高中化學(xué) 1.1《化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)》課件 魯科版選修4.ppt

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第6章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓變1.反應(yīng)熱和焓變(1)反應(yīng)熱是化學(xué)反應(yīng)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(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化成熱能,焓變等于反應(yīng)熱;(3)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)物,反應(yīng)物,kJmol-1,2.吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)(1)從能量高低角度理解:,對于放熱反應(yīng):反應(yīng)物的總能量=_______________+放出的熱量;對于吸熱反應(yīng):反應(yīng)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(xué)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(yīng)H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)放出的熱量為_______。,183kJ,二、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定——“一、一、三”1.一種儀器——量熱計(jì),測定反應(yīng)前后溶液的溫度,使反應(yīng)充分進(jìn)行、體系的溫度均勻,保溫作用,反應(yīng)容器,2.一個(gè)原理——計(jì)算公式Q=__________。其中C表示溶液及量熱計(jì)的_____,T1、T2分別表示__________________________。3.三個(gè)注意事項(xiàng)(1)碎泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是_________,減少實(shí)驗(yàn)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(yīng)采用能生成可溶性鹽的稀強(qiáng)酸與稀強(qiáng)堿。,-C(T2-T1),熱容,反應(yīng)前和反,應(yīng)后體系的溫度,保溫隔熱,堿稍過量,三、熱化學(xué)方程式1.熱化學(xué)方程式表示_________________和_______的關(guān)系的化學(xué)方程式。2.意義熱化學(xué)方程式不僅能夠表明化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,也能表明化學(xué)反應(yīng)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(yīng)物質(zhì)的量,反應(yīng)熱,2molH2(g)和1molO2(g)完全,反應(yīng)生成2molH2O(l)時(shí)釋放571.6kJ的能量,能量,四、蓋斯定律1.內(nèi)容不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其反應(yīng)焓變是_______。2.應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)途徑無關(guān),利用蓋斯定律可以間接計(jì)算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。如:由反應(yīng)物A生成產(chǎn)物B可以設(shè)計(jì)如下兩條途徑:則ΔH、ΔH1、ΔH2的關(guān)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(zhì)變化都是化學(xué)變化。()【分析】如物質(zhì)在三態(tài)變化中涉及能量變化,但是不屬于化學(xué)變化。2.熱化學(xué)方程式中,物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)只代表物質(zhì)的量,不代表分子個(gè)數(shù)。()【分析】表示化學(xué)反應(yīng)的焓變時(shí),反應(yīng)物是以摩爾為單位進(jìn)行計(jì)算的,而不是以分子個(gè)數(shù),所以熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)只能代表物質(zhì)的量,不能代表物質(zhì)的分子個(gè)數(shù)。,,√,3.同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同。()【分析】化學(xué)反應(yīng)的焓變是反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的差值,溫度和壓強(qiáng)相同時(shí),與其他反應(yīng)條件無關(guān)。同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)的反應(yīng)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?yàn)闈饬蛩嵩谙♂寱r(shí)還要放出一部分熱量。,,√,5.化學(xué)變化中的能量變化都是化學(xué)能和熱能間的相互轉(zhuǎn)化。()【分析】化學(xué)反應(yīng)中的能量變化也有化學(xué)能與光能或電能間的相互轉(zhuǎn)化。6.若已知相同條件下反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH1,反應(yīng)2SO2(s)+O2(g)2SO3(g)ΔH2,則ΔH1>ΔH2。()【分析】SO2和O2反應(yīng)生成SO3的反應(yīng)是放熱反應(yīng),焓變?yōu)樨?fù)值,氣態(tài)SO2反應(yīng)時(shí)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(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)該注意下面3點(diǎn):(1)燃燒熱需注意可燃物為1mol,產(chǎn)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(yīng),反應(yīng)熱數(shù)值不對,H2燃燒是放熱反應(yīng),ΔH應(yīng)為負(fù)值,符號不對,A錯(cuò);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(yīng)放出的熱量值小于57.4,C錯(cuò);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(fù)值,故ΔH1<ΔH2,D錯(cuò)。,【變式訓(xùn)練】已知:101kPa時(shí)1mol辛烷燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出熱量為5518kJ;強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生反應(yīng)生成1molH2O時(shí)放出的熱量為57.3kJ,則下列熱化學(xué)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(xué)方程式的書寫時(shí),要注意狀態(tài)、ΔH單位、符號以及數(shù)值是否與前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)相對應(yīng)。①錯(cuò)在水的狀態(tài),應(yīng)為液態(tài);③錯(cuò)在沒有標(biāo)出是在水溶液中的反應(yīng),正確的為H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)ΔH=-57.3kJmol-1。,考點(diǎn)2反應(yīng)焓變的計(jì)算,1.利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式和已知的反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量或反應(yīng)吸收或放出的熱量,可以把反應(yīng)熱當(dāng)作“產(chǎn)物”,計(jì)算反應(yīng)放出或吸收的熱量。2.