01专题1 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应中的热效应

第一节化学反应的焓变义乌市私立群星学校褚开朗专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应生活中、科技中化学反应与能量变化息息相关。化学反应中的能量转形式势有热能、光能、电能等，以热能为主。一、常见的吸热、放热反应：1、常见的放热反应：①所有的燃烧反应，物质的缓慢氧化，如铁生锈。②酸碱中和反应。③金属与水或酸发生的置换反应。④大多数化合反应，如CaO+H2O=Ca(OH)2。⑤铝热反应，如2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。2、常见的吸热反应：①大多数分解反应，如CaCO3CaO+CO2↑。②与碳有关的氧化还原反应，如CO2+C2CO，C+H2OCO+H2。③Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O想一想：放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不反应，对吗？【注意事项】一个化学反应是吸热还是放热是由反应物和生成物所具有的总能量差值决定的，是已定的事实，与反应条件无必然关系，反应条件只是反应发生的前提，不要认为吸热反应一定需要加热，放热反应一定不需要加热。二、宏观上认识吸热、放热反应：吸热反应放热反应【注意事项】①一个化学反应是吸收能量还是放出热能量，取决于反应物和生成物总能量的相对大小。②在化学反应中能量的变化通常以热能形式表现出来。△H为吸收或放出的热量，称为反应热，如果反应在恒温、恒压的条件下进行，则反应热△H又叫焓变，单位常采用kJ·mol-1。③吸热反应的△H＞0，放热反应的△H＜0。△H=生成物总能量–反应物总能量三、热化学方程式：能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534.4kJ·mol-1②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+H2O(g)△H=-267.2kJ·mol-1【注意事项】①若不标明温度和压强，则表示是在25℃（即298K）、101kPa条件下的反应热。②反应物和生成物的聚集状态要标注：气体（g）、液体（l）、固体（s）、溶液（aq）。③各物质化学式前面的化学计量数表示物质的量，可为整数或分数。④同一化学反应中，△H与每一物质的化学计量数成正比。⑤将热化学方程式倒过来书写，△H要改变正负号。212121四、微观上认识吸热、放热反应的本质：N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+182.6kJ·mol-1N2+O22N+2O2NO断开旧化学键吸收能量形成新化学键释放能量已知：断开1molN≡N键需要吸收946kJ能量，断开1molO=O键需要吸收498kJ能量，形成1molNO释放632kJ能量。能否求出该反应的△H。△H【注意事项】①化学反应的本质，任何化学反应都是反应物旧化学键的断裂，和生成物新化学键的形成。②键能：每拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量，叫做该共价键的键能。例如：H—H的键能为436.4kJ·mol-1，Cl—Cl的键能为242.7kJ·mol-1。共价键键能越大，该共价键越牢固，化学性质也越稳定。③△H=反应物的总键能之和–生成物总键能之和△H=生成物总能量–反应物总能量典型习题指导【例题1】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)＋O2(g)ΔH＝－242kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－484kJ·mol－1C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)ΔH＝－242kJD．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－484kJ·mol－1【例题2】SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需要吸收的能量分别为160kJ、330kJ，则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为_______________。D-1220kJ·mol-1【例题3】已知红磷通常要比白磷稳定，下列两个反应：①P4(白磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)ΔH1②4P(红磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)ΔH2则ΔH1和ΔH2的关系是()A．ΔH1＝ΔH2B．ΔH1ΔH2C．ΔH1ΔH2D．无法确定C规律方法·解题指导反应热大小的比较①同一反应，生成物状态不同时：A(g)＋B(g)===C(g)ΔH10A(g)＋B(g)===C(l)ΔH20ΔH1______ΔH2。②同一反应，反应物状态不同时：S(g)＋O2(g)===SO2(g)ΔH10S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH20ΔH1______ΔH2。③两个有联系的不同反应相比：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH10C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH20ΔH1____ΔH2。＞＜＜【例1】下列各组热化学方程式中，化学反应的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．①②③C谢谢大家！第二节反应热的测量与计算义乌市私立群星学校褚开朗专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应一、中和热的测定：1．定义：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。2．