高中化学 1.1.1 化学反应的反应热、焓变配套课件 鲁科版选修4.ppt

第1课时化学反应的反应热 焓变 1 了解化学反应中能量的常见转化形式 2 了解反应热 焓 焓变的概念及其表示方法 了解焓变与反应热 物质能量间的关系 3 了解定量测定反应热的基本原理和方法 能进行简单的误差分析 4 掌握热化学方程式的书写 一 化学反应的反应热 1 化学反应都有能量变化吗 2 如何定量测定并正确表示反应中能量的变化情况呢 1 概念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 简称为反应热 通常用符号q表示 单位为 2 q值与反应热的关系反应吸热 反应放热 kj mol 1或j mol 1 q 0 q 0 3 测定中和反应的反应热 1 主要仪器 量热计 测定反应前后溶液的温度 使反应充分进行 体系的温度均匀 保温作用 反应容器 2 原理 q c t2 t1 其中c表示溶液及量热计的 t1 t2分别表示 热容 反应前和反 应后体系的温度 二 化学反应的焓变 1 焓变与反应物和生成物的能量大小有何关系 2 如何把一个反应的物质变化和能量变化同时表示出来呢 1 焓 描述物质所具有的能量的物理量 符号 h 2 焓变 1 含义 反应产物的总焓与反应物的总焓之差 符号 h 单位 2 表达式 h h 反应产物 h 反应物 3 与反应能量变化的关系 反应吸热 反应放热 kj mol 1或j mol 1 h 0 h 0 4 与反应热的关系 对于在等压条件下进行的化学反应 如果反应中物质的能量变化 则反应前后物质的焓的改变就等于该反应的反应热 数学表达式为 h qp 全部转化为热能 3 热化学方程式 1 意义 可把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时表示出来 2 实例 298k时 1molh2 g 和0 5molo2 g 反应生成1molh2o l 放热285 8kj 此反应的热化学方程式可表示为 1 所有的化学反应都有能量的变化 分析 化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成 化学键的断裂和形成过程中 能量变化不可能一致 故任何化学反应中 既有物质变化 又会伴随能量变化 2 伴随能量变化的物质变化过程 都是化学变化 分析 有能量变化的过程不一定是化学变化 如浓硫酸的稀释过程 干冰的气化过程等 3 当反应物的焓高于反应产物的焓时 该反应是吸热反应 h 0 分析 当反应物的焓高于反应产物的焓时 该反应应为放热反应 h 0 4 热化学方程式中 h的单位kj mol 1 代表每生成1mol产物时能量的变化 分析 kj mol 1中的mol并不表示某一具体物质 而是表示 1mol反应 或者说是 1mol反应过程 是指1mol特定的反应组合 数值随化学方程式中的化学计量数不同而不同 一 物质的能量 化学键能 焓变三者之间关系的辨析1 微观角度 化学键与焓变吸收能量e1 反应物反应产物 放出能量e2e1 e2反应吸收能量 h 0e1 e2反应放出能量 h 0 旧化学键断裂新化学键形成 化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成 化学反应的热效应来源于反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化 2 宏观角度 物质能量变化与焓变 特别提醒 1 化学反应是吸热还是放热 与反应是否需要加热没有直接关系 许多放热反应也需要加热来引发 比如 铝热反应2al fe2o3al2o3 2fe 2 常见的放热反应有 酸碱中和反应 活泼金属与酸反应 燃烧反应等 常见的吸热反应有 大多数分解反应 铵盐与碱的反应等 典例1 已知 反应过程中的能量变化如图 问 1 a b c分别代表什么意义 a b c 2 该反应是 填 吸热 或 放热 反应 h 填 或 0 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 看清图像中各个点的意义 包括起点 最高点 拐点等 2 熟练掌握化学键断裂 形成过程中能量变化情况 焓变 热效应之间的关系 解析 1 h2 g 和与2h g 和o g 之间的能量差是h2 g 2h g 和 o g 过程中断开h h键和o o键需吸收的能量 所以a代表旧键断裂吸收的能量 b代表2h g o g 结合成h2o g 中的氢氧键所放出的能量 c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差 即a b c 2 由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量 所以该反应为放热反应 h 0 答案 1 代表旧键断裂吸收的能量代表新键形成放出的能量代表反应热 2 放热 方法技巧 反应热焓变的图像辨析题目是经常会出现的一类重要考点 关键是能根据图像的纵横坐标的意义 根据图线的走向趋势 顺利判断出物质在反应过程中的能量变化情况 同时 对于焓变 反应热 键能 物质的能量等概念要有清晰的认识 变式训练 2012 成都高二检测 2so2 g o2 g 2so3 g 反应过程的能量变化如图所示 已知1molso2 g 氧化为1molso3 g 的 h1 99kj mol 1 请回答下列问题 1 该反应属于 反应 填 放热 或 吸热 2 图中c表示 