高中化學 1.1《化學反應的熱效應》課件 魯科版選修4.ppt

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第6章化學反應與能量轉化第1節(jié)化學反應的熱效應,一、化學反應的反應熱與焓變1.反應熱和焓變(1)反應熱是化學反應中___________的熱量;(2)焓變是_________的總焓與_______的總焓之差,在恒壓條件下,如果反應中物質的能量變化全部轉化成熱能,焓變等于反應熱;(3)化學反應的反應熱用一定條件下的焓變表示,符號為ΔH,單位為_________。,放出或吸收,反應產物,反應物,kJmol-1,2.吸熱反應與放熱反應(1)從能量高低角度理解:,對于放熱反應:反應物的總能量=_______________+放出的熱量;對于吸熱反應:反應物的總能量=_______________-吸收的熱量,生成物的總能量,生成物的總能量,(2)從化學鍵角度理解:,放熱,吸熱,如1molH2分子斷裂開H—H鍵需要吸收436kJ的能量;1molCl2分子斷裂開Cl—Cl鍵需要吸收243kJ的能量,形成1molH—Cl鍵放出431kJ的能量,則反應H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)放出的熱量為_______。,183kJ,二、中和反應反應熱的測定——“一、一、三”1.一種儀器——量熱計,測定反應前后溶液的溫度,使反應充分進行、體系的溫度均勻,保溫作用,反應容器,2.一個原理——計算公式Q=__________。其中C表示溶液及量熱計的_____,T1、T2分別表示__________________________。3.三個注意事項(1)碎泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是_________,減少實驗過程中的熱量損失。(2)為保證酸完全中和,采取的措施是_________。(3)為使測得的數(shù)據(jù)盡可能無誤差,應采用能生成可溶性鹽的稀強酸與稀強堿。,-C(T2-T1),熱容,反應前和反,應后體系的溫度,保溫隔熱,堿稍過量,三、熱化學方程式1.熱化學方程式表示_________________和_______的關系的化學方程式。2.意義熱化學方程式不僅能夠表明化學反應中的物質變化,也能表明化學反應中的_____變化。如2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH=-571.6kJmol-1:表示在25℃、101kPa條件下,______________________________________________________________________。,參加反應物質的量,反應熱,2molH2(g)和1molO2(g)完全,反應生成2molH2O(l)時釋放571.6kJ的能量,能量,四、蓋斯定律1.內容不管化學反應是一步完成或分幾步完成,其反應焓變是_______。2.應用化學反應的反應熱只與始態(tài)和終態(tài)有關,而與反應途徑無關,利用蓋斯定律可以間接計算某些反應的反應熱。如:由反應物A生成產物B可以設計如下兩條途徑:則ΔH、ΔH1、ΔH2的關系可以表示為________________。,一樣的,ΔH=ΔH1+ΔH2,五、能源,不可,可再,生,【思考辨析】1.伴隨著能量變化的物質變化都是化學變化。()【分析】如物質在三態(tài)變化中涉及能量變化,但是不屬于化學變化。2.熱化學方程式中,物質的化學計量數(shù)只代表物質的量,不代表分子個數(shù)。()【分析】表示化學反應的焓變時,反應物是以摩爾為單位進行計算的,而不是以分子個數(shù),所以熱化學方程式中各物質的化學計量數(shù)只能代表物質的量,不能代表物質的分子個數(shù)。,,√,3.同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同。()【分析】化學反應的焓變是反應物的總能量與生成物的總能量的差值,溫度和壓強相同時,與其他反應條件無關。同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)的反應條件不會影響ΔH的值。4.在稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)ΔH=-57.3kJmol-1,若將含0.5molH2SO4的濃硫酸與含1molNaOH的溶液混合,放出的熱量大于57.3kJ。()【分析】因為濃硫酸在稀釋時還要放出一部分熱量。,,√,5.化學變化中的能量變化都是化學能和熱能間的相互轉化。()【分析】化學反應中的能量變化也有化學能與光能或電能間的相互轉化。6.若已知相同條件下反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH1,反應2SO2(s)+O2(g)2SO3(g)ΔH2,則ΔH1>ΔH2。()【分析】SO2和O2反應生成SO3的反應是放熱反應,焓變?yōu)樨撝?氣態(tài)SO2反應時比固態(tài)SO2放出的熱量多,ΔH小,ΔH10,則金剛石不如石墨穩(wěn)定C.已知中和熱為ΔH=-57.4kJmol-1,則稀醋酸和稀NaOH溶液反應的熱化學方程式為:CH3COOH(aq)+NaOH(aq)====CH3COONa(aq)+H2O(l)ΔH=-57.4kJmol-1D.已知2C(s)+2O2(g)====2CO2(g)ΔH1;2C(s)+O2(g)====2CO(g)ΔH2,則ΔH1>ΔH2,【解題指南】解答本題應該注意下面3點:(1)燃燒熱需注意可燃物為1mol,產物中H2O為液態(tài)。(2)弱酸或弱堿電離過程中吸熱,中和熱數(shù)值減小。(3)等量可燃物完全燃燒放出的熱量大于不完全燃燒放出的熱量。,【解析】選B。2gH2為1mol,而方程式中是2molH2反應,反應熱數(shù)值不對,H2燃燒是放熱反應,ΔH應為負值,符號不對,A錯;能量越低越穩(wěn)定,金剛石能量比石墨高,故石墨穩(wěn)定,B對;醋酸電離吸熱,反應放出的熱量值小于57.4,C錯;C完全燃燒放出的熱量大于不完全燃燒放出的熱量,但是ΔH為負值,故ΔH1<ΔH2,D錯。