化学反应中的热效应.

庆典时的烟火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“－”（∆H0）时，为放热反应；当∆H为“＋”（∆H0）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.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。有能量变化的变化不一定属于化学变化。二、放热反应和吸热反应1、定义：放出热量的化学反应——放热反应。吸收热量的化学反应——吸热反应。金属与酸(或水)的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、大多数化合反应。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。2、常见的吸热、放热反应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。问题一阅读P3反应过程中能量变化曲线图（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宏观规律总结:ΔH=∑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ΔH＜0ΔH＞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HHClClClHClH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: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微观ΔH＝反应物总键能－生成物总键能从键能角度看：放热反应△H0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△H0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宏观原因与微观原因之间的联系？思考物质变化能量变化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三、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)ΔH=-184.6kJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ/molNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol3、热化学方程式的书写H2(g)+I2(g)===2HI(g)△H=－14.9kJ/mol1.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℃101kPa2.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.普通化学方程式不需注明温度和压强.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,但是不可以出现共同的分数系数。）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。A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=334.4kJn(CH4)=334.4889.5mol=0.38mol知识准备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。思考：可以选用一个量筒吗？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）仪器保温性能差。课本中用大小烧杯间的碎纸片来隔热保温，其效果当然不好，免不了热量散失，所以结果偏低，这是主要原因；（2）实验中忽略了小烧杯、温度计所吸收的热量，因此也使结果偏低；（3）计算中假定溶液比热容为4．18J／（g·℃），密度为1g／cm3，实际上这是水的比热容和密度，酸碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以也使结果偏低。（4）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。（5）实验过程中有液体洒在外面。（6）混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差.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。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)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、弱碱的放出的热低于57.3kJ/mol浓酸与浓碱反应的放出的热高于57.3kJ/mol(3)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(4)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思考：1/2Ba(OH)2(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2BaSO4(s)+H2O(l)△H=－QkJ·mol-1Q与57.3的大小关系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P8，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-△H24C(s)+4O2(g)=4CO2(g)-2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)4C(s)-O2(g)+2C2H2(g)=-2H2O(g)+2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)4C(s)+2H2(g)=2C2H2(g)2C(s)+H2(g)=C2H2(g)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。D使18g焦炭发生不完全燃