高中化学 第1章 化学反应与能量转化 1.1 化学反应的热效应课件3 鲁科版选修4(1).ppt

第一章化学反应与能量转化 第1节化学反应的热效应 联想 质疑 1 化学反应中为什么有能量变化 2 哪些反应是放热反应 哪些反应是吸热反应 化学反应包括两个过程 旧化学键的断裂和新化学键的形成 前者吸收能量 后者放出能量 这两个过程的能量不同 所以有能量变化 整个反应放热还是吸热取决于两个过程能量的相对大小 所有的化学反应都有能量的变化 其中大部分都是热量的变化 常见的放热反应和吸热反应 常见的放热反应 活泼金属与水或酸的反应 如 2al 6hcl 2alcl3 3h2 酸碱中和反应 如 2koh h2so4 k2so4 2h2o 燃烧反应 如 c co c2h5oh等的燃烧 多数化合反应 如 na2o h2o 2naoh so3 h2o h2so4 常见的吸热反应 多数分解反应 如caco3cao co2 2nh4cl s ba oh 2 8h2o s bacl2 2nh3 10h2o c s h2o g co h2 co2 c2co 总之 吸热反应和放热反应是用来定性描述化学反应的能量变化 那化学上又是如何定量描述化学反应的能量变化呢 1 什么是反应热 2 反应热的符号是什么 怎样表示反应吸 放热 3 反应热的单位是什么4 如何获得一个反应的反应热呢 1 化学上规定 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为该反应在此温度下的热效应 2 符号 用q表示q0 表示吸热 3 单位 j mol 1或kj mol 1 二 反应热的测定 一 反应热的涵义 1 测量仪器 量热计 c 热容 当物质吸收热量温度升高时 温度每升高1k所吸收的热量 称为该物质的热容 单位 j k 1c0 比热容 单位质量物质的热容 单位 kj k 1 kg 1 液态水的比热为4 18kj k 1 kg 1t 热力学温度 也叫开尔文温度 单位为k t k t 0c 273 15 2 反应热的计算 计算公式 q c t2 t1 c0m t2 t1 中和反应的反应热 中和热 在稀溶液中 强酸和强碱反应生成1mol水放出的热量 3 测定中和反应的反应热 1 仪器 量热计 量筒 100ml 温度计 烧杯 250ml 2 药品 1 0mol l 1的盐酸1 0mol l 1的naoh溶液1 0mol l 1的盐酸1 0mol l 1的koh溶液1 0mol l 1的硝酸1 0mol l 1的naoh溶液 实验内容 向量热计内筒中加入1 0mol l 1的盐酸100ml 盖上杯盖 插入温度计 匀速搅拌后记录初始温度t1 向250ml烧杯中加入1 0mol l 1的naoh溶液100ml 调节其温度 使与量热计中盐酸的温度相同 快速将烧杯中的碱液倒入量热计中 盖好杯盖 匀速搅拌 记录体系达到的最高温度t2 假设溶液的比热等于水的比热并忽略量热计的热容 根据溶液温度升高的数值 计算此中和反应的反应热 各组按要求实验记录数据计算各反应的反应热 5684 8 5684 8 5684 8 在测定过程中应注意什么问题 1 用保温性能好的仪器测量 2 混合好后 迅速盖好装置盖子 减少热量的损失 3 所用药品浓度的配制须准确 用强酸和强碱溶液 而且要是稀溶液 4 宜用有0 1分刻度的温度计 读数尽可能准确 且估读至小数点后二位 同时应注意水银球部位要完全浸没在溶液中 而且要稳定一段时间后再读数 以提高所测的精度 5 记录最高温度 议一议 你所测得的数据是否为57 3kj mol 若不是 分析产生误差的原因 可能的原因有 1 量取溶液的体积有误差 测量结果是按100ml的酸 碱进行计算 若实际量取时 多于100ml或小于100ml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而便立即去测碱的温度 致使热量损失而引起误差 反应热测定的误差分析 问题与研讨 1 本实验中若把100ml1 0mol l 1的盐酸改为100ml1 0mol l 1醋酸 所测结果是否会有所变化 为什么 2 若改用200ml1 0mol l 1的盐酸和200ml1 05mol l 1的naoh溶液 所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍 假定各步操作没有失误 答案 1 会有所变化 因为醋酸为弱电解质 其电离时要吸热 故将使测得结果偏小 2 否 因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molh2o时放出的热量 其数值与反应物的量的多少无关 故所测结果应基本和本次实验结果相同 若所有操作都准确无误 且无热量损失 则二者结果相同 50ml0 50mol l 1盐酸与50ml0 55mol l 1naoh溶液在图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 从实验装置上看 图中尚缺少的一种玻璃用品是 2 烧杯间填满碎纸条的作用是 3 大烧杯上如不盖硬纸板 求得的中和热数值 填 偏大 偏小 无影响 环形玻璃搅拌棒 减少实验过程中的热量损失 偏小 练习 4 实验中改用60ml0 50mol l 1盐酸跟50ml0 55mol l 1naoh溶液进行反应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 不相等 所求中和热 填 相等 不相等 简述理由 5 用相同浓度和体积的氨水代替naoh溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 用50ml0 50mol l 1naoh溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 均填 偏大 偏小 无影响 不相等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molh2o所放出的能量 与酸碱的用量无关 偏小 偏小 为保证测定结果的准确性 在测定过程中应注意什么 1 为了使中和反应进行完全 可以让酸或碱略稍过量 2 为了使测得的中和热更准确 所用酸和碱的浓度宜小不宜大 3 宜使用有0 1 刻度的温度计 4 记录最高温度 5 进行反应热的计算式进行了以下处理 a 