,【變式訓練】已知:101kPa時1mol辛烷燃燒生成液態(tài)水時放出熱量為5518kJ;強酸和強堿在稀溶液中發(fā)生反應生成1molH2O時放出的熱量為57.3kJ,則下列熱化學方程式的書寫正確的是()①2C8H18(l)+25O2(g)====16CO2(g)+18H2O(g)ΔH=-11036kJmol-1②2C8H18(l)+25O2(g)====16CO2(g)+18H2O(l)ΔH=-11036kJmol-1③H++OH-====H2OΔH=-57.3kJmol-1④2NaOH(aq)+H2SO4(aq)====Na2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=-114.6kJmol-1A.①③B.②③C.②④D.只有②,【解析】選C。判斷熱化學方程式的書寫時,要注意狀態(tài)、ΔH單位、符號以及數(shù)值是否與前面的化學計量數(shù)相對應。①錯在水的狀態(tài),應為液態(tài);③錯在沒有標出是在水溶液中的反應,正確的為H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)ΔH=-57.3kJmol-1。,考點2反應焓變的計算,1.利用熱化學方程式進行有關計算根據(jù)已知的熱化學方程式和已知的反應物或生成物的物質的量或反應吸收或放出的熱量,可以把反應熱當作“產物”,計算反應放出或吸收的熱量。2.根據(jù)計算書寫熱化學方程式根據(jù)一定量的反應物或生成物的量計算出反應放出或吸收的熱量,換算成1mol反應物或生成物的熱效應,書寫熱化學方程式。,3.根據(jù)舊鍵斷裂和新鍵形成過程中的能量差進行計算如H2與Cl2燃燒生成HCl的反應,H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g),斷裂舊鍵吸收的總能量為679kJmol-1,新鍵形成過程中釋放的總能量為862kJmol-1,故該反應的反應熱ΔH=679kJmol-1-862kJmol-1=-183kJmol-1。4.利用蓋斯定律計算參照目標熱化學方程式,結合原熱化學方程式進行合理“變形”,如熱化學方程式顛倒、乘除某一個數(shù),然后將它們相加、減,得到目標熱化學方程式,求出目標熱化學方程式的ΔH與原熱化學方程式的ΔH之間的換算關系。,如已知下列反應的反應熱:①CH3COOH(l)+2O2(g)====2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-870.3kJmol-1②C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH=-393.5kJmol-1③H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH=-285.8kJmol-1,②2+③2-①得反應2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l)的ΔH=-488.3kJmol-1。,5.根據(jù)熱化學方程式計算反應熱與化學方程式反應物分子式的化學計量數(shù)成正比。可依據(jù)熱化學方程式計算一定量物質完全反應時熱量的變化。,【高考警示】在進行有關反應熱的計算時常見失誤點有:(1)根據(jù)已知的熱化學方程式進行計算時,要清楚已知熱化學方程式的化學計量數(shù)表示的物質的量與已知物質的量之間的比例關系,然后進行計算。(2)根據(jù)化學鍵斷裂和形成過程中的能量變化計算反應熱時,須注意斷鍵和成鍵的總數(shù),必須是斷鍵和成鍵時吸收或放出的總能量。(3)當熱化學方程式乘、除某一個數(shù)時,ΔH也應乘、除某一個相同的數(shù);方程式間進行加減運算時,ΔH也同樣要進行加減運算,且要帶“+”“-”符號,即把ΔH看作一個整體進行運算。,【典例2】(2014南平模擬)科學家已獲得了極具理論研究意義的N4分子,其結構為正四面體(如圖所示),與白磷分子相似。氣態(tài)時,已知斷裂1molN—N鍵吸收193kJ熱量,斷裂1molN≡N鍵吸收941kJ熱量,則()A.N4與N2互稱為同位素B.1molN4氣體轉化為N2時要吸收748kJ能量C.N4是N2的同系物D.1molN4氣體轉化為N2時要放出724kJ能量,【解題指南】解答本題要注意以下兩點:(1)注意N4的分子結構,1個分子中含有6個氮氮單鍵。(2)注意反應熱必須是斷鍵或成鍵時對應的總能量。,【解析】選D。由題意知,N4和N2是氮元素的兩種不同單質,二者互為同素異形體,A、C錯;由化學鍵及N4的結構知,N4分子轉化為N2時,1molN4斷裂6molN—N鍵,故ΔH=1936kJmol-1-9412kJmol-1=-724kJmol-1。故1molN4氣體轉化為N2時要放出724kJ能量,故B項錯,D項正確。,【變式訓練】已知H2(g)+Br2(l)====2HBr(g)ΔH=-72kJmol-1,蒸發(fā)1molBr2(l)需要吸收的能量為30kJ,其他數(shù)據(jù)如下表,則表中a為(),A.404B.260C.230D.200,【解析】選D。1molH2(g)與1molBr2(g)完全反應生成2molHBr(g)的ΔH1=-(3692-436-a)=-(302-a)kJmol-1,則ΔH=ΔH2+ΔH1,即-72kJmol-1=+30kJmol-1+[-(302-a)kJmol-1]=30kJmol-1-302kJmol-1+akJmol-1,則a=200。