高中化學(xué) 1.1化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)課件 蘇教版選修4.ppt

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專(zhuān)題一化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1單元化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng) 2 一 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 1 反應(yīng)熱 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí) 反應(yīng)所吸收或放出的熱量稱(chēng)為該反應(yīng)的反應(yīng)熱 反應(yīng)焓變 在恒溫 恒壓下 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或放出的熱量稱(chēng)為反應(yīng)的焓變 H 2 符號(hào) 用 H表示 H0 表示吸熱 3 單位 kJ mol 3 思考 幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的釋放或吸收 這是為什么呢 1 從物質(zhì)所具有的能量角度 2 從化學(xué)鍵角度 4 交流與討論 化學(xué)反應(yīng)中為什么會(huì)有能量的變化 宏觀(guān) 反應(yīng)物和生成物所具有的能量不同 微觀(guān) 舊的化學(xué)鍵斷裂時(shí)所吸收的能量與新的化學(xué)鍵形成時(shí)所放出的能量不同 5 反應(yīng)物總能量 生成物總能量 是放熱反應(yīng) 反應(yīng)物總能量 生成物總能量 是吸熱反應(yīng) 物質(zhì)總能量 6 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng) H 0或 H為 H 0或 H為 放熱 H 0 吸熱 H 0 7 E1 E2 E1 E2 吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) 化學(xué)鍵 8 反應(yīng)熱的計(jì)算 H H 反應(yīng)物總鍵能 生成物總鍵能 9 物質(zhì)的鍵能與能量的關(guān)系 物質(zhì)的鍵能越大 能量越低 越穩(wěn)定 10 整理 11 熱化學(xué)方程式 1 概念 表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3kJ mol 12 小結(jié) 書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式注意事項(xiàng) 1 要注明測(cè)定反應(yīng)熱時(shí)的溫度 壓強(qiáng) 不注明則指 298K 101kPa 2 反應(yīng)物和生成物要標(biāo)明其聚集狀態(tài) 用g l s aq分別代表氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài) 溶液 3 熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù) 只表示物質(zhì)的量 因此可以是整數(shù)也可以是簡(jiǎn)單分?jǐn)?shù) 4 對(duì)同一反應(yīng) 當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí) 其 H也不同 即 H的值與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比 5 注明 H的正 負(fù)及數(shù)值 單位 13 例題 寫(xiě)出熱化學(xué)方程式 14 1 已知在1 105Pa 298K條件下 2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量 下列熱化學(xué)方程式正確的是 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 15 2 已知在298K 101kPa下 1gC8H18 辛烷 燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)放出48 40kJ熱量 表示上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是 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 16 3 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則a b c d的關(guān)系正確的是 A ad 0C 2a b0 C 17 4 在同溫同壓下 下列各組熱化學(xué)方程式中 請(qǐng)比較 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 同一反應(yīng) 生成物聚集狀態(tài)不同時(shí) 生成固體放出的熱量多 反應(yīng)物聚集狀態(tài)不同時(shí) 氣體反應(yīng)物放出的熱量多 18 二 反應(yīng)熱的計(jì)算 1 根據(jù)能量圖2 根據(jù)鍵能3 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)例 1g硫粉在氧氣中充分燃燒放出9 36kJ熱量 寫(xiě)出硫燃燒的熱化學(xué)方程式 S s O2 g SO2 g H 299 52kJ mol 19 4 蓋斯定律 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成 其反應(yīng)焓變是相同的 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān) 而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān) H H1 H2 H3 從路徑角度理解蓋斯定律 終態(tài) 始態(tài) CO g C s CO2 g 例1 C s 1 2O2 g CO g H3 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol H2 H3 H1 H3 H1 