1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱1.吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)2.反應(yīng)熱及其測定二、化學(xué)反應(yīng)的焓變1.焓及反應(yīng)焓變2.熱化學(xué)方程式書寫三、反應(yīng)焓變的計(jì)算1.蓋斯定律2.

焓變計(jì)算舉例第一章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化研究化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)變化能量變化物理變化化學(xué)變化四種基本反應(yīng)氧化還原反應(yīng)可逆反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)機(jī)械能熱能電能光能1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(一)吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)1.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的比較類型比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱關(guān)系生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷裂舊鍵時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放出的總能量小于反應(yīng)物分子斷裂舊鍵時吸收的總能量2.圖像表示能量反應(yīng)過程反應(yīng)物生成物吸熱反應(yīng)能量反應(yīng)過程反應(yīng)物生成物放熱反應(yīng)1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱3.常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)⑴常見的放熱反應(yīng)①活潑金屬與水或酸的反應(yīng)。如2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑②酸堿中和反應(yīng)。如2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O③燃燒反應(yīng)。如C、CO、C2H5OH等到的燃燒④多數(shù)化合反應(yīng)。如Na2O+H2O＝2NaOH，SO3+H2O=H2SO4⑵常見的吸熱反應(yīng)①多數(shù)分解反應(yīng)，如CaCO3CaO+CO2↑②2NH4Cl（s）+Ba(OH)2·8H2O（s）＝BaCl2+2NH3↑+10H2O③C(s)+H2O(g)CO+H2④CO2+C2CO高溫高溫高溫1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)1.反應(yīng)熱的相關(guān)概念一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(二)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱及其測定(1)反應(yīng)熱的意義:描述化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收熱量的物理量.(2)反應(yīng)熱的定義:化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時,反應(yīng)所釋放或吸收的熱量.(3)反應(yīng)熱的符號:Q.吸熱反應(yīng)Q為正值,放熱反應(yīng)Q為負(fù)值.(4)反應(yīng)熱的單位:kJ·mol-1.2.反應(yīng)熱數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)測定(1)儀器:量熱計(jì)(2)步驟(以測定HCl+NaOH=NaCl+H2O中和反應(yīng)的反應(yīng)熱為例):①向量熱計(jì)內(nèi)加入一定量的鹽酸,用溫度計(jì)測量初始溫度T1;②向量熱計(jì)中加入稍過量的NaOH溶液,充分反應(yīng),記錄體系的最高溫度;③根據(jù)反應(yīng)熱計(jì)算公式Q=-C(T2-T1)計(jì)算出反應(yīng)熱.(3)若用KOH代替NaOH,HNO3代替HCl,當(dāng)對應(yīng)物質(zhì)的量相同時,測定的反應(yīng)熱相同.(4)由此得出結(jié)論:對于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在溶液中發(fā)生的中和反應(yīng),由于其實(shí)質(zhì)是H++OH-=H2O,當(dāng)H+和OH-的物質(zhì)的量相同時,若反應(yīng)溫度又相同,則反應(yīng)熱相同.1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)例題1［例1］下列說法正確的是(

)A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B.放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生C.反應(yīng)是放熱的還是吸熱的必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小D.吸熱反應(yīng)大一定的條件下也能發(fā)生CD1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)例2［例2］下列反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)的是(

)A.Al+HCl(稀)B.Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl(s)C.KClO3受熱分解D.CaO+H2OAD1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)例1[例3]50mL0.5mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng).通過測定反應(yīng)過程中放出的熱量可計(jì)算中和熱,回答下列問題:(1)從實(shí)驗(yàn)裝置上看,圖中尚缺少的一種玻璃用品是

.(2)燒杯間塞滿碎紙條的作用是

．(3)大燒杯上如果不蓋硬紙板,求得中和反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值將

(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)(4)NaOH溶液的濃度大于HCl溶液的濃度的作用是

,當(dāng)室溫于10℃時進(jìn)行,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果會造成較大誤差,原因是