,【典例3】(2013渭南模擬)(1)由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高溫下制備黃磷(P4)的熱化學方程式為:4Ca5(PO4)3F(s)+21SiO2(s)+30C(s)====3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g)ΔH,已知相同條件下:4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)====6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g)ΔH12Ca3(PO4)2(s)+10C(s)====P4(g)+6CaO(s)+10CO(g)ΔH2SiO2(s)+CaO(s)====CaSiO3(s)ΔH3則ΔH=(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。,(2)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷電路板金屬粉末中的銅。已知:①Cu(s)+2H+(aq)====Cu2+(aq)+H2(g)ΔH1=+64.39kJmol-1②2H2O2(l)====2H2O(l)+O2(g)ΔH2=-196.46kJmol-1③H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH3=-285.84kJmol-1在H2SO4溶液中,Cu與H2O2反應生成Cu2+和H2O的熱化學方程式為___________________。,【解題指南】解答本題時,應注意蓋斯定律在運用過程中的3個要點:(1)當反應式乘以或除以某數(shù)時,ΔH也應乘以或除以某數(shù)。(2)反應式進行加減運算時,ΔH也同樣要進行加減運算,且要帶“+”“-”符號。(3)當設計的反應逆向進行時,其反應熱與正反應的反應熱數(shù)值相等,符號相反。,【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律知ΔH=ΔH1+3ΔH2+18ΔH3。(2)由熱化學方程式①+②+③得:Cu(s)+2H+(aq)+H2O2(l)====Cu2+(aq)+2H2O(l)ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+64.39kJmol-1+(-196.46kJmol-1)+(-285.84kJmol-1)=-319.68kJmol-1。答案:(1)ΔH1+3ΔH2+18ΔH3(2)Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)====Cu2+(aq)+2H2O(l)ΔH=-319.68kJmol-1,【變式訓練】(2014泉州模擬)已知反應:①H2(g)+O2(g)====H2O(g)ΔH1②N2(g)+O2(g)====NO2(g)ΔH2③N2(g)+H2(g)====NH3(g)ΔH3則反應2NH3(g)+O2(g)====2NO2(g)+3H2O(g)的ΔH等于()A.2ΔH1+2ΔH2-2ΔH3B.ΔH1+ΔH2-ΔH3C.3ΔH1+2ΔH2+2ΔH3D.3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3,【解析】選D。根據(jù)目標反應2NH3(g)+O2(g)====2NO2(g)+3H2O(g)可知,由題給三個反應3①+2②-2③即得上述反應,故目標反應的ΔH=3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3。,【備選考點】化學反應放出或吸收熱量大小的比較(1)同一反應生成物狀態(tài)不同時:A(g)+B(g)====C(g)ΔH1|ΔH1|。,(2)同一反應反應物狀態(tài)不同時:S(g)+O2(g)====SO2(g)ΔH1<0S(s)+O2(g)====SO2(g)ΔH2|ΔH2|。,(3)兩個有聯(lián)系的不同反應:C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH1<0C(s)+1/2O2(g)====CO(g)ΔH2|ΔH2|。,【高考警示】(1)在比較兩個反應的反應熱大小時,可以采用作圖法把反應物和生成物能量的相對高低表示出來,使結果一目了然,不易出錯。(2)要注意比較的是放出熱量的多少,還是反應熱(ΔH)的大小,當為放熱反應時,二者比較結果恰好相反。,【典例1】有以下四個熱化學方程式①H2(g)+O2(g)====H2O(g)ΔH1=akJmol-1②2H2(g)+O2(g)====2H2O(g)ΔH2=bkJmol-1③H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH3=ckJmol-1④2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH4=dkJmol-1下列關系式中正確的是()A.ad>0C.2a=b0,【解析】選C。H2在O2中燃燒為放熱反應,所以a、b、c、d都小于0,B、D均不正確;比較①②兩個方程式可知,2a=bc,故A錯。,【典例2】下列各組熱化學方程式中,化學反應的ΔH前者大于后者的是()①C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH1C(s)+O2(g)====CO(g)ΔH2②S(s)+O2(g)====SO2(g)ΔH3S(g)+O2(g)====SO2(g)ΔH4③H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH52H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH6④CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)ΔH7CaO(s)+H2O(l)====Ca(OH)2(s)ΔH8A.①B.④C.②③④D.①②③,【解析】選C。①中,ΔH均為負值,ΔH1ΔH4;③由于反應式中的計量數(shù)不同,由于反應放熱,ΔHΔH6;④中前一反應ΔH>0,后一反應ΔHΔH8,故②③④均符合題意。,