化学反应与能量_电化学基础_第一讲_化学反应的热效应.ppt

1、一、化学反应中的热效应,概念辨析：反应热、焓变、燃烧热、热值、中和热 热化学方程式的书写 标明状态，化学计量数的意义，标明H H的计算和大小比较 盖斯定律，三态变化H变化等等,一、焓变、反应热 1化学反应的实质与特征 (1)实质： 断裂和 形成。 (2)特征：既有 变化，又有 变化。 (3)能量转化形式通常有热能、光能和电能等，但主要表现为热量的变化。,反应物化学键,生成物化学键,物质,能量,2焓变 (1)焓(H) 用于描述物质 的物理量。 (2)焓变(H) H 。单位Jmol1或kJmol1。 (3)焓变与反应热的关系 对于 条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则如

2、下关系： 。,所具有能量,H(生成物)H(反应物),等压,HQp,3反应热的测定 (1)仪器： (2)原理：QC(T2T1)，式中C代表仪器和反应混合物的总热容，单位是kJK1，T1、T2分别代表 ，单位是K。,量热计,反应前、后溶液的温度,(1)常见的吸热反应和放热反应有哪些？(2)反应的吸热放热是否与反应条件有关？ 提示(1)常见放热反应：可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属与酸的置换反应；物质的缓慢氧化。 常见吸热反应：大多数分解反应；盐的水解和弱电解质的电离；Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应；碳与水蒸气、C与CO2的反应。,(2)反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生

3、成物所具有的总能量的相对大小。反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应，也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行。,二、热化学方程式 1定义：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。 2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。 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，表示在 。,298 K时，2 mol气态氢气与1 mol气态氧气完全,反应生成2 mol液态水，放出571.6 kJ的能量,3热化学方程式的书写步骤,热化学方程中，H的单位中“mol1”的含义

4、是什么？,三、中和热和燃烧热,放热,kJmol1,1,1,25 、101 kPa,1,稀溶液,酸碱中和反应生成1 mol H2O时，都放出57.3 kJ的热量吗？ 提示中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJmol1，弱酸弱碱电离时吸热，放出的热量小于57.3 kJ，浓硫酸稀释时放热，放出的热量大于57.3 kJ。,四、盖斯定律 1内容 对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样。 即：化学反应的反应热只与反应体系的 有关，而与 无关。,始态和终态,反应的途径,2.意义：间接计算某些反应的反应热。 3应用,H1aH2,H1H2,H

5、H1H2,五、能源 1概念 能提供 的自然资源。 2发展阶段 时期 时期 时期。 3分类 (1)化石燃料 种类： 、 、 。 特点：蕴藏量有限，且 再生。,能量,柴草,化石能源,多能源结构,煤,石油,天然气,不能,(2)新能源 种类： 、 、 、 、 和 等。 特点：资源丰富， 再生，没有污染或污染很小。 4能源问题 (1)我国目前使用的主要能源是 ，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终将会枯竭。 (2)化石燃料的大量使用带来严重的 问题。,太阳能,氢能,风能,地热能,海洋能,生物质能,可以,化石燃料,环境污染,两个公式 反应热H的基本计算公式 (1)H生成物的总能量反应物的总能量。 (2)H

6、反应物的总键能之和生成物的总键能之和。,四个观察 判断热化学方程式正误的观察点： “一观察”：化学原理是否正确，如燃烧热和中和热的 热化学方程式是否符合燃烧热和中和热的概念。 “二观察”：状态是否标明。 “三观察”：反应热H的符号和单位是否正确。 “四观察”：反应热的数值与物质的系数是否对应。,【应用1】 燃烧热是指通常状况下1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量。下列说法正确的是 ()。 A通常状况下，1 g氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kJ 热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1 B已知：H2(g)F2(g

7、)=2HF(g)H270 kJmol 1，则1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ,C500 、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H38.6 kJmol1 D已知：C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1，C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g)H395.0 kJmol1，则C(s，金刚石)=C(s，石墨)H1.5 kJmol1,解析表示氢气燃烧热的热化学方程式中H2(g)的系数为1，

