化学反应中的热效应.doc

台州分部 网址： 至善教育祝您的孩子成人！成才！成功！专题1 化学反应与能量变化第一单元 化学反应中的热效应一、化学反应的焓变1. 化学反应的反应热：在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量常见的放热反应： 所有的燃烧反应 所有的中和反应；活泼金属与水、酸的反应；多数的化合反应 而 以下特殊的化合反应是吸热反应：C+CO2 = 2CO H2+I2 = 2HIC+H2O（g）=CO+H2 N2+O2=2NO常见的吸热反应：所有的电离过程；所有的水解反应；多数的分解反应Eg. Ba(OH)2+2NH4Cl =BaCl2+2NH3+2H2O Ba(OH)28H2O+2NH4Cl =BaCl2+2NH3+10H2OH2+CuO=Cu +H2O C+H2O(g)=CO+H22. 焓变：在化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热（heat of reaction），又称焓变（enthalpy change）。（严格的讲，焓变是指在恒温、恒压的条件下，体系仅做体积功、不做其他功（如电功等）的变化过程中的热效应。） 符号：H 单位：kJ/mol 注意：单位中的每mol是与整个反应对应的，即反应热表示每mol反应放出或吸收的热量。一个化学反应是吸收能量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。H=E生总能量-E反总能量吸热反应： H0 E生总能量E反总能量 放热反应: HE生总能量化学反应过程中为什么会有能量的变化呢?解析： 化学反应本质上是分子中的旧键断裂形成原子,原子间重新组合形成新键,进而形成新的分子的过程.旧键的断裂会吸收热量,而新键的形成会放出热量,反应是放出还是吸收能量取决于两者之间的相对大小。化学反应中,化学键的断裂和形成是反应过程中有能量变化的本质原因。3. 热化学方程式书写的注意事项(1)、H只用在热化学方程式中，并写在右边(2)、热化学方程式中必须注明物质的聚集状态气态（g）、液态（l）、固态（s）(3)、热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数。(4)、与参加反应的物质的物质的量有关。同一化学反应中，热化学方程式中物质的化学计量数不同， H也不同。化学计量数加倍，H也要加倍。(5)、书写热化学方程式时应注明反应的温度和压强。如果不注明温度和压强，则表示是在250C、101KPa条件下的反应热。另注意：热化学反应方程式中都用“=”，不用标反应条件例题例1、在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=566KJ/molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=890KJ/mol由1摩CO和3摩CH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为( )A2912KJ B. 2953KJ C. 3236KJ D. 3867KJ（变式：改为由6摩尔上述混合气体完全燃烧时产生3519KJ的热量，则混合气体中CO和CH4的体积比是多少？）例2、实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应：2SO2（g）+O2(g) 2SO3(g);H=-196.64 kJ/mol，当放出314.624 kJ热量时，SO2的转化率为 ( ) A. 40% B. 50% C. 80% D. 90%练习1、下列变化中，属于放热反应的是( ) A. Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应 B. 点燃的镁条在二氧化碳中继续燃烧 C. 灼热的碳与二氧化碳的反应 D. 氯化铝的水解2、下列变化中，属于吸热反应的是( ) A. 氮气与氢气合成氨 B. 酸碱中和 C. 二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫 D. 