鲁科-化学反应原理-第1节 化学反应的热效应.ppt

第一章化学反应与能量转化,第1节 化学反应的热效应,厦门市启悟中学 高二化学备课组,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？,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？,3、反应热的单位是什么,简易量热计,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,原理：Q=C(T2T1)=cm(T2T1),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250mL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。,实验记录,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。,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,下列变化中，属于吸热反应的是( ) A、氮气与氢气合成氨 B、酸碱中和 C、二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫 D、焦炭与高温水蒸气反应,下列变化中，属于放热反应的是( ) A、Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应 B、点燃的镁条在二氧化碳中继续燃烧 C、灼热的碳与二氧化碳的反应 D、氯化铝的水解,二、化学反应的焓变,物质所具有的能量是物质固有的性质,“焓”是用于描述物质所具有的能量的物理量， 符号：H,反应焓变：反应产物的总焓与反应物的总焓之差 符号：H H=H(反应产物)-H(反应物),H 0，反应为吸热反应；H0，反应放热。,单位：kJ/mol,能量,反应产物,反应物,焓,H0,反应吸热,反应产物,反应物,焓,H0,反应放热,反应中为什么会有能量的变化？,微观：断键，成键作用；,宏观：能量守恒作用,旧键断裂 新键生成,水由高处向低处流要释放能量 （势能转换为动能）,将水由低处抽向高处需提供能量 （电能转换为机械能，再转换为势能）,反应物的总能量高,生成物的总能量低,生成物的总能量高,反应物的总能量低,放热反应,吸热反应,反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量,生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量,化学反应的过程，可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程！,观察:,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吗？,把1molH2拆开为2molH原子，吸热436kJ,把1molCl2拆开为2molCl原子，吸热243kJ,2molH与2molCl结合为2molHCl分子，放热2431kJ,共吸热679kJ,共放热862kJ,共放热183kJ,1molH2与1molCl2反应生成2molHCl，同时释放183kJ热量。,H =（反应物总键能）（生成物总键能）,H =（436+243）kJ/mol2431kJ/mol =183kJ/mol,反应物分子断键时吸收的能量,从微观角度去考虑：,反应物分子断键时吸收的能量,放热反应,生成物分子成键时释放的能量,吸热反应,生成物分子成键时释放的能量,热化学方程式: 1、概念：能够把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来的化学方程式叫做热化学方程式。,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,H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H(298K)= 285.8 kJmol-1,2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H(298K)= 571.6 kJmol-1,1mol,285.8 kJ,2mol,571.6 kJ,固态,液态,吸热,气态,吸热,吸热,2、书写热化学方程式应注意以下几点 教材第7页,H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H(298K)= 285.8 kJmol-1,H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H(298K)= 241.8 kJmol-1,H2O(l) =H2O(g) H(298K)= 44 kJmol-1,H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H1= 285.8 kJmol-1,2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H2= 571.6 kJmol-1,H2,H1,=,2,H的表示： 热化学方程式中的H的“”与“”一定要注明， “”代表吸热， “”代表放热 无论热化学方程式中化学计量数为多少，H的单位总是KJmol-1，但H的数值与反应式中的系数成比例,、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)= 241.8 kJmol-1,练一练,、在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Q1的是（ ） A、 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H= Q1 H2(g)+ Cl2(g)=HCl(g) H= Q2 B、C(s)+1/2O2(g)=CO (g) H= Q1 C(s)+O2(g)=CO2 (g) H= Q2 C、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H= Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H= Q2 D、 S(g)+O2(g)=SO2 (g) H= Q1 S(s)+O2(g)=SO2 (g) H= Q2,B,练一练,、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) H1 H2(g)+ Cl2(g)=HCl(g) H2 B、C(s)+1/2O2(g)=CO (g) HQ1 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,、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)+ O2(g) H+242 kJmol-1 B、2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H484 kJmol-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= - 48.40 kJmol -1 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,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。,例题,写出该反应的热化学方程式,Na(s)+ Cl2(g)=NaCl(s) H=411 kJmol-1,三、反应焓变的计算,讨论： C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=? 上述反应在氧气供应充足时，可燃烧生成CO2，氧气供应不充分时，虽可生成CO，但同时生成部分CO2，因此该反应的H1无法直接测得。参考P8图1-1-8，思考如何间接计算该反应的反应热？,体会盖斯定律,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, + = 则 H1 + H2 =H3 所以， H1 =H3- H2 =393.5kJ/mol（ 283.0kJ/mol） =110.5kJ/mol,应用了什么规律？,盖斯定律？,不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。 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。,G.H.GermainHenriHess(18021850)瑞士化学家。