.環(huán)形玻璃攪拌棒減少實(shí)驗(yàn)過程中的熱量損失偏小確保鹽酸完全被中和散熱較快碎紙屑溫度計(jì)硬紙板1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)二、化學(xué)反應(yīng)的焓變(一)焓及焓變的定義1.焓：物質(zhì)所具有的能量稱為焓（用H表示）。注意：①焓是一個物理量；②焓是物質(zhì)固有的性質(zhì)，與密度相似。2.焓變：反應(yīng)產(chǎn)物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差，稱為反應(yīng)焓變。3.焓變與吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的關(guān)系：吸熱反應(yīng)：△H>0，即產(chǎn)物的焓(產(chǎn)物具有的總能量)大于反應(yīng)物的焓(反應(yīng)物具有的總能量)，當(dāng)由反應(yīng)物生成產(chǎn)物時，需吸收能量。放熱反應(yīng)：△H<0，即產(chǎn)物的焓(產(chǎn)物具有的總能量)小于反應(yīng)物的焓(反應(yīng)物具有的總能量)，當(dāng)由反應(yīng)物生成產(chǎn)物時，需釋放能量。4.等壓反應(yīng)熱與焓變之間的關(guān)系：對于等壓條件下的化學(xué)反應(yīng)，若只存在化學(xué)能與熱能之間的相互轉(zhuǎn)化，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于焓變，表示為：Qp=△H。(1)符號：△H(2)單位：KJ·mol-1(3)表達(dá)式：△H=H（反應(yīng)產(chǎn)物)—H（反應(yīng)物）1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)當(dāng)?H為“－”（?H<0）時，為放熱反應(yīng)當(dāng)?H為“＋”（?H>0）時，為吸熱反應(yīng)1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)二、化學(xué)反應(yīng)的焓變(二)熱化學(xué)方程式1.熱化學(xué)方程式的定義：表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。2.熱化學(xué)方程式的意義：不僅表示反應(yīng)中物質(zhì)變化而且表示反應(yīng)中的能量變化。3.書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意的問題：(1)要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)。（一般不寫反應(yīng)條件，不寫↑或↓。）(2)要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)。如不注明，即表示在101KPa和25℃。(3)方程式中的計(jì)量數(shù)不表示分子個數(shù)，而是表示物質(zhì)的量，可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。相同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時，△H也同倍數(shù)改變。(4)在熱化學(xué)方程式中要表明反應(yīng)放出或吸收的熱量的數(shù)值和單位，并用“；”將化學(xué)方程式與△H隔開。放熱反應(yīng)的為“-”，吸熱反應(yīng)的為“+”，單位為J/mol或kJ/mol。示例：C（石墨）+O2（g）=CO2

（g）；△H=-393.5kJ/mol示例：H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）；△H=-184.6kJ/mol1/2H2（g）+1/2Cl2（g）=HCl（g）；△H=-92.3kJ/mol說明:氣體用g表示,固體用s表示;液體用l表示;溶液用aq表示1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)[例4]已知298K時，由氫氣和氮?dú)夥磻?yīng)生成1mol氨氣放熱46.2kJ,將下列化學(xué)方程式寫成熱化學(xué)方程式.(1)3/2H2+1/2N2=NH33/2H2(g)+1/2N2(g)=NH3(g);△H=-46.2kJ/mol(2)3H2+N2=2NH32H2(g)+N2(g)=2NH3(g);△H=-92.4kJ/mol(3)NH3=3/2H2+1/2N2NH3(g)=3/2H2(g)+1/2N2(g);△H=+46.2kJ/mol1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)8．下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(

)A．2SO2+O2=2SO3

；H=－196．6kJ·mol-1B．H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=－285．8kJ·mol-1C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；H=－571．6kJD．C(s)+O2(g)=CO2(g)；H=+393．5kJ·mol-11.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)[例5]寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(1)1molC2H5OH(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)放出1366.8kJ的熱量。(2)2molC2H2(g)在O2(g)中完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)放出259.8kJ熱量。(3)1molC(石墨)與適量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ熱量。C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)；△H(298K)=-1366.8kJ·mol-12C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)；△H(298K)=-259.8kJ·mol-1C(s，石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)；△H(298K)=+131.3kJ·mol-11.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)1.（1）由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1mol水蒸氣放熱241.8kJ，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____________________________________。（2）已知0.5mol甲烷與0.5mol水蒸氣在t℃、pkPa時，完全反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，吸收了akJ熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是：____________________________________。

2．13gC2H2(g)完全燃燒生成CO2和H2O(l)時，放出650kJ的熱量，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_________________________________。1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)總結(jié)：1.一定要標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài)2.H