3 从化学键的角度分析 f代表什么意义 4 改变反应条件可改变e值大小 如加入v2o5作催化剂 可使e值减小 e的大小对该反应的反应热 填 无影响 有影响 或 不确定 5 图中 h kj mol 1 6 若已知1molso2 g 氧化为1molso3 l 的 h2 qkj mol 1 则 h1 h2 填 或 解析 1 由题目条件可知 1molso2 g 氧化为1molso3 g 的 h1 99kj mol 1 0 该反应为放热反应 2 图中c点为反应过程的最终时刻 即代表反应产物的总能量 3 e代表断裂旧键时吸收的能量 则f代表形成新键时释放的能量 4 e值的大小代表了断裂旧键时所吸收的能量 而反应热的数值取决于旧键断裂吸收能量与新键形成释放能量的差值 所以e的大小对反应热无影响 5 图示代表2so2 g o2 g 2so3 g 反应过程的能量变化 所以 h 2 99 kj mol 1 198kj mol 1 6 so3 g so3 l h h2 答案 1 放热 2 反应产物的总能量 3 形成新键释放的能量 4 无影响 5 198 6 二 热化学方程式书写的注意事项1 热化学方程式书写的注意事项 1 化学计量数 热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数仅表示该物质的物质的量 并不表示物质的分子或原子数 因此化学计量数以 mol 为单位 数值可以是小数或分数 2 物质的聚集状态 反应物和反应产物的聚集状态不同 反应热 h也不同 因此 必须注明物质的聚集状态 g 气态 l 液态 s 固态 aq 溶液 由于已经注明物质的聚集状态 所以热化学方程式中不用标 和 3 测定条件 反应热 h与测定条件如温度 压强等有关 因此 书写热化学方程式应注明 h的测定条件 若不注明 则表示在298k 101325pa下测定的 4 h的符号和数值 h的符号在所写的化学方程式的右边写下 h的 或 数值和单位 方程式与 h应用空格隔开 若为放热反应 h为 若为吸热反应 h为 h的数值由于 h与反应完成的物质的量有关 所以化学计量数必须与 h相对应 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 h的单位为kj mol 1 例如 已知 h 285 8kj mol 1则 h 285 8kj mol 1 h 571 6kj mol 1 2 两种特殊的反应热 燃烧热与中和热 1 燃烧热 在101kpa时 1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 燃烧热的单位一般用kj mol 1表示 2 中和热 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量 特别提醒 1 燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的 因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时 应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数 2 燃烧产物必须是稳定的氧化物 如c co2 h2 h2o l 等 3 对于强酸和强碱的稀溶液反应 其中和热都约是57 3kj mol 1 对于强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液反应 中和热一般低于57 3kj mol 1 因为弱电解质的电离是吸热的 典例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 h 725 8kj mol 1b 2ch3oh l 3o2 g 2co2 g 4h2o l h 1452kj mol 1c 2ch3oh l 3o2 g 2co2 g 4h2o l h 725 8kj mol 1d 2ch3oh l 3o2 g 2co2 g 4h2o g h 1452kj mol 1 思路点拨 解答本题时要注意以下三点 1 计算出1mol甲醇燃烧放出热的数值 2 标明各物质的聚集状态 3 注意焓变的符号 数值要与反应物的物质的量对应 解析 选b 本题考查热化学方程式的书写 首先计算1mol甲醇燃烧放热数值为32 22 68kj 725 8kj 即1mol甲烷完全燃烧的焓变为 h 725 8kj mol 1 a项 焓变正负号错误 c项 数值错误 d项 水的状态标注错误 方法技巧 四检 法判断热化学方程式书写的正误 1 检查 h的单位是否正确 2 检查 h的 是否与放热 吸热一致 3 检查物质的聚集状态是否标明及标明的聚集状态是否正确 4 检查 h是否与反应物或反应产物的物质的量相对应 成正比 变式训练 以下能表示固态碳或气态氢气的燃烧热的热化学方程式的是 a h 110 5kj mol 1b c s o2 g co2 g h 393 5kj mol 1c 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1d h 241 8kj mol 1 解析 选b a项c s 燃烧未生成稳定氧化物co2 g 故其反应热不能叫燃烧热 b项符合燃烧热的定义 c项h2虽然转变成了稳定的氧化物h2o l 但由于其反应热表示的是2molh2完全燃烧时的热量变化 故不能叫燃烧热 d项参加燃烧的h2虽然是1mol 