高中化学 第一章 第一节 化学反应的热效应课件 鲁科版选修4.ppt

第一章化学反应与能量转换化学反应的热效应 知识点一化学反应的反映热中的概念辨析 栏目链接 1 放热反应与吸热反应的异同 见下表 温馨提示 1 无论是放热反应还是吸热反应都是指化学反应 即化学变化 而不仅仅是放出或吸收热量 如浓h2so4溶于水时是放热过程而非放热反应 nh4no3溶于水时是吸热过程却不是吸热反应 即放热 吸热 过程与放热 吸热 反应的实质是不一样的 2 物质三态的变化是放 或吸 热的过程 如图所示为物质的气 液 固三态的变化与吸收或放出热量的关系 2 中和热 概念 在稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量 1 对于强酸和强碱的稀溶液反应 其中和热基本上是相等的 都约是57 3kj mol 1 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 2 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 如 ch3cooh aq oh aq ch3coo aq h2o l h akj mol 1 其中a 57 3 3 中和反应的实质是h 和oh 中和生成h2o 若反应过程中有其他物质生成 如生成不溶性物质或难电离的其他物质等 这部分反应热不在中和热内 3 燃烧热 概念 25 101kpa时 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 单位为kj mol 1 温馨提示 1 燃烧热是反应热中的一种具体表现形式 q为负值 2 25 101kpa时 1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物 3 燃烧热通常是由实验测得的 例1co g 与h2o g 反应的能量变化如图所示 有关两者反应的说法正确的是 a 该反应为吸热反应b co g 和h2o g 具有的总能量大于co2 g 和h2 g 具有的总能量c 该反应不需要加热就能进行d 1molco2 g 和1molh2 g 反应生成1molco g 和1molh2o g 要放出41kj热量 解析 由能量变化可知 反应产物的总能量比反应物的总能量低 反应为放热反应 但并不是不需要加热 当1molco2 g 和1molh2 g 反应生成1molco g 和1molh2o g 时 要吸收41kj热量 答案 b 思路点拨 反应物总能量大于反应产物总能量的反应为放热反应 其逆过程为吸热反应 与反应条件无必然的联系 变式训练1 下列物质间的反应 其能量变化符合右图的是 a a 由zn和稀h2so4制氢气b 灼热的炭粉与二氧化碳反应c ba oh 2 8h2o晶体和nh4cl晶体混合d 碳酸钙的分解 解析 反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 该反应为放热反应 活泼金属与酸反应是放热反应 故a项正确 碳与二氧化碳的反应 ba oh 2 8h2o和nh4cl的反应 碳酸钙高温分解都是吸热反应 故b c d三项错误 知识点二热化学方程式的书写及判断 栏目链接 1 热化学方程式书写的基本步骤 第一步写出化学反应方程式 第二步依据题目信息注明物质状态 第三步计算焓变数值 第四步确定焓变的符号 即正负号 最后写出热化学方程式 2 书写热化学方程式应注意的问题 1 反应的焓变与各反应物和生成物的聚集状态有关 因此必须在方程式中每种物质的化学式后面必须用括号注明物质的聚集状态 s l g 不用标 或 水溶液中的溶质则用 aq 表示 2 焓变与温度和压强等测定条件有关 所以书写时必须指明反应的温度和压强 298k 101kpa时 可不注明 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 4 h的单位是j mol 1或kj mol 1 h只能写在化学方程式的右边 表示正向反应的焓变 若 h为 表示反应为放热反应 若 h为 则表示反应为吸热反应 5 由于 h与反应完成的物质的量有关 所以方程式前面的化学计量数必须与 h相对应 若化学方程式中各物质的化学计量数加倍 则 h的数值也加倍 若反应逆向进行 则 h改变符号 但绝对值不变 温馨提示比较反应热 h的相对大小时 注意 h的符号 即要带 号比较 但比较反应放出或吸收的热量多少时要去掉 号 例2已知在25 101kpa时 1gc8h18燃烧生成co2和h2o l 时放出48 40kj的热量 表示上述反应的热化学方程式正确的是 a c8h18 l o2 g 8co2 g 9h2o g h 48 40kj mol 1b c8h18 l o2 g 8co2 g 9h2o l h 5518kj mol 1 c