化学反应中的热效应

庆典时的烟火神七发射钢铁的炼制专题一化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应【复习回顾】：化学反应过程中既有物质变化，同时又总是伴随着能量的变化.在我们以前所学的化学反应中有哪些是放热反应？有哪些是吸热反应？活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应.吸热反应：放热反应：多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳.一、化学反应的焓变1.反应热：2.焓变：在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变.符号：∆H单位：kJ/mol规定：当∆H为“－”（∆H<0）时，为放热反应；当∆H为“＋”（∆H>0）时，为吸热反应.在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量.为什么有的反应会放出热量有的需要吸收热量呢？一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于

。反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。问题一（1）若E反>E生，（2）若E反<E生，放出能量吸收能量放热反应吸热反应规律规律总结:

△H

=∑E(生成物)-∑E(反应物)放热反应物生成物能量反应过程吸热反应物生成物能量反应过程△H＜0△H＞0问题二化学反应的本质是什么？化学键的断裂和形成旧键断裂需要

能量，新键形成会

能量。放出吸收HHClCl提供能量436kJ/mol提供能量243kJ/molClHClH释放能量431kJ/mol释放能量431kJ/mol键断裂键断裂ClCl+HH+++键形成键形成共价键键能共放出862-243-436=183kJ所以：一个化学反应是放热还是吸热取决于取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小放热反应:规律ΔH＝反应物总键能－生成物总键能从键能角度看：生成物成新键释放的能量＞反应物断旧键吸收的能量吸热反应:反应物断旧键吸收的能量＞生成物成新键释放的能量放热反应△H<0旧键断裂吸收的能量<新键形成放出的能量反应物具有的总能量>生成物具有的总能量吸热反应△H>0旧键断裂吸收的能量>新键形成放出的能量反应物具有的总能量<生成物具有的总能量小结物质变化能量变化CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H

=+178.5kJ／mol看一看如何定量表示一个反应的能量变化反应热二、热化学方程式1、热化学方程式的定义表明化学反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式，2、热化学方程式的意义热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。【交流与讨论】：观察以上热化学方程式，分析其与普通的化学方程式有何不同？H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)=-184.6

kJ/molHCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)=-890.3

kJ/molHNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)=-57.3

kJ/molH3、热化学方程式的书写H2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol

1.热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可.

普通化学方程式只包含物质变化一个部分.物质变化能量变化H2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol200℃101kPa

2.热化学方程式需注明反应时的温度和压强.对于25℃、101kPa时进行的反应可不注明.

H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol123.热化学方程式需注明各物质的状态.

普通化学方程式不需注明物质的状态.H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)==H2O(l)△H=－285.8kJ/mol12H2O(g)==H2O(l)H2O(l)==H2O(g)△H=－44kJ/mol△H=＋44kJ/mol4、同一化学反应，热化学方程式中同一物质的化学计量数和△H成正比（热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数）H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol(1)注明反应的温度和压强，因反应的温度和压强不同时，其△H也不同。但中学所用的△H数据，一般都是在101kPa和25℃时的数据，可不特别注明。书写热化学方程式注意事项(2)注明反应物和生成物的聚集状态:气态（g）、液态（l）、固态（s）、溶液（aq）反应条件可以不写。(3)△H的“＋”与“－”一定要注明，“＋”代表吸热，“－”代表放热。(4)热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的物质的量，因此，它可以是整数，也可以是简单分数。但分数不等于小数。(5)相同的反应，化学计量数不同时，△H的数值就不同。△H的数值一定要与物质前的化学计量数相对应。体现定量计算。1、

10gCaCO3完全分解吸收热量17.56kJ

，写出此反应的热化学方程式。练习：依据事实，写出下列反应的热化学方程式：2、已知破坏1molN≡N键、H—H键和N—H键分别需要吸收的能量为946KJ、436KJ、391KJ。写出氮气与氢气反应生成氨气的热化学方程式A练习3、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）＋1/2O2（g）ΔH＝＋242kJ·mol－1B.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）ΔH＝－484kJ·mol－1C.H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）ΔH＝＋242kJ·mol－1D.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）ΔH＝＋484kJ·mol－1

练习4、已知（1）H2(g)＋1/2O2(g)

＝H2O(g)

ΔH1

=

akJ/mol（2）2H2(g)＋O2(g)

＝2H2O(g)

ΔH2

=

bkJ/mol（3）H2(g)＋1/2O2(g)

＝H2O(l)

ΔH3

=

ckJ/mol（4）2H2(g)＋O2(g)

＝2H2O(l)