但其生成h2o g 而不是h2o l 故它的反应热也不为h2的燃烧热 三 热化学方程式中焓变数值的计算及大小的比较1 焓变的数值与热化学方程式的书写方式密切相关 与化学方程式中的化学计量数成比例关系 计算时要做到单位统一 比例正确 2 比较焓变的大小时要考虑 号的影响 典例3 2012 揭阳高二检测 已知 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h1 q1kj mol 12h2 g o2 g 2h2o g h2 q2kj mol 12h2 g o2 g 2h2o l h3 q3kj mol 1 常温下 取体积比为4 1的甲烷和氢气的混合气体11 2l 已折合成标准状况 经完全燃烧后恢复至常温 则下列说法正确的是 a 放出的热量为 0 4q1 0 05q3 kj mol 1b 放出的热量为 0 4q1 0 05q2 kj mol 1c h2 h3d h2 h3 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 准确计算出甲烷和氢气的物质的量 2 注意燃烧后恢复至常温 此时水为液态 解析 选a n ch4 4 5 11 2l 22 4l mol 1 0 4moln o2 1 5 11 2l 22 4l mol 1 0 1mol混合气体放热数值为 0 4q1 0 05q3 kj mol 1因为h2o g h2o l h h3 警示钟 1 比较 h大小时 特别注意焓变是有正负号的物理量 2 计算吸收或放出的热量时 看清方程式的化学计量数 化学计量数不同 会有不同的 h数值 变式备选 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 h为 a 1780kj mol 1b 1220kj mol 1c 450kj mol 1d 430kj mol 1 解析 选b 断裂1mols s键吸收能量280kj 断裂3molf f键吸收能量3 160kj 则吸收的总能量为q吸 280kj 3 160kj 760kj 释放的总能量为q放 330kj 1980kj 由反应方程式 s s 3f2 g sf6 g 可知 h 760kj mol 1 1980kj mol 1 1220kj mol 1 1 下列有关化学变化中的能量关系的说法中 错误的是 a 任何一个化学变化的过程中都包含着能量的变化b 化学变化过程中能量变化的实质就是旧键断裂要吸收能量 新键生成会放出能量c 如果生成物的能量比反应物的能量高 则该反应为放热反应d 如不特别注明 化学反应的反应热就是该反应的焓变 解析 选c 化学反应的实质为旧化学键的断裂和新化学键的生成 这些过程都会伴随有能量的变化 a b选项都正确 若生成物的能量比反应物的能量高 则为吸热反应 c项错误 2 下列说法中不正确的是 a co2 甲烷都属于温室气体b 用甘蔗生产的乙醇燃料属于可再生性能源 利用乙醇燃料不会产生温室气体c 太阳能 风能和生物能源属于新能源d 太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 解析 选b 乙醇燃烧产生温室气体co2 3 下列属于放热反应的是 a 铝和盐酸反应b 焦炭和二氧化碳共热c c与水蒸气反应d 氯化铵与氢氧化钡反应 解析 选a 常见的放热反应有 酸碱中和反应 活泼金属与酸反应 燃烧反应等 常见的吸热反应有 大多数分解反应 铵盐与碱的反应等 a项为活泼金属与酸的反应 属放热反应 4 2012 福州高二检测 沼气是一种能源 它的主要成分是ch4 常温下0 5molch4完全燃烧生成co2和水时 放出445kj热量 则下列热化学方程式中正确的是 a 2ch4 g 4o2 g 2co2 g 4h2o g h 890kj mol 1b ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g h 445kj mol 1c ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890kj mol 1d 2ch4 g 4o2 g 2co2 g 4h2o l h 890kj mol 1 解析 选c a b项 h均大于零 题目条件为反应放热 h应小于零 所以皆错 h与方程式中的化学计量数成比例 所以 若1mol甲烷完全燃烧 应放热890kj d错 5 50ml1 0mol l 1盐酸跟50ml1 1mol l 1氢氧化钠溶液在如图装置中进行中和反应 并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热 试回答下列问题 1 小烧杯中 填 能 或 不能 将环形玻璃搅拌棒改为环形金属 如铜 其原因是 2 大小烧杯中间填充满碎泡沫塑料的作用是 3 如果不盖硬纸板 对求得中和热数值的影响是 填 偏高 偏低 或 无影响 4 如果改用60ml1 0mol l 1盐酸跟50ml1 1mol l 1氢氧化钠溶液进行反应 则与上述实验相比 所放热量 增加 减少 或 不变 所求中和热数值 增加 减少 或 不变 解析 中和热的测定过程要保证放出的热量没有损耗 不能跟外界有热量的交换 所以不能使用金属搅拌棒 填充泡沫塑料以减少热量的损失 若不盖硬纸板 由于热量的散失 会造成测量数值的偏低 如果改用60ml1 0mol l 1盐酸跟50ml1 1mol l 1氢氧化钠