焦炭与高温水蒸气反应3下列反应属于吸热反应的是 ( )A. C6H12O6(葡萄糖aq)+6O2 6CO2+6H2O B. CH3COOH+KOH=CH3COOK+H2OC. A+B=C+D； HQ 1的是( )A. 2H2(g)+O2(g)2H2O(g)， H1 = - Q 1kJmol-1； 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)，H2 = - Q 2kJmol-1；B.S(g)+O2(g)SO2(g)， H1 = - Q 1kJmol-1； S(s)+O2(g)SO2(g)， H2 = - Q 2kJmol-1；C. C(s)+O2(g)CO(g)， H1 = - Q 1kJmol-1； C(s)+O2(g)CO2(g)， H2 = - Q 2kJmol-1；D. H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)， H1 = - Q 1kJmol-1； H2(g)+Cl2(g)HCl(g)，H2 = - Q 2kJmol-1二、反应热的测量与计算1. 中和热的测定实验实验原理：公式一: Q=Cmt 公式二: H=Q/n C为比热容,为定值 m为质量,可以测定 n为物质的量 t为反应前后溶液的温差实验药品：50 mL0.50 mol/L的盐酸 50 mL0.50 mol/L的氢氧化钠溶液实验仪器：简易量热计 （如图所示）大小烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒、硬纸片、泡沫塑料实验步骤：组装量热器、取用药品、酸碱混合、记录数据、重复实验2次实验数据处理：假设溶液的比热与水的比热相等（皆为4.18 J/（g)），溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算中和反应的反应热并写出该反应的热化学方程式。2. 关于实验的几个为什么？(1)、为什么中和热测定中要用稍过量的碱？能不能用过量的酸？答：这是为了保证碱（或酸）能够完全被中和。H+与OH-相互接触碰撞才能发生反应，如果用等量的酸、碱，随着反应的进行， H+与OH-相互碰撞接触的机会越来越少，越来越困难，可能有一部分 H+与OH-就不能反应，而在一种微粒过量的情况下，则大大增加了另一种微粒完全反应的机会。不能用过量的酸，因为碱中含有杂质碳酸钠，酸过量就会有酸与碳酸盐反应导致中和热测定不准(2)、为什么弱酸、弱碱参加的中和反应的中和热小于 573 kJmol？答：弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，存在着电离平衡。弱酸或弱碱参与中和反应的同时，伴随着电离，电离过程要吸收热量，此热量就要由H+与OH-结合成水分子放出的热量来抵偿，所以总的来说中和热小于 573 kJ/mol。(3)、测定酸碱中和热为什么要用稀溶液？答：中和热是酸碱在稀溶液中发生中和反应生成 lmol水时所放出的热量，为什么要指明在稀溶液中呢？因为如果在浓溶液中，即使是强酸或强碱，由于得不到足够的水分子，因此也不能完全电离为自由移动的离子。在中和反应过程中会伴随着酸或碱的电离及离子的水化，电离要吸收热量，离子的水化要放出热量，不同浓度时这个热量就不同，所以中和热的值就不同，这样就没有一个统一标准了。(4)、是什么原因使中和热测定结果往往偏低？答：按照课本中所示装置进行中和热测定，往往所测结果偏低，造成如此现象的主要原因有：仪器保温性能差。课本中用大小烧杯间的碎纸片来隔热保温，其效果当然不好，免不了热量散失，所以结果偏低，这是主要原因；实验中忽略了小烧杯、温度计所吸收的热量，因此也使结果偏低；计算中假定溶液比热容为418 J（g），密度为 1gcm3，实际上这是水的比热容和密度，酸碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以也使结果偏低。(5)、环形玻璃搅拌棒与普通玻璃棒相比有哪些优点？答：环形玻璃棒的优点在于:上下移动搅拌的面积大、范围广(切不可把环形玻璃棒移出混合液的液面!)，混合均匀，普通玻璃棒显然不具有这种优点。3. 几个定义(1) 反应热：在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量(2) 中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热(3) 燃烧热：在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热单位为kJ/mol注： 对燃烧热的定义解读如下 规定在101 kPa压强，测出反应所放出的热量，因为压强不定，反应热数值不相同 规定可燃物物质的量为1 mol 规定可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量为标准（例如：H2S(g)+1/2O2(g)=H20(l)+S; H1，由于生成的S没有燃烧完全，所以这个反应放出的热量H1不能作为H2S的燃烧热，当H2S(g)+3/2O2(g)=H20(l)+SO2(g)；H2，这时水的状态为稳定的液态，而也生成稳定的氧化物SO2，所以这时的H2就是H2S的燃烧热。