1802年8月7日生于瑞士日内瓦，1850年12月12日卒于俄国圣彼得堡(现为列宁格勒)。3岁随父侨居俄国,并在俄国受教育。1825年于多尔帕特大学获医学专业证书，同时受到了化学和地质学的基础教育。18261827年，在斯德哥尔摩J.J.贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作，后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。1830年当选为圣彼得堡科学院院士，专门研究化学，任圣彼得堡工艺学院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。1838年成为俄国科学院院士。 盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气；发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了炼铁中的热现象，作了大量的量热工作。1836年发现，在任何一个化学反应过程中,不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成,反应所放出的总热量相同，并于1840年以热的加和性守恒定律公诸于世，后被称为盖斯定律。此定律为能量守恒定律的先驱。当一个反应不能直接发生时，应用此定律可间接求得反应热。因此，盖斯也是热化学的先驱者。著有纯粹化学基础(1834)，曾用作俄国教科书达40年。,如何理解盖斯定律？,H、H1、H2 之间有何关系？,H=H1+H2,B,H,能举出生活中或化学反应中的实例吗？,看下面的图理解盖斯定律,某人从山下A到达山顶B，无论是翻山越岭攀登而上，还是坐缆车直奔山顶，其所处的海拔都高了300m。 即山的高度与A、B点的海拔有关，而与由A点到达B点的途径无关。 这里的A相当于反应体系的始态，B相当于反应体系的终态，山的高度相当于化学反应的反应热。,用能量守恒定律论证盖斯定律,先从始态S变化到到终态L，体系放出热量 （H10)。 经过一个循环，体系仍处于S态，因为物质没有发生变化，所以就不能引发能量变化，即 H1+H20,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=+1.5 kJ/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=+1.5 kJ/mol,例2：某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=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。,2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=1135.2kJ/mol,盖斯定律,1、请用自己的话描述一下盖斯定律。 2、盖斯定律有哪些用途？,总结归纳,盖斯定律在科学研究中的重要意义,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） 这些都给测量反应热造成了困难 利用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来,从手册上查得：HH、ClCl和HCl的键能分别为 436 kJ/mol、243 kJ/mol和431 kJ/mol，请用此数据估计，由Cl2、H2生成 1mol HCl时的反应热（ ） A、放热 183 kJ/mol B、放热 91.5 kJ/ mol C、吸热 183 kJ/mol D、吸热 91.5 kJ/ mol,B,已知： 1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量 1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量 由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量 下列叙述正确的是（ ） A、氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是 H2(g)+Cl2(g)2HCl(g) B、氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的H183 kJ/mol C、氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的H183 kJ/mol D、氢气与氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的H183 kJ/mol,C,已知: (1)Zn(s)+1/2O2=ZnO(s) H=348.3 kJ/mol； (2)2Ag(s) +1/2O2=Ag2O(s) H =31.0 kJ/mol； 则Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s) 的H 等于（ ） A、317.3 kJmol-1 B、379.3 kJ/mol C、332.8 kJmol-1 D、 317.3 kJ/mol,【例3】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 = 2（H 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,(08重庆卷13) 化学反应N23H2 2NH3的能量变化如图 该反应的热化学方程式是（） A、N2(g)3H2(g) 2NH3(l)； H 2(abc)kJ/mol B、N2(g)3H2(g) 2NH3(g) ； H 2(ba)kJ/mol C、N2(g)H2(g) NH3(l) H (bca)kJ/mol D、N2(g)H2(g) NH3(g) ； H (ab)kJ/mol,（08全国卷）红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的H表示生成1mol产物的数据)。 根据上图回答下列问题： (1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式_。 (2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式_ (4)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的H3_，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的H4_H3(填“大于”、“小于”或“等于”)。,（1）2P(s)+3Cl2(g)=2PCl3(g) H=612kJ/mol （2）PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) H=93kJ/mol （4）399kJ/mol 等于,(08山东卷）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8）, 亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。 （1）丙烷脱氢可得丙烯。已知： C3H8(g)=CH4(g)HCCH(g)H2(g) H1+156.6kJ/mol CH3CHCH2(g)=CH4(g)HCCH(g) H2+32.4kJ/mol 则相同条件下，以下反应C3H8(g)=CH3CHCH2(g)H2(g)的H KJ/mol。,+124.2,（07山东卷）用4催化还原可以消除氮氧化物的污染。例如： CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)CO2(g)+2H2O(g) 574 kJ/mol CH4(g)+4NO(g)2N2(g)CO2(g)+2H2O(g) 1160 kJ/mol 用标准状况下4.48CH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为kJ。,173.4,3. (09重庆卷12)下列热化学方程式书写正确的是（H的绝对值均正确） AC2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) H=-1367.0 kJ/mol(燃烧热) B NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H=+57.3kJ/mol(中和热) CS(s)+O2(g)=SO2(g) H= -269.8kJ/mol(反应热) D2NO2=O2+2NO；H=+116.2kJ/mol(反应热),