化学反应中的热效应1(课件PPT).ppt 71页

'化学反应中的热效应 一、化学反应的焓变1．反应热与焓变的关系 温度热量恒温、恒压热量吸收放出kJ·mol－1kJ/mol 2．吸热反应和放热反应吸收热量放出热量反应物生成物反应物生成物 [想一想1]放热反应一定不需要加热，吸热反应一定需要加热吗？举例说明。提示：放热反应不一定都不需要加热，吸热反应也并不一定都需要加热。如：铁与硫粉加热才能反应，但它是放热反应；又如NH4Cl(s)与Ba(OH)2·8H2O(s)的反应不需加热，但为吸热反应。 3．燃烧热(1)概念：在101kPa下，物质的反应热叫该物质的标准燃烧热。(2)热值：在101kPa下，物质的反应热。(3)完全燃烧：指物质中含有的氮元素转化为，氢元素转化为，碳元素转化为。1mol完全燃烧1g完全燃烧N2(g)H2O(l)CO2(g) [想一想2]在表示燃烧热时，C、H、S等元素完全燃烧时对应的物质及其状态分别是什么？提示：CO2(g)；H2O(l)；SO2(g)。 4．能源的充分利用(1)化石燃料主要包括：等。(2)可燃物燃烧的条件：、温度达到着火点。(3)燃料不充分燃烧的危害：产热少，浪费资源，。煤、石油、天然气充足的氧气污染环境 二、热化学方程式1．概念能够表示化学的化学方程式。2．表示意义如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH(298K)＝－571.6kJ·mol－1，表示在298K时，和完全反应生成时571.6kJ的能量。反应热2molH2(g)1molO2(g)2molH2O(g)放出 [想一想3]N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH(298K)＝－92.4kJ·mol－1上述反应达到平衡后再加入N2，ΔH是否变化？[想一想3]提示：平衡后加入N2，平衡右移，放出的热量增多，但ΔH为恒温、恒压下发生每摩反应的一个固定值，不会改变。 三、盖斯定律1．内容一个化学反应，不论是完成，还是分完成，其总的是的。2．图示如图：由A到B可设计两个途径：一步几步热效应完全相同 途径一：A―→B途径二：A―→C―→B则焓变ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为。ΔH＝ΔH1＋ΔH2 化学反应的反应热1．吸热反应和放热反应的比较 灵犀一点：①化学反应表现为吸热或放热与反应与开始是否需要加热无关，需要加热的反应不一定是吸热反应(如C＋O2CO2)，不需要加热的反应也不一定是放热反应。②浓H2SO4、NaOH固体溶于水放热；NH4NO3溶于水吸热。因不是化学反应，其放出或吸收的热量不是反应热。 2．吸、放热反应与能量变化的关系(1)微观本质若E1>E2，反应表现为吸热；若E2>E1，反应表现为放热。 (2)宏观分析反应物(自身能量E′)生成物(自身能量E″)若E′>E″，反应表现为放热；若E′0，就说明X与Y的总能量低于M、N的总能量，A错，D正确；破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错；吸热反应有的不需要加热也可反应，如氢氧化钡晶体与氯化铵搅拌即可。【答案】D 【规律技巧】化学变化过程中不但遵循质量守恒定律，而且还要遵循能量守恒定律。化学反应中能量变化的本质是化学键在断裂和形成过程中有能量的变化，发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放出能量。当反应物的键能总和大于生成物的键能总和时，为吸热反应；当反应物的键能总和小于生成物的键能总和时，为放热反应。 化学反应过程中是吸收能量还是放出能量，还可以从反应物和生成物的总能量的相对大小的角度进行分析。在反应物的总能量＞生成物的总能量的反应中，ΔH＜0，反应为放热反应；在反应物的总能量＜生成物的总能量的反应中，ΔH＞0，反应为吸热反应。 【即时巩固1】下列各图中，表示正反应是吸热反应的是(　　) 【解析】吸热反应是生成物的总能量大于反应物的总能量，A项正确。【答案】A 热化学方程式的书写书写热化学方程式时除了遵循化学方程式的书写要求外，还要注意以下几点：(1)焓变与温度和压强等特定条件有关，所以书写时必须指明反应时的温度和压强(298K、101kPa时可以不注明)。(2)反应物和生成物的聚集状态不同，焓变的数值和符号可能不同，因此必须在方程式中用括号注明反应物和生成物在反应时的聚集状态(s、l或g)，不用标“↑”或“↓”，水溶液用aq表示。例如： (3)化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数，因此，它可以是整数，也可以是分数。 (4)ΔH只能写在化学方程式的右边，若为放热反应，则ΔH为“－”；若为吸热反应，则ΔH为“＋”，其单位一般为kJ·mol－1，其真正含义是指化学方程式中的物质的物质的量用“mol”来衡量时，所对应的能量变化是多少焦(或千焦)，并非特指“一摩尔物质参加反应时吸收或放出的热量”。 (5)热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于ΔH与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 灵犀一点：①书写热化学方程式时，常需要根据已知条件进行简单计算，一定要严格按照各物质的物质的量与ΔH之间的对应关系计算，并要注意ΔH的符号。