另外，对于水来说，1mol可燃物完全燃烧必须生成液态水时放出的热量才能称为燃烧热，气态水不可以） 一定是生成氧化物。例如，H2+Cl2点燃，也是燃烧，但不是生成氧化物，所以只是反应热而不是燃烧热。 注意，当说H2的燃烧热是多少时，应说H2的燃烧热是285.8kJ/mol，是正值，不能说是-285.8kJ/mol。书写燃烧反应的热化学方程式时可燃物一定是1mol，即可燃物的计量系数一定是1，其他物质的计量系数可以用分数或小数表示(建议用分数)。这里的燃烧指可燃物与O2反应的燃烧热。练习1、为了减小误差。某同学在实验中两次测定中和热。第一次是用50 mL 0.50 mol/L的盐酸和50 mL 0.50 mol/L氢氧化钠，第二次是用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.50mol/L的NaOH溶液。请你预测该同学两次测得的中和热结果 （相等或者不相等）。2、若将1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为H1、H2 、H3 ；则三者的大小关系为 。3. 下列叙述中正确的是( )A. 在稀溶液中1mol酸和1mol碱完全反应所放出的热量,叫做中和热B. 在101kPa时1mol物质燃烧时的反应热叫做该物质的标准燃烧热C. 热化学方程式中,各物质前的化学计量数不表示分子个数D. 如果反应物所具有的总能量小于生成物所 具有的总能量,则发生的反应是放热反应 三、盖斯定律及其应用1、定义：化学反应的反应热只与反应的始末状态有关，而与具体的反应进行的途径无关。2、应用：可通过方程式的加减间接求算某反应的反应热。例题例1. 根据下列反应的焓变,计算C(石墨)与H2(g)反应生成1molC2H2(g)的焓变: C(石墨)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5KJ/mol 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6KJ/mol 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=-2599.2KJ/mol例2. (09年山东高考) 已知：O2(g) O2+(g)+e- ; H1=117 5.7 kJmol-1PtF6(g) + e- PtF6-(g);H2= - 771.1 kJmol-1O2+PtF6-(s) O2+(g)+ PtF6- (g) ;H3= 482.2 kJmol-1则反应O2(g）+ PtF6(g)= O2+PtF6-(s) 的H=_kJmol-1。例3. 已知在298K时，C(石墨)、CO（g）燃烧的的热化学方程式如下：C(石墨) + O2(g) = CO2(g) H=393.51 kJ/molCO（g）+ O2(g) = CO2(g) H=283.0 kJ/molC(固、金刚石) + O2(气) = CO2(气) H=395.41 kJ/mol回答有关问题：(1) 计算C(石墨) + O2(g) = CO(g) 的焓变(2) 现有18克 C(石墨)粉在氧气燃烧后生成CO2(气)、CO（g），其体积比2：1，求比完全燃烧损失的热量是多少？(3) 石墨转化为金刚石的热化学方程式是： (4) 石墨和金刚石相比较，_的稳定性更大。例4. 已知在一定条件下SO2（g)+O2(g) 2SO3(g) H=-Q kJmol-1。向一密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，达平衡时SO2的转化率为90%,放出的热量为Q1；向另一相同容器中加入2 mol SO3，在相同条件下，达平衡时吸收的热量为Q2，则下列关系中正确的是 ( ) A. QQ1Q2 B. Q1Q2Q C. Q1QQ2 D. Q1=Q2Q 练习1、某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H=+67.2kJ/mol ; N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H=534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。2、（07天津高考）若灼烧6 g FeS2产生的SO2全部转化为SO3气体时放出9.83 kJ热量，产生的SO3与水全部化合生成H2SO4 ，放出13.03 kJ热量，写出SO3气体转化为H2SO4的热化学方程式3、火箭的主要燃料是“偏二甲肼”，已知该化合物由CH、N三种元素组成，WC40，WH=13.33，其分子量为60。通过结构分析可知，该物质分子中有一个氮原子以存在，且不与H原子直接相连。燃料的氧化剂是N2O4，燃烧产物只有CO2、