忽略量热计的热容 b 认为稀溶液与水的比热相同c 认为热容不随温度的变化而变化 课堂小结 热化学 下列说法正确的是 a 物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热b 化学反应除了生成新物质外 还发生能量变化 c 化学反应中放出的热才是反应热d 需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 b 练习 1 焓 h 是与体系的内能 压强 体积有关的一个物理量2 焓变 h h h生成物 h反应物在等温等压条件下的化学反应 如果不做非体积功 即没有转化为电能 光能等其他形式的能 则该反应的反应热等于反应前后物质的焓变 即 qp h qp 0为吸热反应 qp 0为放热反应 当 h 0时 为吸热反应 当 h 0时 为放热反应 当 h为 h 0 时 为放热反应 当 h为 h 0 时 为吸热反应 与化学方程式相比 热化学方程式有哪些不同 正确书写热化学方程式应注意哪几点 交流研讨 下列方程式属于热化学方程式 h2与i2反应的化学方程式为 意义 热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化 也表明了化学反应中的能量变化 问题 二者在书写形式上有哪些异同点 1 定义 把一个化学反应物质的变化和反应的焓变同时表示出来的方程式 叫做热化学方程式 2 写法 1 热化学方程式要注明反应的温度 压强 298k 101kpa时不写 一般不写其他反应条件 不标明生成沉淀或气体符号 2 要注明反应物和生成物的聚集状态 常用s l g aq表示固体 液体 气体和溶液 3 h后要注明反应温度 h的单位为j mol 1或kj mol 14 h的值必须与方程式的化学计量数对应 计量数加倍时 h也要加倍 当反应逆向进行时 其 h与正反应的数值相等 符号相反 5 方程式中的化学计量数以 mol 为单位 不表示分子数 因此可以是整数 也可以是分数 6 可逆反应的 h表明的是完全反应时的数据 例题 1 当1mol气态h2与1mol气态cl2反应生成2mol气态hcl 放出184 6kj的热量 请写出该反应的热化学方程式 h2 g cl2 g 2hcl g h 184 6kj mol 1 1 写出下列反应的热化学方程式 课堂练习 1 1moln2 g 与适量o2 g 反应生成no g 需吸收68kj的热量 2 2molcu s 与适量o2 g 反应生成cuo s 放出314kj热量 n2 g o2 g 2no g h 68kj mol 1 2cu s o2 g 2cuo s h 314kj mol 1 cu s 1 2o2 g cuo s h 157kj mol 1 a 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 1 2o2 g h 242kj mol 1b 2h2 g o2 g 2h2o l h 484kj mol 1c h2 g 1 2o2 g h2o g h 242kj mol 1d 2h2 g o2 g 2h2o g h 484kj mol 1 已知在25 101kpa下 1gc8h18 辛烷 燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48 40kj热量 表示上述反应的热化学方程式正确的是 a c8h18 l 25 2o2 g 8co2 g 9h2o g h 48 40kj mol 1b c8h18 l 25 2o2 g 8co2 g 9h2o l h 5518kj mol 1c c8h18 l 25 2o2 g 8co2 g 9h2o l h 5518kj mol 1d c8h18 l 25 2o2 g 8co2 g 9h2o l h 48 40kj mol 1 b 一 盖斯定律 无论化学反应是一步完成还是分几步完成 其反应焓变是相同的 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 c s o2 g co g 因为c燃烧时不可能完全生成co 总有一部分co2生成 因此这个反应的 h无法直接测得 请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案计算该反应的 h 提示 1 c s o2 g co2 g h1 393 5kj mol 1 2 co g o2 g co2 g h3 283 0kj mol 1 h1 h2 h3 h2 h1 h3 393 5kj mol 1 283 0kj mol 1 110 5kj mol 1c s o2 g co g h 110 5kj mol 1 二 反应热的计算 1 应用热化学方程式的计算 例1 25 101kpa时 使1 0g钠与足量的氯气反应 生成氯钠晶体并放出17 87kj的热量 求生成1mol氯化钠的反应热 解 na g cl2 g nacl s q 17 87kj 1g 23g mol 1 411kj mol 1答 生成1molnacl时放出热量411kj 2 应用盖斯定律计算 例2 已知下列反应的反应热为 ch3cooh l 2o2 g 2co2 g 2h2o l h1 870 3kj mol 1 c s o2 g co2 g h2 393 5kj mol 1 h2 g o2 g h2o l h3 285 8kj mol 1试计算下述反应的反应热 2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l 解 分析各方程式的关系 知将方程式按2 组合得上述反应方程式即 h 2 h2 h3 h1 h 2 393 5kj mol 1 285 8kj mol 1 870 3kj mol 1 488 3kj mol 1答 反应2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l 反应热为 488 3kj mol 1 3 根据键能计算 h 反应物键能总和 生成物键能总和 已知 n2 g 2o2 g 2no2 g h 68kj mol 1n2h4 l o2 g n2 g 2h2o l h 622kj mol 1火箭发射时用肼n2h4 l 作燃料 no2作氧化剂 反应生成n2和h2o l 写出该反应的热化学方程式 练习1 n