②在可逆反应中的反应热数值是按生成物的量反应完成时放出或吸收的能量，而不是按反应物的量反应时的能量变化，如3H2(g)＋N2(g),2NH3(g)　ΔH＝－92.4kJ·mol－1是指生成2molNH3时放出92.4kJ的热量，因反应不能进行完全，3molH2(g)和1molN2(g)混合反应实际放出的热量小于92.4kJ。 【案例2】在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是(　　)A．CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋725.76kJ/molB．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1451.52kJ/molC．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－725.76kJ/mol D．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝＋1451.52kJ/mol【答案】B 【规律技巧】热化学方程式不仅表明化学反应中的物质变化，也表明化学反应中的能量变化。在书写热化学方程式时要注意以下几点：(1)要注明温度、压强等条件，如未注明，则指25℃、101kPa。(2)反应的能量变化与反应物、生成物的状态有关。热化学方程式要注明反应物和生成物的聚集状态，常用s、l、g分别表示固体、液体、气体。 (3)在所写热化学方程式右边，写下ΔH的数值和单位(kJ·mol－1)。反应放热时ΔH为“－”；反应吸热时ΔH为“＋”。(4)ΔH与方程式的计量系数有关，注意方程式与ΔH的对应，热化学方程式中的计量系数只以“mol”为单位，不表示微粒的个数，所以方程式的系数可以是小数或分数。 【即时巩固2】(1)若已知H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0kJ/mol，则1mol甲醇燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式如何书写？(2)1mol红磷(P)完全燃烧生成P2O5，放出777.5kJ热量。则下列热化学方程式书写正确的是(　　) 化学反应焓变的计算与比较1．计算(1)根据键能数据(E)计算ΔH＝E(反应物)－E(生成物)(2)根据热化学方程式计算反应热与反应物或生成物的物质的量成正比。 (3)根据实验数据计算ΔH＝Q＝C×ΔT(C代表溶液及量热计的总热容，单位kJ·K－1)或ΔH＝Q＝Cm×ΔT(C代表反应物的比热容，单位kJ·kg－1·K－1) (4)根据盖斯定律计算①利用盖斯定律计算化学反应的焓变时，热化学方程式可以和数学代数方程式一样进行加、减、乘、除运算。②需要时可将热化学反应方程式的系数扩大或缩小，应注意ΔH也要同比例扩大或缩小，也可将热化学方程式逆向改写，此时ΔH绝对值相等，符号相反。 2．比较(1)同一反应生成物状态不同时A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0因为C(g)===C(l)　ΔH3<0，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2<ΔH1。(2)同一反应反应物状态不同时S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0 灵犀一点：解答有关盖斯定律的题目关键是设计合理的反应途径，适当加减已知热化学方程式。在进行化学方程式的数学运算时，要注意反应热的符号以及反应热与化学方程式中的系数的比例关系。 【案例3】(2010·广东化学)在298K、100kPa时，已知：2H2O(g)===O2(g)＋2H2(g)；ΔH1Cl2(g)＋H2(g)===2HCl(g)；ΔH22Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)；ΔH3则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(　　)A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2 【解析】本题考查盖斯定律，意在考查考生对盖斯定律的运用能力及对反应热的计算能力。设提供的三个热化学方程式分别为①、②、③，根据盖斯定律，由①＋②×2可以得到③，故ΔH1＋2ΔH2＝ΔH3，A项正确。【答案】A 【规律技巧】解答有关盖斯定律题目的关键是设计合理的反应途径，适当加减已知方程式的反应热进行求算。在进行化学方程式的数学运算时，要注意反应热的符号以及反应热与化学方程式中化学计量数的比例关系。 A．＋172.22kJ/mol　　　　B．－172.22kJ/molC．＋392.92kJ/molD．－392.92kJ/mol 【解析】根据题给两个反应的关系可知：由盖斯定律可知：ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－110.35kJ/mol＋(－282.57kJ/mol)＝－392.92kJ/mol。故D项正确。【答案】D 【案例4】　(2010·重庆理综)已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)；ΔH＝－72kJ/mol，蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ，其他相关数据如下表：则表中a为(　　)A．404　　　B．260　　　C．230　　　D．200 【解析】本题考查键能与反应热之间的关系，旨在通过本题考查学生对反应本质的理解，及化学基本计算能力。