选修四11化学反应的热效应

第1章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应第1课时化学反应的反应热、焓变1.了解反应热的概念。2.学习如何测定中和反应的反应热。3.理解焓与焓变。4.熟练掌握热化学方程式的书写特点。庆典时的烟火钢铁的炼制火苗为了定量描述化学反应释放或吸收的热能，化学上规定，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，简称反应热。用Q表示一、反应热Q0吸热反应Q0放热反应反应过程如图表示,则此反应是放热反应还是吸热反应？反应物与生成物总能量的差值表示什么？能量反应物生成物反应过程（放热反应）用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支——热化学。反应热。常见的放热反应有哪些？①所有可燃物的燃烧反应，例如H2在Cl2中燃烧;②酸碱中和反应；③金属与酸的反应；④铝热反应；⑤大部分化合反应，例如CaO+H2O====Ca(OH)2。常见的放热反应：常见的吸热反应有哪些？①铵盐与碱的反应；②C、H2、CO等还原金属氧化物的反应；③大部分分解反应。常见的吸热反应:Q=－C(T2－T1)C：表示体系的热容（J·K-1）T：表示热力学温度（K）Q=-cm(T2－T1)c：表示比热容（kJ·K-1·kg-1）化学反应的热效应Q是可以测量和计算的。中和热（1）定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，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：Ⅰ、条件：稀溶液Ⅱ、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Ⅲ、生成1mol水。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20，若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Ⅳ、放出的热量：57.3kJ/mol补充内容燃烧热与中和热的区别与联系相同点燃烧热中和热能量变化放热反应ΔHΔH0,单位kJ/mol不同点反应物的量1mol可燃物不一定是1mol生成物的量不一定是1mol1molH2O反应热的含义101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量;不同的物质燃烧热不同酸碱中和生成1molH2O时放出的热量；强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为57.3kJ/mol中和反应反应热的测定简易量热计示意图1.向量热计内筒中加入1.0mol·L-1的盐酸100mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1。2.向250mL的烧杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液100mL，调节其温度与量热计中盐酸的温度相同。（为使中和反应充分进行，可以使酸或碱略过量）已记录初始温度T1。3.快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。4.假设溶液的比热等于水的比热(忽略量热计的热容)，根据溶液温度升高的数值，计算此中和反应的反应热。简易量热计实验初始温度T1最高温度T2反应热1组NaOH溶液与盐酸2组KOH溶液与盐酸3组NaOH溶液与硝酸用同样的方法测量2组与3组中的中和反应的反应热。T2-T1相同相同2.所用溶液的体积相同，溶液中H＋和OH－的浓度相同，即H＋和OH－的量相同。1.反应的实质相同：H++OHˉ====H2O。为什么三个反应的热效应相同?3.反应温度的变化值相同。1.焓（H）：是与体系的内能等有关的一种物理量。二、焓与焓变焓的单位：kJ·mol-1物质具有能量，是物质固有的性质。含义：物质具有焓的多少与物质的量的多少有关，与物质的状态和温度联系密切。压强不变条件下的化学反应，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)，则该反应的反应热等于反应前后物质的焓变，即ΔH=Qp。因为Q0为吸热反应，Q0为放热反应，所以当ΔH＞0时，为吸热反应。当ΔH＜0时，为放热反应。2.焓变（ΔH）：用反应物总焓、产物总焓的差值表示的反应热。单位：kJ·mol-1ΔH0ΔH0正吸负放ΔH=生成物总焓–反应物总焓能量能量反应物反应物生成物生成物反应过程（I）反应过程（II）放热反应吸热反应Q0Q0H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-12H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-1下列方程式属于热化学方程式：与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？122.既能表明反应中的物质变化，又能表明能量变化。2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-11.要标明物质的状态，方程式后注明能量变化。让我好好想想H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-12.每种物质后加括号注明物质的状态。g：气态,l：液态,s：固态,aq：水溶液中的溶质。注意事项：1.反应方程式中各物质系数仅表示物质的量，不表示分子个数，可以是分数。三、热化学方程式的含义和书写注意事项：2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-1含义：2mol氢气和1mol氧气充分反应生成2mol液态水，释放能量571.6kJ。4.ΔH数值大小与系数成正比。5.可逆反应的正反应与逆反应的ΔH数值相同，符号相反。3.ΔH后一般要用括号注明反应温度；ΔH的单位是kJ·mol-1或J·mol-1；放热反应必须写上“－”（负号）。例.1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl，放出184.6kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)∆H=-184.6kJ·mol-11.反应热：用Q表示。反应吸热，Q为正值；反应放热，Q为负值。可用Q=-C(T2-T1)计算反应热。2.焓（H）：是物质具有的能量，是物质固有的性质。