ΔH4

=

dkJ/mol则a、b、c、d的关系正确的是

。A、a<c<0B、b>d>0C、2a=b<0D、2c=d>0

C5.在同温同压下，下列各组热化学方程式中，△H1>△H2的是()A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；△H12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；△H2B.S(g)+O2(g)=SO2(g)；△H1S(s)+O2(g)=SO2(g)；△H2C.C(s)+1/2O2(g)=CO(g)；△H1

C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H2D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)；△H11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)；△H2AC已知1mol甲烷完全燃烧生成液态水，放出的热量是889.5kJ,则需要甲烷的物质的量至少是多少？已知水的比热为4.18×103J/(kg•℃)，1L20℃的水升高到100℃要吸收多少热量？Q=mc△t=1kg×4.18×103J/(kg•℃)×80℃=334400J=334.4kJ反应热的测量与计算获得化学反应热的主要途径:1、实验直接测定2、间接计算获得（1）根据公式△H=E反总键能

-

E生总键能计算（2）根据盖斯定律计算1．中和反应反应热的实验测定

（1）实验药品：50mL、0.50mol/L的盐酸和50mL、0.50mol/L氢氧化钠溶液一、反应热的测量（2）实验仪器：

简易量热计

量筒（50mL）两个⑶实验原理：ΔH=

－

4.18m△t×10-30.025kJ/mol(4)实验步骤：a、药品取用

用一个量筒最取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。

用另一个量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。b、酸碱混合把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计（注意不要洒到外面）。立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。c、数据处理d、重复以上实验两次次数123起始温度t/ºc终止温度/ºc温度差/ºc△t盐酸t1NaOHt2平均值24.525.022.022.425.025.424.7522.225.226.525.428.21.753.23.0t3ΔH=

－

0.418△t0.025kJ/mol理论上：强酸、强碱稀溶液反应:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)

△H=—57.3kJ/moL［议一议］为何所测得的数据不是57.3kJ/mol，分析产生误差的原因。误差分析:可能的原因有：1.量取溶液的体积有误差2.温度计的读数有误。3.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。4.实验过程中有液体洒在外面。5.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差.6.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。问题探究1、简易量热计中

，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？减少热量损失2、酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？问题探究减少热量损失3、实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大4、有人建议用50mL0.55mol/LNaOH进行上述实验，测得的中和热数值会更加准确。为什么？可以保证盐酸完全反应。使测得的热量更加准确。问题探究5、判断下列实验操作对中和反应反应热测定的数值有如何影响？填变大变小或者不变。①大烧杯上没有盖硬纸板②实验中改用60mL0.50mol/L盐酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液进行实验变

小不变注意：测定反应热时一定要采取较好的绝热措施，动作要快，以减小实验误差。中和热1、定义:在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。2、注意：（1）必须是稀溶液,因为浓酸和浓碱溶液相互稀释会放热。(2)以生成1mol水为标准在书写表示中和热的热化学方程式时，应以生成1molH2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数。如：1/2Ba(OH)2(aq)+HCl(aq)=1/2BaCl2(aq)+H2O(l)

△H=－57.3kJ·mol-1(3)中学阶段，只讨论强酸和强碱反应的中和热。

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=－57.3kJ/mol强酸、强碱的中和热等于57.3kJ/mol弱酸、弱碱的中和热低于57.3kJ/mol浓酸与浓碱反应的中和热高于57.3kJ/mol(4)中和热的单位是kJ/mol、热化学方程式中△H为“—”，但中和热取其绝对值在众多的化学反应中，有些反应的反应速度很慢，有些反应同时有副反应，还有些反应不易直接进行，测定这些反应的热效应很困难如何测定C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反应热△H①能直接测定吗？如何测？②若不能直接测，怎么办？思考：可通过盖斯定律获得它们的反应热数据二、盖斯定律一个化学反应，不论是一步完成,还是分几步完成,，其总的热效应是完全相同的化学反应的焓变（ΔH）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盖斯定律直观化盖斯定律是质量守恒定律和能量守恒定律的共同体现的结果。不论一步进行还是分步进行，始态和终态完全一致，盖斯定律才成立。

CO(g)C(s)CO2(g)H2H1H3H2H1H3=+实例1①C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH1=?②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ/mol③C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH3=-393.5kJ/mol①+②=③

则ΔH1+ΔH2=ΔH3所以，ΔH1=ΔH3-ΔH2=

-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol=

-110.5kJ/mol①确定待求的反应方程式；②找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置；③根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向；④实施叠加并检验上述分析的正确与否。盖斯定律的计算要注意：问题解决课本P12，第6题课本P9，Zn(s)+1/2O2(g)=ZnO(s)△H1=-351.1kJ/molHg(l)+1/2O2(g)=HgO(s)△H2=-90.7kJ/molZn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)△H3=△H1-△H2计算时注意：（1）若一个反应的焓变△H=akJ·mol