实验仪器及试剂：仪器：大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、环形玻璃搅拌棒、温度计、量筒(50mL)两个、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)。药品：盐酸(0.50mol·L－1)、氢氧化钠溶液(0.55mol·L－1)。H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1．实验步骤：(1)制作简易的量热器(如图所示)。(2)用量筒准确量取反应溶液(盐酸50mL、氢氧化钠溶液50mL)，准确测量温度(精确到0.1℃)。(3)将盐酸和氢氧化钠溶液混合反应，记录终止温度。(4)重复实验步骤(2)～(3)三次。已知：盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g·cm－3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1，则该反应的中和热为ΔH＝。实验次数起始温度t1/℃终止温度t2/℃温度差(t2－t1)/℃HClNaOH平均值125.124.925.028.33.3225.125.125.128.53.4325.125.125.128.63.5取平均值3.4二、盖斯定律：1．内容：不管化学反应是一步完成或分步完成，其总的热效应是完全相同的。或者说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。2．应用：对于进行得很慢的反应，不容易直接发生的反应，产品不纯(即有副反应发生)的反应，测定反应热有困难，如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。例如：根据以下①、②两式，如何写出C(s)＋O2(g)===CO(g)的热化学方程式。①C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1解答：①-②得：C(s)＋O2(g)===CO(g)ΔH＝－110.5kJ·mol－1212121三、反应热的计算：1．反应热计算的主要依据是：热化学方程式、盖斯定律及反应过程的焓变等数据。2．反应热的计算方法：(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；各项的系数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。(2)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。典型习题指导知识点一中和热的测定【例题1】1．在一800mL的大烧杯中放入碎纸屑，把盛有50mL0.50mol·L－1盐酸的200mL烧杯放到大烧杯中，两只烧杯间填满碎纸屑。用泡沫塑料板做成大烧杯盖，通过盖子插入一根玻璃搅拌棒(末端呈半圆环的玻璃棒)和一只温度计，测定溶液的温度。迅速往盐酸溶液中加入50mL0.55mol·L－1烧碱溶液，盖好，搅拌溶液，观察温度的变化。当温度保持稳定时，记录读数，取出装反应液的烧杯，倒出溶液，清洗干净，保持内外杯壁干燥。重复进行三次实验。用这一实验可以粗略测定中和热。(1)烧杯间填满碎纸屑的作用是。(2)要重复进行三次实验的目的是。(3)烧杯如果不盖泡沫塑料板，所求得的中和热数值将(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(4)实验中若改用60mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1烧碱溶液进行上述反应，与上述实验相比，所放出的热量(填“相等”或“不相等”)，所求中和热(填“相等”或“不相等”)，理由是。(5)三次平行操作测得的数据中，起始时盐酸与烧碱溶液温度相同，而终止温度与起始温度之差(t2－t1)分别为①2.3℃，②2.4℃，③2.9℃，则最终代入计算式的温度差的平均值为________℃。保温、隔热，减少实验过程中热量的损失减少实验过程中的误差偏小不相等相等2.35(4)因为60mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1烧碱溶液反应能生成0.0275molH2O，而50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1烧碱溶液反应只能生成0.025molH2O，因此所放出的热量不同。但中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热量，与酸、碱的用量无关，因此所求中和热相等．H2SO4溶液和KOH溶液反应时有热量放出，并已知反应物的总能量为E1，生成物的总能量为E2。试回答下列问题：(1)用离子方程式表示中和反应的实质：。(2)判断E1和E2的大小关系：E1________E2。(3)已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，计算下列中和反应中放出的热量。①用20gNaOH配成稀溶液跟足量的稀盐酸反应，能放出________kJ的热量。②用0.15molBa(OH)2配成稀溶液跟足量的稀硝酸反应，能放出________kJ的热量。H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)＞17.1928.65．已知298K、101kPa条件下：①4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)ΔH＝－2834.9kJ·mol－1②4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)ΔH＝－3119.1kJ·mol－1由此得出的正确结论是()A．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应B．等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应C．O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应D．O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应4．