高中化学 第1章 化学反应与能量转化 1.1 化学反应的热效应课件5 鲁科版选修4.ppt

第一章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应 第一课时 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 从化学键角度 2 从物质所具有的能量角度 e1 e2 e1 e2 吸热反应 放热反应 化学键 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 整理 一 化学反应的反应热 1 定义 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称为该反应在此温度下的热效应 简称为反应热 2 符号 用q表示q0 表示吸热 3 单位 j mol或kj mol 4 测量工具 许多化学反应的反应热可以直接测量 其测量仪器叫做量热计 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 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 简易量热计示意图 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 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 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 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 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 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 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 n n2s so2等 生成的水为1mol 放热反应 q 0单位 kj mol 不一定是1mol 讲燃烧热或中和热的大小 不带 号 热值 1g物质完全燃烧所放出的热量 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 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 第二课时 化学反应的热效应 二 化学反应的焓变 物质所具有的能量是物质固有的性质 1 焓 是用于描述物质所具有的能量的物理量 h 2 反应焓变 在恒温 恒压下 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 化学反应过程中吸收或放出的热量 qp 称为反应的焓变 h 即 qp h h h 反应产物 h 反应物 h 0 反应为吸热反应 h 0 反应放热 单位 kj mol 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 放热反应 吸热反应 h 0或 h为 h 0或 h为 放热 h 0 h 生成物能量 反应物能量 吸热 h 0 反应热的计算 q 679kj 862kj 183kj h 反应物总键能 生成物总键能 放热反应与吸热反应的比较 键能越大 能量越低 越稳定 全解第6页 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 6kj mol ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 298k 890 3kj mol naoh aq hcl aq nacl aq h2o l h 298k 57 3kj mol 物质变化 能量变化 2 写法 全解第4页1 热化学方程式要注明反应的温度 压强 298k 101kpa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 aq 表示固体 液体 气体 溶液 h2 g o2 g h2o l h1 285 8kj mol 1 2h2 g o2 g 2h2o l h2 571 6kj mol 1 3 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 4 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 5 可逆反应的 h表明的是完全反应时的数据 方法 一看化学方程式是否正确 全解第六页 二看状态是否标明 三看反应热的符号是否正确 四看反应热数值与化学计量数是否对应 例题 1 1moln2 g 与适量o2 g 反应生成no g 需吸收68kj的热量 2 2molcu s 与适量o2 g 反应生成cuo s 放出314kj热量 n2 g o2 g 2no g h 68kj mol 2cu s o2 g 2cuo s h 314kj mol 3 1mol气态h2与1mol气态cl2反应生成2mol气态hcl 放出184 6kj的热量 h2 g cl2 g 2hcl g h 184 6kj mol 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 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 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 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 全解第4页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 3 298k时 1molc燃烧生成co2放出热量393 5kj 4 298k时 1mol碳酸钙受热分解吸收热量178 2kj 写出热化学方程式 1 298k时 13克c2h2 g 完全燃烧生成co2和液态h2o时 放出659kj的热量 2 2 3克某液态有机物和一定量的氧气混合点燃 恰好完全燃烧 生成2 7克水和2 24升二氧化碳 标准状况 并放出68 35kj热量 4 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 第三课时 化学反应的热效应 三 反应热的计算 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 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 q q1 q2 q3 q4 q5 例 试利用298k时下述反应焓变的实验数据 计算在此温度下c s 石墨 o2 g co g 的反应焓变 c s 石墨 o2 g co2 g h 393 5kj molco g o2 g co2 g h 283 0kj mol 体会盖斯定律 h3 h1 h2 393 5kj mol 283 0kj mol 110 5kj mol c s 1 2o2 g co g h 110 5kj 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 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 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 h1 h2 h3 h1 h3 h2 393 5kj mol 283 0kj mol 110 5kj mol 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 下列数据表示h2的燃烧热吗 为什么 h2 g 1 2o2 g h2o g h1 241 8kj mol h2 g 1 2o2 g h2o l h h1 h2 285 8kj mol 实例2 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 0g钠与足量的氯气反应 生成氯钠晶体并放出17 87kj的热量 求生成1mol氯化钠的反应热 解 na g cl2 g nacl s q 17 87kj 1g 23g mol 411kj mol答 生成1molnacl时放出热量411kj 3 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 4 4gco在氧气中燃烧生成co2 放出9 6kj热量 写出co燃烧的热化学方程式 s s o2 g so2 g h 299 52kj mol 2co g o2 g 2co g h 134 4kj mol 应用盖斯定律的计算 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 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 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 已知 n2 g 2o2 g 2no2