的單位為。3.熱化學(xué)方程式中系數(shù)是指各物質(zhì)的物質(zhì)的量，H

的數(shù)值要與系數(shù)對應(yīng)一致。1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)三、蓋斯定律及反應(yīng)焓變的計(jì)算●蓋斯定律：對于一個化學(xué)反應(yīng)，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變是相同的．ＡＢＣ△H△H1△H2如△H＝△H１＋△H２或△H１＝△H－△H２說明：(１)蓋斯定律的含義為：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的具體途徑無關(guān)．(２)根據(jù)蓋斯定律，熱化學(xué)方程式可以直接相加減，焓變的數(shù)值隨之進(jìn)行相加減．(３)利用蓋斯定律，可以間接計(jì)算一些無法直接測得的反應(yīng)的焓變．［例6］試?yán)?98Ｋ時下述反應(yīng)焓變的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算在此溫度下C(s)+1/2O2(g)＝CO(g)的焓變．已知：C(s)+O2(g)＝CO2(g);△H1＝－393.5kJ/molCO(g)+1/2O2＝CO2(g);△H2＝－283.0kJ/mol△H3＝△H1－△H2＝－393.5kJ/mol＋283.0kJ/mol＝－110.5kJ/mol1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)【例7】已知金剛石和石墨分別在氧氣中完全燃燒的熱化學(xué)方程式為C(金剛石，s)+O2(g)＝CO2(g);ΔH=－395.41kJ·mol-1,C(石墨，s)+O2(g)＝CO2(g);ΔH=－393.51kJ·mol-1,則金剛石轉(zhuǎn)化為石墨時的熱化學(xué)方程式為____________________________。由此看來更穩(wěn)定的碳的同素異形體為________。若取金剛石和石墨的混合晶體共1mol在O2中完全燃燒，產(chǎn)生熱量為QkJ,則金剛石和石墨的物質(zhì)的量之比為_________（用含Q的代數(shù)式表示）。[思路解析]由蓋斯定律，要得到金剛石和石墨的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可將兩個熱化學(xué)方程式相減即得，C（金剛石，s）－C(石墨，s)=0。ΔH3=ΔH1－ΔH2=－395.41kJ·mol-1+393.51kJ·mol-1=－1.90kJ·mol-1。即C（金剛石，s）＝C（石墨，s)ΔH=－1.90kJ·mol-1?？梢娊饎偸D(zhuǎn)化為石墨放出熱量，說明石墨的能量更低，較金剛石穩(wěn)定。

n(金剛石)

Q－393.51n(石墨)

395.41－Q＝用“十字交叉”法C(金剛石，s)＝C(石墨，s)；ΔH=－1.90kJ·mol-1。石墨395.41－QQ－393.511.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)【例8】發(fā)射衛(wèi)星時可用肼(N2H4)為燃料，用二氧化氮為氧化劑，這兩種物質(zhì)反應(yīng)生成氮?dú)夂退魵?。已知：N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g);ΔH1=+67.7kJ·mol-1①N2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(g);ΔH2＝－534kJ·mol-1

②試計(jì)算1mol肼和二氧化氮完全反應(yīng)時放出的熱量為_________kJ，寫出肼與二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_________________。解析：由題意可知：N2(g)+2O2(g)＝2NO2(g)ΔH1=+67.7kJ·mol-1

①N2H4(g)+O2(g)＝N2(g)+2H2O(g)ΔH2=－534kJ·mol-1②根據(jù)蓋斯定律，為在反應(yīng)物中消去O2并得到N2H4和NO2的反應(yīng)。令②×2-①得：2N2H4(g)－N2(g)＝2N2(g)+4H2O(g)－2NO2(g)；ΔH＝2ΔH2-ΔH1，整理得：2N2H4(g)+2NO2(g)＝3N2(g)+4H2O(g)ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝534kJ·mol-1×2－67.7kJ·mol-1＝－1135.7kJ·mol-1。則1molN2H4反應(yīng)放出的熱量為567.85kJ。答案：567.852N2H4(g)+2NO2(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；ΔH＝－1135.7kJ·mol-1567.8522N2H4(g)+2NO2(g)＝3N2(g)+4H2O(g)；ΔH＝－1135.7kJ·mol-11.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)【例9】已知下列兩個熱化學(xué)方程式：2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l);ΔH=－571.6kJ·mol-1C3H8(g)+5O2(g)＝3CO2(g)+4H2O(l);ΔH=－2220kJ·mol-1根據(jù)上面兩個熱化學(xué)方程式，試回答下列問題：(1)H2的燃燒熱(指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物所放出的熱量)為____________，C3H8的燃燒熱為__________。(2)1molH2和2molC3H8組成的混合氣體完全燃燒釋放的熱量為______________。(3)現(xiàn)有H2和C3H8的混合氣體共5mol,完全燃燒時放熱3847kJ,則在混合氣體中H2和C3H8的體積比是______________。解析：(1)據(jù)題給的熱化學(xué)方程式可知，H2的燃燒熱為571.6kJ·mol-1÷2=285.8kJ·mol-1，C3H8的燃燒熱為2220kJ·mol-1。(2)據(jù)公式Q放=n(可燃物)×ΔH，1molH2和2molC3H8組成的混合氣體完全燃燒釋放的熱量為285.8kJ·mol-1×1mol+2220kJ·mol-1×2mol=4725.8kJ。(3)設(shè)混合氣體H2的物質(zhì)的量為x，則C3H8的物質(zhì)的量為5mol－x，所以：285.8kJ·mol-1×x+(5mol－x)×2220kJ·mol-1=3847kJ,解方程得x=3.75mol，則5mol－x=1.25mol。故V(H2)∶V(C3H8)=3.75mol∶1.25mol=3∶1。答案：(1)285.8kJ·mol-1