3.焓变(ΔH)：用反应产物总焓与反应物总焓的差值表示的反应热。ΔH=H（反应产物）–H（反应物）ΔH：单位：kJ·mol-1正吸负放4.物质的固有能量与焓变的关系图(1)每种物质后加括号注明物质的状态。g：气态,l：液态,s：固态,aq：水溶液中的溶质。(2)热化学方程式中的系数不表示分子个数，可以是分数。(4)ΔH数值大小与系数成正比。5.热化学方程式书写的注意事项：(5)可逆反应的正反应与逆反应的ΔH数值相同，符号相反。(3)ΔH的单位是kJ·mol-1或J·mol-1；放热反应必须写上“－”（负号）。1.沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是（）A.2CH4(g)＋4O2(g)====2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH=+890kJ·mol-1B.CH4＋2O2====CO2＋H2OΔH=－890kJ·mol-1C.CH4(g)＋2O2(g)====CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=－890kJ·mol-1D.1/2CH4(g)＋O2(g)====1/2CO2(g)＋H2O(l)ΔH=－890kJ·mol-1C2.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(298K)＝＋242kJ·mol－1B.2H2(g)＋O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)＝－484kJ·mol－1C.H2(g)＋1/2O2(g)====H2O(g)ΔH(298K)＝＋242kJ·mol－1D.2H2(g)＋O2(g)====2H2O(g)ΔH(298K)＝＋484kJ·mol－1A3.相同温度时,下列两个反应的反应热分别用ΔH1、ΔH2表示，其关系正确的是（）①H2(g)+O2(g)====H2O(g)ΔH1=-Q1kJ·mol-1②2H2O(g)====2H2(g)+O2(g)ΔH2=+Q2kJ·mol-1A.Q1Q2B.Q1=Q2C.2Q1Q2D.Q2=Q1D12124.298K时，1molC与1mol水蒸气反应生成1molCO和1molH2，需吸收131.5kJ的热量。写出此反应的热化学方程式。C(s)+H2O(g)====H2(g)+CO(g)ΔH(298K)=+131.5kJ·mol-15.在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的热化学方程式为：2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH=–572kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1由1mol氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少？2066kJ32第2课时反应焓变的计算331.掌握盖斯定律的内容；2.能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。34已知以下3个热化学方程式，体会反应热的关系：①C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1②CO(g)+1/2O2(g)====CO2(g)ΔH2=-283.0kJ·mol-1③C(s)+1/2O2(g)====CO(g)ΔH3=?CO(g)C(s)ΔH3CO2(g)ΔH1ΔH2ΔH3=ΔH1-ΔH235①C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1②CO(g)+1/2O2(g)====CO2(g)ΔH2=-283.0kJ·mol-1③C(s)+1/2O2(g)====CO(g)ΔH3=?ΔH3=ΔH1-ΔH2=-393.5kJ·mol-1+283.0kJ·mol-1-110.5kJ·mol-1=-110.5kJ·mol-1【答案】36如图，由A转化成B，可以一步完成，也可以通过C，两步完成。虽然转化的途径不同，但是反应的反应热（焓变）相同。ΔH＝ΔH1+ΔH2371.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。2.化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应的途径无关。一、盖斯定律的内容38有些化学反应的反应热很难直接测得，可通过盖斯定律计算其反应热数据。3．盖斯定律应用的过程方法：（1）写出目标方程式确定“过渡物质”(要消去的物质)；（2）乘以适当的系数，通过加减逐一消去“过渡物质”；（3）导出目标方程式ΔH的“运算式”。39例题：C（s）+1/2O2（g）====CO（g）ΔH2=？因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的ΔH无法直接测得。我们就可以借助盖斯定律设计方案计算该反应的ΔH。已知：(1)C(s)+O2(g)====CO2(g)ΔH1=–393.5kJ·mol-1(2)CO(g)+1/2O2(g)====CO2(g)ΔH3=–283.0kJ·mol-140△H2=△H1-△H3=-393.5kJ·mol-1-(-283.0kJ·mol-1)=-110.5kJ·mol-1ΔH1=ΔH2+ΔH3【答案】C(s)+1/2O2(g)====CO(g)△H=-110.5kJ·mol-1C(s)+O2(g)CO2(g)CO(g)+O2(g)12△H1△H2△H341二、常见反应热计算的题型1.根据热化学方程式的系数直接计算【例1】25℃、101kPa时，使1.0g钠与足量的氯气反应，生成氯化钠晶体并放出17.87kJ的热量，求生成1mol氯化钠的反应热。42【解析】2Na(s)+Cl2(g)====2NaCl(s)△H=-akJ·mol-146g2molakJa=17.87×46kJ=822.02kJ1.0g17.87kJ生成1mol氯化钠的△H=-a/2kJ·mol-1=-411.01kJ·mol-143【例2】已知：N2(g)+2O2(g)====2NO2(g)ΔH1=68kJ·mol-1N2H4(l)+O2(g)====N2(g)+2H2O(l)ΔH2=-622kJ·mol-1火箭发射时用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化剂，反应生成N2(g)和H2O(l)，写出该反应的热