1，则其逆反应的焓变△H=-akJ·mol

1（2）若一个化学反应方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而得到。第8页的问题解决已知：(1)Fe2O3(s)＋3/2C(s)===3/2CO2(g)＋2Fe(s)

ΔH＝＋234.1kJ/mol(2)C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－393.5kJ/mol则2Fe(s)＋3/2O2(g)===Fe2O3(s)的ΔH是(

)A．－824.4kJ/molB．－627.6kJ/molC．－744.7kJ/molD．－169.4kJ/molA已知：①NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)ΔH1＝－176kJ/mol②NH3(g)===NH3(aq)

ΔH2＝－35.1kJ/mol③HCl(g)===HCl(aq)

ΔH3＝－72.3kJ/mol④NH3(aq)＋HCl(aq)===NH4Cl(aq)

ΔH4＝－52.3kJ/mol则NH4Cl(s)===NH4Cl(aq)的反应热ΔH5(kJ/mol)为(

)A．＋16.3B．－16.3C．＋335.7D．－335.7A能源的充分利用1、你所了解的传统能源有哪些？新能源又有哪些？传统能源；煤、石油、天然气、热力、电力等新能源：太阳能、核能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等能源2、能源又可以分为一次能源和二次能源。一次能源；煤、石油、天然气、太阳能、核能风能、生物质能、地热能、海洋能二次能源：氢能、热力、电力能源一次能源是指直接取自自然界，没有加工转换的各种能量和资源；二次能源是指由一次能源经过加工转换后得到的能源。根据这种分类法，请将上面提到的能源重新分类？思考：在许多场合将煤块直接燃烧，这种燃烧方式存在什么缺陷？采用这种方式燃烧煤，煤与空气的接触面积不够，内部煤的燃烧效率偏低，浪费了能源。另外，直接燃烧煤会使其中的硫转化为二氧化硫，引起大气的污染。有哪些可以提高煤的燃烧效率的方法吗？目前常用的方法主要有三种：（1）将煤制成蜂窝状，以增加与空气的接触面积（2）通过一定的方法将煤转化为液体燃料（如甲醇）（3）通过一定的方法将煤转化为气体燃料（如水煤气）完成第10页的“交流与讨论”，提出你的观点。虽然将煤转化为水煤气再燃烧与直接燃烧煤所获得的能量是一样的，而且将煤转化为水煤气会增加消耗。但将煤转化为水煤气至少有两个优点：一是将固体煤转化为气体，极大地提高了燃烧效率；二是通过转化除去了硫，避免了SO2气体的产生。标准燃烧热定义：在101kPa时，lmol物质完全燃烧的反应热.衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量热值定义：在101kPa时，lg物质完全燃烧的反应热.不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。注意：

(1)燃烧热的单位是kJ/mol，热化学方程式中△H为“-”，但燃烧热取其绝对值,均为正值(2)燃烧热的定义规定可燃物是以1mol作为标准，因此书写表示燃烧热的热化学方程式时,应以燃烧1mol物质为标准配平其它物质的化学计量数。例如：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=－283.0kJ/mol(3)稳定的物质：CO2比CO稳定；H2O(l)比H2O(g)稳定小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，标准燃烧热不同。生成1mol水时放出的热量；强酸与强碱的中和热都约为57.3kJ/mol。标准燃烧热中和热相同点不同点能量变化

H标准含义放热反应

H＜0；单位：kJ/mol1mol可燃物生成1mol水由于传统能源逐渐枯竭，因此，开发新能源显得十分重要。氢能是一种重要的新能源，请讨论下列问题；1、根据第9页表1—3计算H2、CH4及C2H2的热值2、讨论H2作为能源有何优点，目前在利用氢能方面主要存在什么问题？

H2、CH4及C2H2的热值分别为142.9kJ·g-1、

55.6kJ·g-1、50kJ·g-1。

说明H2作为能源具有热值高的特点。另外，用H2作为能源还具有无污染、来源广的特点。目前在应用氢能方面最重要的问题是H2的制取。1．已知胆矾溶于水时溶液温度降低，胆矾分解的热化学方程式为：CuSO4•5H2O(s)==CuSO4(s)+5H2O(l)△H=+Q1kJ/mol

室温下，若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液时放热Q2kJ，则（）A．Q1>Q2B．Q1=Q2C．Q1<Q2D．无法确定A盖斯定律的灵活应用课堂练习2、同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)

=-2983.2

kJ/molH1P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)

=-738.5

kJ/molH2试写出白磷转化为红磷的热化学方程式