根據(jù)計(jì)算書寫熱化學(xué)方程式根據(jù)一定量的反應(yīng)物或生成物的量計(jì)算出反應(yīng)放出或吸收的熱量,換算成1mol反應(yīng)物或生成物的熱效應(yīng),書寫熱化學(xué)方程式。,3.根據(jù)舊鍵斷裂和新鍵形成過程中的能量差進(jìn)行計(jì)算如H2與Cl2燃燒生成HCl的反應(yīng),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(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=679kJmol-1-862kJmol-1=-183kJmol-1。4.利用蓋斯定律計(jì)算參照目標(biāo)熱化學(xué)方程式,結(jié)合原熱化學(xué)方程式進(jìn)行合理“變形”,如熱化學(xué)方程式顛倒、乘除某一個(gè)數(shù),然后將它們相加、減,得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式,求出目標(biāo)熱化學(xué)方程式的ΔH與原熱化學(xué)方程式的ΔH之間的換算關(guān)系。,如已知下列反應(yīng)的反應(yīng)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(yīng)2C(s)+2H2(g)+O2(g)====CH3COOH(l)的ΔH=-488.3kJmol-1。,5.根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)熱與化學(xué)方程式反應(yīng)物分子式的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。可依據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算一定量物質(zhì)完全反應(yīng)時(shí)熱量的變化。,【高考警示】在進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算時(shí)常見失誤點(diǎn)有:(1)根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算時(shí),要清楚已知熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示的物質(zhì)的量與已知物質(zhì)的量之間的比例關(guān)系,然后進(jìn)行計(jì)算。(2)根據(jù)化學(xué)鍵斷裂和形成過程中的能量變化計(jì)算反應(yīng)熱時(shí),須注意斷鍵和成鍵的總數(shù),必須是斷鍵和成鍵時(shí)吸收或放出的總能量。(3)當(dāng)熱化學(xué)方程式乘、除某一個(gè)數(shù)時(shí),ΔH也應(yīng)乘、除某一個(gè)相同的數(shù);方程式間進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí),ΔH也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算,且要帶“+”“-”符號,即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)算。,【典例2】(2014南平模擬)科學(xué)家已獲得了極具理論研究意義的N4分子,其結(jié)構(gòu)為正四面體(如圖所示),與白磷分子相似。氣態(tài)時(shí),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(zhuǎn)化為N2時(shí)要吸收748kJ能量C.N4是N2的同系物D.1molN4氣體轉(zhuǎn)化為N2時(shí)要放出724kJ能量,【解題指南】解答本題要注意以下兩點(diǎn):(1)注意N4的分子結(jié)構(gòu),1個(gè)分子中含有6個(gè)氮氮單鍵。(2)注意反應(yīng)熱必須是斷鍵或成鍵時(shí)對應(yīng)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(zhì),二者互為同素異形體,A、C錯(cuò);由化學(xué)鍵及N4的結(jié)構(gòu)知,N4分子轉(zhuǎn)化為N2時(shí),1molN4斷裂6molN—N鍵,故ΔH=1936kJmol-1-9412kJmol-1=-724kJmol-1。故1molN4氣體轉(zhuǎn)化為N2時(shí)要放出724kJ能量,故B項(xiàng)錯(cuò),D項(xiàng)正確。,【變式訓(xùn)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(yīng)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(xué)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(yīng)生成Cu2+和H2O的熱化學(xué)方程式為___________________。,【解題指南】解答本題時(shí),應(yīng)注意蓋斯定律在運(yùn)用過程中的3個(gè)要點(diǎn):(1)當(dāng)反應(yīng)式乘以或除以某數(shù)時(shí),ΔH也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。(2)反應(yīng)式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí),ΔH也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算,且要帶“+”“-”符號。(3)當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí),其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)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(xué)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(xùn)練】(2014泉州模擬)已知反應(yīng):①H2(g)+O2(g)====H2O(g)ΔH1②N2(g)+O2(g)====NO2(g)ΔH2③N2(g)+H2(g)====NH3(g)ΔH3則反應(yīng)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(biāo)反應(yīng)2NH3(g)+O2(g)====2NO2(g)+3H2O(g)可知,由題給三個(gè)反應(yīng)3①+2②-2③即得上述反應(yīng),故目標(biāo)反應(yīng)的ΔH=3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3。,【備選考點(diǎn)】化學(xué)反應(yīng)放出或吸收熱量大小的比較(1)同一反應(yīng)生成物狀態(tài)不同時(shí):A(g)+B(g)====C(g)ΔH1|ΔH1|。,(2)同一反應(yīng)反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí):S(g)+O2(g)====SO2(g)ΔH1<0S(s)+O2(g)====SO2(g)ΔH2|ΔH2|。,(3)兩個(gè)有聯(lián)系的不同反應(yīng):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(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱大小時(shí),可以采用作圖法把反應(yīng)物和生成物能量的相對高低表示出來,使結(jié)果一目了然,不易出錯(cuò)。(2)要注意比較的是放出熱量的多少,還是反應(yīng)熱(ΔH)的大小,當(dāng)為放熱反應(yīng)時(shí),二者比較結(jié)果恰好相反。,【典例1】有以下四個(gè)熱化學(xué)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(guān)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(yīng),所以a、b、c、d都小于0,B、D均不正確;比較①②兩個(gè)方程式可知,2a=bc,故A錯(cuò)。,【典例2】下列各組熱化學(xué)方程式中,化學(xué)反應(yīng)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(fù)值,ΔH1ΔH4;③由于反應(yīng)式中的計(jì)量數(shù)不同,由于反應(yīng)放熱,ΔHΔH6;④中前一反應(yīng)ΔH>0,后一反應(yīng)ΔHΔH8,故②③④均符合題意。,