专题1 化学反应的热效应.doc

专题一 化学反应的热效应一、 化学反应的反应热 当化学反应在一定温度下进行时，反应吸收或释放的热量称为此反应在该温度下的反应热。反应热的单位是kJ/mol，反应热的大小与参加反应的物质的多少有关，也与参加反应的物质状态和生成物状态有关，而与反应的途径无关。 1化学反应中能量变化的原因及主要表现形式。 （1）原因：微观：化学反应经历了旧化学键断裂和新化学键的形成过程，断键吸热和成键放热不相等。 宏观：每种物质都具有一定能量（焓），生成物具有的总能量与反应物具有的总能量不相等。 （2）主要表现形式：化学能与热能之间的转化。 2热效应及反应热的分类 （1）热效应的分类：分为吸热反应、放热反应。吸热反应放热反应定义吸收热量的化学反应放出热量的化学反应实质能量E(反应物)E(生成物)E(反应物)E(生成物)键能反应物的总键能生成物的总键能反应物的总键能生成物的总键能表示方法Q 0Q 0反应类型或实例能量变化图【例】下列说法正确的是（ ） A需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B放热的反应常温下一定很易发生 C反应是放热还是吸热取决于反应物和生成物所具有的总能量相对大小 D吸热反应在常温下不能发生【练】下列变化中，属于放热反应的是( ) A. Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应 B. 灼热的碳与二氧化碳的反应 C. 电解水 D. 氨催化氧化 E. 酯化反应 F. 稀释浓硫酸 （2）反应热的分类：燃烧热、中和热等燃烧热：是指在25.101kPa下，1mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量。中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O时的反应热。反应热可以通过理论计算得到，亦可实验测得（仪器：量热计），如实验室测强酸和强碱的中和热。 3.反应热与焓变 （1）焓：焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，用符号H表示。物质的聚集态不同，所具有的能量就不同，“焓”也不同，一般来说， 。（2） 焓变：生成物的总焓与反应物的总焓之差，用符号H表示。（3） 焓变在数值上等于恒压反应热。（H QP）两种计算方法：产物能量之和减去反应物能量之和反应物键能之和减去产物键能之和。【练】以下方程式中，能表示燃烧热的热化学方程式的是（ ） A.C（s）1/2O2（g）= CO(g) H=-110.5 kJ/mol B.C（s）O2（g）= CO2(s) H=393.5 kJ/mol C.2H2(g)O2(g) = 2H2O(l) H=571.6 kJ/mol D.H2(g)1/2O2(g) = H2O(l) H=285.8 kJ/mol由于计算燃烧热时，可燃物质是以1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。二、中和热的测定 1、仪器：量热计2、 测定原理：3、 实验步骤：组装量热计：保温隔热效果一定要好；大、小烧杯杯口相平；烧杯间要填加隔热材料，提高保温隔热效果。量取一定量盐酸倒入小烧杯中，测定并记录盐酸温度；然后用蒸馏水洗净温度计上的酸。 用另一量筒量取一定量氢氧化钠溶液，测定并记录氢氧化钠溶液温度。 将氢氧化钠溶液一次、快速倒入小烧杯中，盖好盖板，搅拌，记录混合液的最高温度。重复操作2次，计算。【注意事项】要想提高中和热测定的准确性，实验时应注意的问题作为量热器的仪器装置，其保温隔热的效果一定要好。因此可用保温杯来做。如果按教材中的方法做，一定要使小烧杯杯口与大烧杯杯口相平，这样可以减少热量损失。盐酸和氢氧化钠溶液的浓度的配制须准确，一般氢氧化钠溶液的浓度稍大于盐酸的浓度。温度计测完酸的温度后一定要洗净再测碱的温度，中和反应后记录最高温度。实验操作时动作要快，以尽量减少热量的散失。为了减少实验误差，重复实验2次，数据取平均值。【练】实验室用0.5mol/L的盐酸和0.55mol/L的氢氧化钠各50mL进行反应热的测定，实验后溶液密度近似等于水的密度，体积为100mL,比热容为4.2J/(g)，溶液温度上升3.4，则中和热为 。 三、热化学方程式： 1热化学方程式 （1）概念：表明反应所吸收或放出热量的化学方程式，叫热化学方程式。 （2）热化学方程式的含义：以反应C（s,石墨）+O2（g）= CO2 （g）H = -393.5kJmol-1为例，它表示1mol石墨固体与1mol O2气体完全反应生成1mol CO2气体时放出393.5kJ的热量。 【练】写出下列反应的热化学方程式： （1）1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量。 （2）2.6 g 乙炔（C2H2，气态）完全燃烧生成液态水和CO2（g）时放热130 kJ。 2.书写热反应方程式应注意的问题 （1）注明反应物和生成物的状态：气态用g表示，液态用l表示，固态用s表示，溶液用aq表示；H写在化 学方程式的右边，若为放热反应H为“”；若为吸热反应H为“+”。H的单位一般为 kJmol1。 （2）注意反应热H与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明H的测定条件。绝大多数H是在25、1.01105Pa下测定的，可不注明温度和压强。 （3）热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数表示该物质的物质的量，不表示物质的分子或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数，但前后要对应，如：2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（l）H = -571.6kJmol-1 H2（g）+ 1/2O2（g）= H2O（l）H = -285.8kJmol-1 （4）当反应逆向进行，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反，如：H2(g)+1/2O2(g)H2O(1) H285.8kJmol1。则H2O(1)H2(g)+1/2O2(g) H285.8 kJmol1。 （5）不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热H表示反应进行到底（完全转化）时的能量变化。如：2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H197 kJmol1，是指2mol SO2(g)和1mol O2(g)完全转化为2mol SO3(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时，向某容器中加入2mol SO2(g)和1mol O2(g)反应达到平衡时，放出的能量为Q，因反应不能完全转化生成2mol SO3(g)，故Q197kJ。 （6）注意描述燃烧热或中和热时写法。如H2的燃烧热为285.8kJ/mol，或H2的燃烧热为H=285.8kJ/mol。【例】298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);H= -92.38kJ/mol。在该温度下，取1 mol N2(g)和4 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么，若实际放热为46.19kJ，反应中氮气和氢气的转化率分别为多少？【练】已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ/molNa2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(s)+ H=-226 kJ/mol根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是A.CO的燃烧热为283 kJB.右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C.2Na2O2(s)+2CO2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g) H-452 kJ/molD.CO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.021023四、盖斯定律： 不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。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。思考：如何测出这个反应的反应热：C(s)+1/2O2(g)=CO(g)C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=? CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) H2=-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5kJ/mol + = ，则 H1 + H2 =H3所以，H1=H3-H2 H1=-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol 盖斯定律的用途：同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。【例】已知P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；H = -2983.2 kJ/molP(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)；H = -738.5 kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式_。【练】下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是 A放热反应能自发进行，能自发进行的是放热反应 B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率 C应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变 D同温同压下，H2（g）+Cl2（g）= 2HCl（g）在光照和点燃条件下的H不同补充：硫酸铜晶体结晶水含量的测定 1.实验原理 （1）反应及计算原理 CuSO4 xH2O = CuSO4 + x H2O m 160+18x 160 18x m1 m2 m1-m2 计算：x=160(m1-m2) / 18m2 （2）实验成功的关键：（1）m1、m2的数值要准确。 （2）加热使晶体恰好失去结晶水。 2.实验用品 托盘天平、研钵（用来研碎晶体）;酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒、坩埚钳;干燥器。 3.实验步骤 (1)研磨：取一定量胆矾（未称量），在研钵中研碎. (2)称量：用坩埚准确称取2.0g (m1)已研碎的胆矾，记下坩埚和胆矾的总质量。