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 22 若一個(gè)化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到 則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和 CO g 1 2O2 g C s O2 g CO2 g 23 因?yàn)橛行┓磻?yīng)進(jìn)行得很慢 有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生 有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純 有副反應(yīng)發(fā)生 這給測(cè)定反應(yīng)焓變?cè)斐闪死щy 此時(shí)如果應(yīng)用蓋斯定律 就可以間接地把它們的反應(yīng)焓變計(jì)算出來(lái) 蓋斯定律的應(yīng)用 關(guān)鍵 目標(biāo)方程式的 四則運(yùn)算式 的導(dǎo)出 方法 寫(xiě)出目標(biāo)方程式確定 過(guò)渡物質(zhì) 要消去的物質(zhì) 然后用消元法逐一消去 過(guò)渡物質(zhì) 導(dǎo)出 四則運(yùn)算式 24 4 應(yīng)用蓋斯定律 例3 已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱為 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試計(jì)算下述反應(yīng)的反應(yīng)熱 2C s 2H2 g O2 g CH3COOH l 25 解 分析各方程式的關(guān)系 知將方程式按2 組合得上述反應(yīng)方程式即 H 2 H2 H3 H1 H 2 393 5kJ mol 285 8kJ mol 870 3kJ mol 488 3kJ mol答 反應(yīng)2C s 2H2 g O2 g CH3COOH l 反應(yīng)熱為 488 3kJ mol 26 思考 參考書(shū)中數(shù)據(jù) 用蓋斯定律 寫(xiě)出石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式 已知 C 石墨 s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol C 金剛石 s O2 g CO2 g H2 395 0kJ mol 所以 得 C 石墨 s C 金剛石 s H 1 5kJ mol 或者 CO2 g C 金剛石 s O2 g H3 395 0kJ mol 所以 得 C 石墨 s C 金剛石 s H 1 5kJ mol 27 已知 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 68kJ molN2H4 l O2 g N2 g 2H2O l H 622kJ mol火箭發(fā)射時(shí)用肼N2H4 l 作燃料 NO2作氧化劑 反應(yīng)生成N2和H2O l 寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 練習(xí)1 N2H4 l NO2 g 3 2N2 g 2H2O l H 622kJ mol 68kJ mol 2 656kJ mol 28 將焦炭轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要反應(yīng)為 C s H2O g CO g H2 g 已知 C s O2 g CO2 g H1 393 5kJ molH2 g O2 g H2O g H2 242 0kJ molCO g O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol 寫(xiě)出制取水煤氣的熱化學(xué)方程式 練習(xí)2 C s H2O g CO g H2 g H 131 5kJ mol 例3 在一定條件下 氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為 2H2 g O2 f 2H2O l H 571 6kJ mol C3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2220kJ mol 5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ 則氫氣和甲烷的體積比為 A 1 3 B 3 1 C 1 4 D 1 1 解1 設(shè)H2 C3H8的物質(zhì)的量分別為x y 答 氫氣和丙烷的體積比為3 1 x y 5 571 6 2 x 2220y 3847 V H2 V C3H8 n H2 n C3H8 3 75 1 25 3 1 3 求混合物的組成 x 3 75mol y 1 25mol 已知 C s O2 g CO2 g H 393 5kJ molH2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ mol欲得到相同的熱量 需分別燃燒固體碳和氫氣的質(zhì)量比約為 A 2 3 25B 12 2 75C 1 1D 393 5 241 8 B 變式練習(xí)1 變式練習(xí)2 氫氣 一氧化碳 辛烷 甲烷的熱化學(xué)方程式分別為 H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g H 283 0kJ molC8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ molCH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3kJ mol相同質(zhì)量的氫氣 一氧化碳 辛烷 甲烷完全燃燒時(shí)放出熱量最少的是 A H2 g B CO g C C8H18 l D CH4 g B 32 1 儀器 2 藥品 量熱計(jì) 量筒 100ml 溫度計(jì) 燒杯 250ml 1 0mol L的鹽酸1 0mol L的NaOH溶液1 0mol L的鹽酸1 0mol L的KOH溶液1 0mol L的硝酸1 0mol L的NaOH溶液 活動(dòng) 探究 測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱 33 簡(jiǎn)易量熱計(jì)示意圖 34 3 測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱a 量取一定體積的稀鹽酸加入中 