c8h18 l o2 g 8co2 g 9h2o l h 5518kj mol 1d c8h18 l o2 g 8co2 g 9h2o l h 48 40kj mol 1 解析 本题考查热化学方程式的书写 应注意以下几点 标明各物质的聚集状态 a中h2o的状态标错 标明吸热还是放热 h 0时为吸热 h 0时为放热 本题放热 h 0 故c错 物质变化和能量变化要对应 显然d错 答案 b 思路点拨 热化学方程式正误判断的 四看 一看 化学原理是否正确 二看 状态是否标明 三看 反应热符号及单位是否正确 四看 反应热数值是否与系数和状态相对应 变式训练2 已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水 并放出热量bkj 则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是 a a 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 4bkj molb c2h2 g 5o2 g 2co2 g h2o l h 2bkj molc 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 2bkj mold 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h bkj mol 解析 乙炔燃烧是放热反应 h 0 故排除b d两项 又因反应生成1mol二氧化碳时 放出热量为bkj 则生成4molco2应放出热量4bkj 故a正确 c不正确 知识点三反应焓变的计算 栏目链接 1 根据热化学方程式进行计算 焓变与反应物各物质的物质的量成正比 如 2h2 g o2 g 2h2o l h1 571 6kj mol 1 生成2molh2o l h 571 6kj mol 1 生成1molh2o l h 285 8kj mol 1 2 根据反应物和生成物的总焓计算 h h 反应产物 h 反应物 3 依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算 h 反应物的化学键断裂吸收的能量 生成物的化学键形成释放的能量 反应物总键能 生成物总键能 4 根据盖斯定律的计算 5 根据比热公式求算 q c m t 例3共价键都有键能之说 键能是指拆开1mol共价键需要吸收的能量或者形成1mol共价键所放出的能量 如h h键的键能是436kj mol h cl键的键能是431kj mol cl cl键的键能是247kj mol h2和cl2反应生成1molhcl放出的热量是 a 431kjb 179kjc 89 5kjd 以上说法都不对 解析 在反应h2 cl2 s up7 点燃 点燃 2hcl中 断裂1molh h键 1molcl cl键共吸收的能量为 436kj 247kj 683kj 生成2molhcl 共形成2molh cl键 放出的能量为 2 431kj 862kj 吸收的能量少 放出的能量多 该反应为放热反应 放出的热量为 863kj 672kj 179kj 所以h2和cl2反应生成1molhcl放出的热量是为89 5kj 故选c 答案 c 变式训练3 据下面的信息 判断下列叙述中正确的是 d a 氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量b 氢气与氧气反应生成水 该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量 c 1molh2 g 与0 5molo2 g 反应生成1molh2o l 释放能量245kjd 2molh2 g 与1molo2 g 反应生成2molh2o g 释放能量490kj 解析 依据反应的热效应 反应物键能之和 生成物的键能之和 436kj 249kj 930kj 245kj 所以反应是放热反应 热化学方程式为 h2 g o2 g h2o g h 245kj mol 氢气与氧气反应生成水的同时放出能量 故a项错误 氢气与氧气反应生成水是放热反应 根据能量守恒 该反应的反应物的总能量大于生成物的总能量 故b项错误 1molh2 g 与0 5molo2 g 反应生成1molh2o g 释放能量245kj 气态水变为液态水时放出热量 所以1molh2 g 与0 5molo2 g 反应生成1molh2o l 释放能量大于245kj 故c项错误 依据反应的热化学方程式h2 g o2 g h2o g h 245kj mol 可知同乘以2得到2h2 g o2 g 2h2o g h 490kj mol 故d项正确 例4发射卫星时可用肼 n2h4 为燃料 用二氧化氮为氧化剂 这两种物质反应生成氮气和水蒸气 已知 n2 g 2o2 g 2no2 g