（此处共2次称量） (3)加热：缓慢加热、用玻璃棒搅拌，直到蓝色晶体全变成白色粉末，放在干燥器里冷却。 (4)称量：坩埚在干燥器中冷却后称量，记下坩埚与无水硫酸铜的总质量。 (5)再加热称量：再加热无水硫酸铜，冷却后再称量，至连续两次称量的质量差不超过0.1g（即相同）为止。记录坩埚与无水硫酸铜的总质量。 (6)计算： 【讨论】本实验最少需要称量几次？【达标练习】1由图分析可知下列说法正确的是（ ） AABC和BCA两个反应吸收或放出能量不等 BABC H 0 CA具有的焓高于B和C具有的焓总和 DABC H 0，则BCA H 0 2已知热化学方程式2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（l） H1 = 571.6kJmol-1，则关于热化学方程式“2H2O（l）= 2H2（g）+ O2（g） H2 = ？”的说法正确的是（ ）A方程式中化学计量数表示分子数 B该反应H2大于零C该反应H2= 571.6kJmol-1 D该反应可表示36g 水蒸汽分解时的热效应3（双选）下列说法正确的是（ ）A反应热是指反应过程中放出的热量 B热化学方程式的系数也可表示分子的个数C在热化学方程式中无论是反应物还是生成物必须表明聚集状态 D所有的化学反应都伴随着能量变化4关于热化学方程式：2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（l）；H = 571.6kJmol1，下列有关叙述错误的是（ ）A2 mol H2完全燃烧生成液态水时放出571.6kJ的热 B1 mol H2完全燃烧生成液态水时放出285.8kJ的热C2 个H2分子完全燃烧生成液态水时放出571.6kJ的热D上述热化学方程式可以表示为：H2（g）+ 1/2O2（g）= H2O（l）；H = 285.8kJmol15已知：H2（g）+ Cl2（g）= 2HCl（g）；H = 184.6kJmol1，则反应： HCl（g） 1/2 H2（g）+ 1/2 Cl2（g）的H为（ ）A184.6kJmol1 B92.3kJmol1C369.2kJmol1 D92.3kJmol16已知1mol白磷变成1mol红磷放出18.39kJ的热量。下列两个方程式： 4P（白磷，s） 5O2（g） 2P2O5（s）；H14P（红磷，s） 5O2（g） 2P2O5（s）；H2 则H1和H2的关系正确的是（ ）AH1 H2 BH1 H2CH1 H2 D不能确定7在相同温度和压强下，将32g硫分别在纯氧中和空气中完全燃烧，令前者放出的热量为Q1，后者放出的热量为Q2，则关于Q1和Q2的相对大小正确的判断是（ ）AQ1 Q2 BQ1 Q2CQ1 Q2 D无法判断8下列说法正确的是（ ）A反应热指的是反应过程中放出的热量B热化学方程式中的化学计量数意义之一是表示分子的个数C反应热的大小与反应的途径有关，理论上分多步完成时过程中热量损耗多，比一步完成时其反应热效应少。D依据盖斯定律，热化学方程式具有加和性，也可以进行加、减、乘、除四则运算。9. 甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g)；H49.0kJmol1CH3OH(g)1/2O2(g)CO2(g)2H2(g)；H192.9kJmol1下列正确的是ACH3OH的燃烧热为192.9kJmol1 B反应中的能量变化如右图所示CCH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D根据推知反应CH3OH(l)1/2O2(g)CO2(g)2H2(g)的H192.9kJmol110. (双选)下列说法或表示法正确的是A测HCl和NaOH中和热时，每次实验均应测量三个温度：盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后的最高温度B由“C（石墨）C（金刚石）；H= +11.9 kJ/mol ”可知金刚石比石墨稳定C在稀溶液中： H+OHH2O；H-57.3kJ/mol，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ，而H-57.3kJ/mol D在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；H= +285.8kJ/mol11. 二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，是一种无色气体，具有轻微的醚香味，燃烧热为1455 kJ/mol；工业上用合成气（CO、H2）直接或间接制取二甲醚。下列叙述正确的是A二甲醚分子只含有极性共价键 B二甲醚为可再生能源C以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是 CH3OCH312e12OH2CO28H2OD二甲醚燃烧的热化学方程式表示为CH3OCH3(g)3O2(g)2CO2(g)3H2O(g)；H-1455 kJ/mol12. 已知： CH3 (CH2 )2CH3 ( g )O2 ( g ) 4CO2 ( g ) + 5 H2O ( l )；H=2878kJmol一1(CH3)2CHCH3 ( g ) O2 ( g ) 4CO2 ( g ) + 5 H2O ( l )；H = 2869 kJmol一1下列说法正确的是（ ）A正丁烷的燃烧热为-2878kJmol一1 B正丁烷分子所具有的能量大于异丁烷分子 C等量的异丁烷分子中碳氢键比正丁烷的多 D异丁烷转化为正丁烷的过程是一个放热过程 13. 下列化学用语和叙述正确的是( ) AM与N是同素