol碳酸鈣受熱分解吸收熱量178.2KJ,寫出熱化學方程式,1、298K時，13克C2H2 （g）完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O時，放出659KJ的

16、熱量,2、2.3克某液態(tài)有機物和一定量的氧氣混合點燃， 恰好完全燃燒，生成2.7克水和2.24升二氧化碳 （標準狀況）并放出68.35KJ熱量,4、已知 (1)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol (2)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol (3)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol (4)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol 則a、b、c、d的關(guān)系正確的是 。 A、ad0 C、2a=

17、b0,C,第三課時,化學反應的熱效應,三、反應熱的計算,（一）、蓋斯定律,不管化學反應是一步完成還是分幾步完成，其反應焓變是相同的。 化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)。,蓋斯定律？,不管化學反應是分一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。 化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)。,Q = Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5,【例】試利用298K時下述反應焓變的實驗數(shù)據(jù)，計算在此溫度下 C(s，石墨) + O2(g) = CO(g)的反應焓變。 C(s，石墨) + O2(g) = CO2(g) H = -

18、393.5kJ/mol CO(g) + O2(g) = CO2(g) H = -283.0kJ/mol,體會蓋斯定律,H3=H1H2 =393.5kJ/mol(283.0kJ/mol) =110.5kJ/mol,C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H =-110.5 kJ/mol, 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, + = 則 H1 + H2 =H3 所以， H1 =H3- H2

19、 =393.5kJ/mol（ 283.0kJ/mol） =110.5kJ/mol,應用了什么規(guī)律？,,,若一個化學方程式可由另外幾個化學方程式相加減而得到，則該化學反應的焓變即為這幾個化學反應焓變的代數(shù)和。,CO(g)+1/2O2(g),C(s)+O2(g),CO2(g),,,,C(s)+1/2O2(g)==CO(g) H1？,CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g) H2-283.0 kJ/mol,C(s)+O2(g)==CO2(g) H3-393.5 kJ/mol,,+),,,H1 + H2 = H3,H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol

20、(-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol,因為有些反應進行得很慢,有些反應不容易直接發(fā)生,有些反應的產(chǎn)品不純(有副反應發(fā)生),這給測定反應焓變造成了困難.此時如果應用蓋斯定律,就可以間接地把它們的反應焓變計算出來.,蓋斯定律的應用,關(guān)鍵：目標方程式的“四則運算式”的導出。,方法：寫出目標方程式確定“過渡物質(zhì)”（要消去的物質(zhì)） 然后用消元法逐一消去“過渡物質(zhì)”，導出“四則運算式”。,下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？為什么？,H2(g)+1/2O2(g) = H2O (g) H1241.8kJ/mol,,,,H2(g)+1/2O2(g) = H2O (l) HH1 H2

21、285.8kJ/mol,實例2,（二）、反應熱的計算,有關(guān)熱化學方程式的計算 【例1】25、101kPa時，使1.0 g鈉與足量的氯氣反應，生成氯鈉晶體并放出17.87 kJ的熱量，求生成1 mol氯化鈉的反應熱。,【解】Na(g) + Cl2(g) == NaCl(s) Q=17.87 kJ / 1g 23 g / mol = 411 kJ / mol 答：生成1 mol NaCl時放出熱量411 kJ。,3、 1g 硫粉在氧氣中充分燃燒放出 9.36kJ熱量，寫出硫燃燒的熱化學方程式。,4、 4g CO在氧氣中燃燒生成CO2，放出 9. 6kJ熱量，寫出CO燃燒的熱化學方程式。,S(s)

22、+O2(g)=SO2(g ) H =-299.52kJ/mol,2CO (g)+O2(g)=2CO(g) H =-134.4kJ/mol,應用蓋斯定律的計算 【例3】已知下列反應的反應熱為 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 試計算下述反應的反應熱： 2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) == CH3COOH (l),【解】分析

23、各方程式的關(guān)系，知 將方程式按2 + - 組合得上述反應方程式 即：H = 2H 2 + H3 - H1 H =2(-393.5kJ/mol) + (-285.8kJ/mol) -(-870.3kJ/mol) = - 488.3kJ/mol 答：反應2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) == CH3COOH (l) 反應熱為- 488.3kJ/mol,思考：參考書中數(shù)據(jù)，用蓋斯定律，寫出石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學方程式。,已知： C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) H1=393.5kJ/mol C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g) H2=395.0kJ/mol,所

24、以， - 得： C(石墨，s)= C(金剛石，s) H=+1.5 kJ/mol,或者 CO2(g)=C(金剛石，s)+O2(g) H3=+395.0kJ/mol,所以， + 得： C(石墨，s)= C(金剛石，s) H=+1.5 kJ/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 火箭發(fā)射時用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化劑，反應生成N2和H2O(l)，寫出該反應的熱化學方程式。,練習1,

25、N2H4(l) + NO2 (g) = 3/2 N2(g) +2 H2O(l) H =-622kJ/mol ( 68kJ/mol )/2 =-656kJ/mol,將焦炭轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要反應為: 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 寫出制取水煤氣的熱化學方程式.,練習2,C (s) + H2O(g) = CO(g) + H

26、2(g) H=131.5kJ/mol,【小結(jié)】書寫熱化學方程式注意事項: （1）要注明測定反應熱時的溫度、壓強，不注明則指:298K ， 1.01105Pa 。 （2）反應物和生成物要標明其聚集狀態(tài)，用g、l、s分別代表氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。 （3）熱化學方程式中各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，只表示物質(zhì)的量，因此可以是整數(shù)也可以是分數(shù)。 （4）對同一反應，當化學計量數(shù)不同時，其H 也不同，即H 的值與化學計量數(shù)成正比。,（5）注明H 的正、負及數(shù)值、單位，用空格與方程式隔開。,、熱化學方程式表示的意義,（1）表示什么物質(zhì)參加反應，結(jié)果生成什么物質(zhì),（2）反應物和生成物之間的質(zhì)量比、物質(zhì)的量比,（3）反應物完全變成生成物后所放出或吸收的熱量。,質(zhì)量能,H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H(298K)= 241.8 kJmol-1,心花怒放！,