H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)；ΔH＝－72kJ/mol　①Br2(l)===Br2(g)；ΔH＝30kJ/mol　②热化学方程式①－热化学方程式②，得：H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)；ΔH＝－102kJ/mol所以有：a＋436－369×2＝－102；得a＝200。【答案】D 【规律方法】根据键能计算反应热时，所有反应物和生成物的化学键数目一定要计算清楚，否则极易出错。 【即时巩固4】(2008·海南化学)白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P===OckJ·mol－1、O===OdkJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　) A．(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1B．(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1C．(4c＋12b－4a－5d)kJ·mol－1D．(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1 【解析】由图可以看出：P4中有6mol的P—P，5mol的O2中含有5molO===O,1mol的P4O10中含有4mol的P===O、12mol的P—O。由题意，断裂1mol白磷分子中P—P键需吸热6akJ，断裂5molO===O键需吸热5dkJ，生成1molP4O10会放热：4ckJ＋12bkJ，则该反应的焓变为(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1，即选项A符合。【答案】A 中和反应反应热的测定●实验用品大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、温度计、量筒(50mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。0．50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液。 ●实验步骤(1)在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如图所示。 (2)用一个量筒量取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。(3)用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。 (4)把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)。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。(5)重复实验2～4次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。 ●产生误差的原因(1)量取溶液的体积有误差(测量结果是按50mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50mL或小于50mL都会造成误差)。(2)温度计的读数有误。(3)实验过程中有液体洒在外面。(4)混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。 (5)隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。(6)测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。 【案例5】50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题： (1)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是______________。(2)大烧杯上如不加盖硬纸板，求得中和热(所放出热量)的数值________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。 (3)实验中改用60mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热的数值________(填“相等”或“不相等”)，简述理由____________________________________________________________________。(4)用相同浓度和体积的氨水代替氢氧化钠溶液进行上述实验，所放出的热量会______，用50mL0.50mol·L－1氢氧化钠溶液进行上述实验，所放出的热量会______。(均选填“偏大”、“偏小”或“无影响”) 中和热是指强酸、强碱稀溶液中H＋(aq)与OH－(aq)反应生成1mol水放出的热量，在测定过程中尽量避免热量散失是关键。生成不同量的H2O放出不同热量，但求得的中和热数值是不变的。如果用同浓度同体积氨水代替NaOH溶液，因NH3·H2O电离吸热，故会使释放的热量减少。为使50mL0.50mol·L－1的盐酸保证完全中和，必须加过量的NaOH溶液，否则可能导致反应不完全使所放热量减小。