h1 67 7kj mol 1 n2h4 g o2 g n2 g 2h2o g h2 534kj mol 1 试计算1mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为 写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式 解析 由题意可知 n2 g 2o2 g 2no2 g h1 67 7kj mol 1 n2h4 g o2 g n2 g 2h2o g h2 534kj mol 1 根据盖斯定律 令 2 得2n2h4 g n2 g 2n2 g 4h2o g 2no2 g h 2 h2 h1 整理得2n2h4 g 2no2 g 3n2 g 4h2o g h 2 h2 h1 534kj mol 1 2 67 7kj mol 1 1135 7kj mol 1 则1moln2h4与no2完全反应时放出的热量为567 85kj 答案 567 85kj2n2h4 g 2no2 g 3n2 g 4h2o g h 1135 7kj mol 1 变式训练4 盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义 有些反应的反应热虽然无法直接测得 但可通过间接的方法测定 现根据下列2个热化学反应方程式 feo s co g fe s co2 g h 218kj molfe3o4 s co g 3feo s co2 g h 640 5kj mol写出co气体还原fe3o4固体得到fe固体和co2气体的热化学反应方程式 解析 feo s co g fe s co2 g h 218kj mol fe3o4 s co g 3feo s co2 g h 640 5kj mol 依据盖斯定律计算 3得到 4co g fe3o4 s 3fe s 4co2 g h 13 5kj mol 答案 4co g fe3o4 s 3fe s 4co2 g h 13 5kj mol 知识点四化学反应中能量变化的实验探究 栏目链接 实验目的 测定强酸与强碱反应的反应热 体验化学反应的热效应 实验用品 量热计 烧杯 量筒 氢氧化钠溶液 盐酸溶液 实验原理 中和热是指在稀溶液中 酸和碱发生中和反应而生成1molh2o时的反应热 实验时 先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度 求其平均温度t1 两溶液混合充分反应后 读取混合液温t2 为了使计算简便 上述hcl naoh溶液的密度都近似为1g cm 3 中和后生成溶液的比热容c 4 18kj k 1 kg 1 则该中和反应放出热量为0 836 t2 t1 kj 例5分别取40ml的0 50mol l盐酸与40ml0 55mol l氢氧化钠溶液进行中和反应 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热 请回答下列问题 1 中和热测定的实验中 用到的玻璃仪器有烧杯 温度计 2 为什么中和热测定中要用稍过量的碱 或酸 3 假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g cm3 又知中和后生成溶液的比热容c 4 18j g 为了计算中和热 某学生实验记录数据如下 依据该学生的实验数据计算 该实验测得的中和热 h 结果保留一位小数 4 上述实验数值结果与中和热的理论值57 3kj mol有偏差 产生偏差的原因可能是 填字母 a 实验装置保温 隔热效果差b 量取盐酸与氢氧化钠溶液时仰视读数c 分多次把naoh溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中d 用温度计测定naoh溶液起始温度后直接测定盐酸溶液的温度 解析 1 中和热测定的实验中 用到的玻璃仪器有烧杯 温度计 搅拌器以及量筒 2 在中和热测定的实验中 为了保证酸 或碱 能够完全被中和 往往使得一方过量 3 40ml的0 50mol l盐酸与40ml0 55mol l氢氧化钠溶液中 溶液质量m 80ml 1g ml 80g c 4 18j g 代入公式 h q cm t得 h q 4 18j g 80g 50 2kj mol 化学反应中能量变化的实验探究 4 a 实验装置保温 隔热效果必须好 否则影响实验结果 故a正确 b 量取naoh溶液的体积时仰视读数 会导致所量的氢氧化钠体积偏大 故b正确 c 允许分多次把naoh溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中 故c错误 d 用温度计测定naoh溶液起始温度后 要将温度计回零再测定h2so4溶液的温度 故d正确 答案 1 环形玻璃搅拌棒量筒 2 为了保证酸 或碱 能够完全被中和或通过测量