8、A错；气体变为液体时要放出能量，所以1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量大于270 kJ，B错；此反应为可逆反应，故投入0.5 mol的氮气，最终参加反应的氮气一定小于0.5 mol，因此热化学方程式中H应小于38.6 kJmol1，不是通常状况时H应标明确，选项C不正确；D中由可知正确。 答案D,【典例】 已知下列热化学方程式 Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g) H125 kJmol1 3Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g) H247 kJmol1 Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g) H319 k

9、Jmol1 写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 _。,必考点 反应热的有关计算,答案FeO(s)CO(g)=Fe(s)CO2(g) H11 kJmol1,【应用2】 在298 K、100 kPa时，已知： 2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H1 Cl2(g)H2(g)=2HCl(g)H2 2Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g)H3 则H3与H1和H2间的关系正确的是 ()。 AH3H12H2 BH3H1H2 CH3H12H2 DH3H1H2,A,必考点 反应热(H)的大小比较,2ab2cd,1反应物和生成物的状态 物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系

10、,比较反应热大小的四个注意要点,2H的符号：比较反应热的大小时，不要只比较H数值 的大小，还要考虑其符号。 3参加反应物质的量，当反应物和生成物的状态相同时， 参加反应物质的量越多放热反应的H越小，吸热反应的 H越大。 4反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的 程度越大，热量变化越大。,(1)忽略H的正负或对H的正负意义不理解。 (2)忽视H的数值与化学方程式中物质的系数有关。系数发 生变化时，H的数值要相应变化。 (3)忽视物质的状态不同H的数值也不同。 (4)对热化学方程式意义理解不清。,当场指导,1(2012大纲全国，9)反应ABC(H0)分两步进行：ABX(H0)，XC(H0

11、)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是 ()。,D,2(2012江苏化学，4)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是 ()。,A该反应为放热反应 B催化剂能改变该反应的焓变 C催化剂能降低该反应的活化能 D逆反应的活化能大于正反应的活化能 解析图中生成物总能量高于反应物总能量，反应为吸热反 应，A错；使用催化剂可降低活化能而影响反应速率，但不 会影响焓变，B错，C正确；图中E1为正反应活化能，E2为 逆反应活化能，E1E2，D错误。 答案C,解析反应()是可逆反应，所以254 g I2(g)与2 g H2(g

12、)反应生成的HI(g)小于2 mol，放出的热量小于9.48 kJ，A错；由反应()()可得反应()I2(g)=I2(s)H35.96 kJmol1，因此，1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ，B错；两个反应物的产物均为气态碘化氢，显然C错；由()可知，1 mol固态碘比1 mol气态碘所含的能量低，故反应()的反应物总能量比反应()的反应物总能量低。 答案D,4(2011海南，5)已知： 2Zn(s)O2(g)=2ZnO(s)H701.0 kJmol1 2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H181.6 kJmol1 则反应Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg

13、(l)的H为()。 A519.4 kJmol1 B259.7 kJmol1 C259.7 kJmol1 D519.4 kJmol1,C,【实验用品】 仪器：大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒； 试剂：0.50 molL1盐酸、0.50 molL1NaOH溶液。,【实验步骤】 (1)在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌

14、棒通过，如下图所示。,(2)用一个量筒量取50 mL 0.50 molL1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。 (3)用另一个量筒量取50 mL 0.50 molL1NaOH溶液，并用 温度计测量该溶液的温度，记入下表。 (4)把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量 筒中的NaOH溶液迅速一次倒入小烧杯(注意不要洒到外 面)。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t2，记入下表。,(5)重复实验(2)(4)三次。,【实验数据处理】 (1)取三次测量所得数据的平均值作为计算依据。,(2)计算反应热 为了计算简便，我们近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度均为1 gcm3，且中和后所得溶液的比热容为 4.18 Jg11。 50 mL 0.50 molL1的盐酸的质量m150 g,50 mL 0.50 molL1NaOH溶液的质量m250 g。,【注意事项】 (1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。 (2)为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量。 (3)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜传热快，热量损失大。,【问题探讨】 (1)本实验