【解析】 【答案】(1)保温隔热，减少实验中的热量损失(2)偏小(3)不相等　相等　中和反应放出的热与生成H2O的物质的量成正比，而中和热是指每生成1molH2O放出的热，是个定值(4)偏小　偏小 【规律方法】中和反应反应热的测定注意事项：①酸碱溶液应当用稀溶液(0.1～0.5mol·L－1)。因浓度过大，溶液中阴阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度就不能达到100%，这样使酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分补偿电离时所需的热量，造成较大的误差。②要使用同一支温度计。分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液的温度后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。 ③实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。④操作时动作要快，尽量减少热量的散失。⑤实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量小的一种，因为过量的酸碱并不参加中和反应。⑥碱液要稍过量，以确保盐酸被完全中和。 【即时巩固5】将V1mL1.00mol·L－1盐酸和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液的温度，实验结果如下图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50mL)。下列叙述正确的是(　　) A．做该实验时环境温度为22℃B．该实验表明化学能可以转化为热能C．NaOH溶液的浓度约是1.00mol·L－1D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应 【解析】本题考查中和反应热的相关知识。从图象中可以发现，当把5mL1.00mol/LHCl溶液和45mL未知浓度的NaOH溶液混合后，溶液的温度为22℃，由于中和反应放热，所以做该实验的环境温度低于22℃；B项说法明显正确；由完全中和消耗30mLHCl可得30mL×10－3L/mL×1.00mol·L－1＝20mL×10－3L/mL×c(NaOH)，故c(NaOH)＝1.50mol/L，C错误；从图象中并不能说明D正确。【答案】B 4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫·托尔斯泰20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰·贝勒斯22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚52、若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。53、希望是厄运的忠实的姐妹。54、辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。55、领导的速度决定团队的效率。56、成功与不成功之间有时距离很短只要后者再向前几步。57、任何的限制，都是从自己的内心开始的。58、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴誉就很难挽回。59、不要说你不会做！你是个人你就会做！60、生活本没有导演，但我们每个人都像演员一样，为了合乎剧情而认真地表演着。61、所谓英雄，其实是指那些无论在什么环境下都能够生存下去的人。62、一切的一切，都是自己咎由自取。原来爱的太深，心有坠落的感觉。63、命运不是一个机遇的问题，而是一个选择问题；它不是我们要等待的东西，而是我们要实现的东西。64、每一个发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。65、再冷的石头，坐上三年也会暖。66、淡了，散了，累了，原来的那个你呢？67、我们的目的是什么？是胜利！不惜一切代价争取胜利！68、一遇挫折就灰心丧气的人，永远是个失败者。而一向努力奋斗，坚韧不拔的人会走向成功。69、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。70、平凡的脚步也可以走完伟大的行程。71、胜利，是属于最坚韧的人。72、因害怕失败而不敢放手一搏，永远不会成功。73、只要路是对的，就不怕路远。74、驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。3、上帝助自助者。24、凡事要三思，但比三思更重要的是三思而行。25、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。26、没有退路的时候，正是潜力发挥最大的时候。27、没有糟糕的事情，只有糟糕的心情。28、不为外撼，不以物移，而后可以任天下之大事。29、打开你的手机，收到我的祝福，忘掉所有烦恼，你会幸福每秒，对着镜子笑笑，从此开心到老，想想明天美好，相信自己最好。30、不屈不挠的奋斗是取得胜利的唯一道路。31、生活中若没有朋友，就像生活中没有阳光一样。32、任何业绩的质变，都来自于量变的积累。33、空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。34、不大可能的事也许今天实现，根本不可能的事也许明天会实现。35、再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。'