記錄T1 b 量取一定體積的稀堿溶液加入中 使得溫度與T1 c 快速將堿液倒入中 蓋好杯蓋 勻速攪拌 記錄T2 量熱計(jì) 燒杯 量熱計(jì) 最高溫度 初始溫度 相同 35 結(jié)論探究 以上三組溶液中所發(fā)生的反應(yīng)均為 H aq OH aq H2O l 由于三次實(shí)驗(yàn)中所用溶液的體積相同 溶液中H 和OH 的濃度也是相同的 反應(yīng)溫度又一樣 因此三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱也是相同的 三個(gè)中和反應(yīng)都是在室溫下進(jìn)行的 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 所測(cè)得的上述三個(gè)中和反應(yīng)的反應(yīng)熱相同 36 為保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性 在測(cè)定過(guò)程中應(yīng)注意 1 為了使中和反應(yīng)進(jìn)行完全 可以讓酸或堿略稍過(guò)量 2 為了使測(cè)得的中和熱更準(zhǔn)確 所用酸和堿的濃度宜小不宜大 3 宜使用有0 1 刻度的溫度計(jì) 4 記錄最高溫度 5 反應(yīng)熱的計(jì)算式做了以下處理 a 忽略量熱計(jì)的熱容 b 認(rèn)為稀溶液與水的比熱相同 c 認(rèn)為熱容不隨溫度的變化而變化 37 1 定義 在稀溶液中 強(qiáng) 酸跟 強(qiáng) 堿發(fā)生中和反應(yīng) 生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱 2 中和熱的表示 H aq OH aq H2O 1 H 57 3kJ mol 3 要點(diǎn) 條件 稀溶液 反應(yīng)物 強(qiáng) 酸與 強(qiáng) 堿 中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱 電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng) 生成1mol水 中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H 和OH 化合生成H20 若離子反應(yīng)過(guò)程中有其他物質(zhì)生成 這部分反應(yīng)熱也不在中和熱之內(nèi) 放出的熱量 57 3kJ mol 重要的反應(yīng)熱 中和熱 38 重要的反應(yīng)熱 燃燒熱 1 概念 在101kPa時(shí) 1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量 叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 2 單位 kJ mol 1 燃燒的物質(zhì)必須為 1mol 2 完全燃燒是指物質(zhì)中下列元素完全轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的物質(zhì) C CO2 H H2O l S SO2等 3 燃燒熱通常由實(shí)驗(yàn)測(cè)得 3 注意 39 4 表示的意義 例如 C的燃燒熱為393 5kJ mol 敘述燃燒熱時(shí) 用正值 表示 在101kPa時(shí)1molC完全燃燒放出393 5kJ的熱量 燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒放出的熱量來(lái)定義的 因此在書(shū)寫(xiě)它的熱化學(xué)方程式時(shí) 應(yīng)以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的系數(shù) 例如 C8H18 g 25 2O2 g 8CO2 g 十9H2O l H 5518kJ molC8H18的燃燒熱為5518kJ mol 40 討論 燃燒熱與中和熱比較 101kPa時(shí) 1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的熱量 不同物質(zhì) 燃燒熱不同 在稀溶液中 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱量 不同強(qiáng)酸強(qiáng)堿的中和熱大致相同 約為57 3kJ mol 1mol C CO2H H2O l S SO2等 生成的水為1mol 放熱反應(yīng) H 0單位 kJ mol 不一定是1mol 講燃燒熱或中和熱的大小 不帶 熱值 1g物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量 41 1 下列熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是A HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱 H 57 3kJ mol 則H2SO4和Ca OH 2反應(yīng)的中和熱 H 2 57 3 kJ molB CO g 的燃燒熱是283 0kJ mol 則2CO2 g 2CO g O2 g 反應(yīng)的 H 2 283 0kJ molC 需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)D 1mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷燃燒熱 42 2 下列說(shuō)法正確的是A 在101kPa時(shí) 1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量 叫做該物質(zhì)的燃燒熱B 酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水 這時(shí)的反應(yīng)熱叫中和熱C 燃燒熱或中和熱是反應(yīng)熱的種類(lèi)之一D 在稀溶液中 1molCH3COOH和1molNaOH完全中和時(shí)放出的熱量為57 3kJ 43 熱化學(xué)方程式表示的意義 1 表示什么物質(zhì)參加反應(yīng) 結(jié)果生成什么物質(zhì) 2 反應(yīng)物和生成物之間的質(zhì)量比 物質(zhì)的量比 3 反應(yīng)物完全變成生成物后所放出或吸收的熱量 質(zhì) 量 能 H2 g O2 g H2O g H 298K 241 8kJ mol 1