高考化学 第5单元第17讲 化学反应中的热效应课件 苏教版.ppt

第17讲化学反应中的热效应 一 放热反应与吸热反应1 化学反应中的能量变化 通常主要表现为热量的变化 放热反应或吸热反应 在放热反应中 反应物的总能量大于生成物的总能量 在吸热反应中 反应物的总能量小于生成物的总能量 2 化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因 断开化学键要吸收能量 而形成化学键则要放出能量 3 当反应物的总能量低于生成物的总能量时 反应的最后结果就为吸收能量 反之 当反应物的总能量高于生成物的总能量时 反应的最后结果就为放出能量 常见的放热反应 所有燃烧反应 酸碱中和反应 大多数化合反应 金属与酸的反应 常见的吸热反应 大多数分解反应 以c h2 co为还原剂的氧化还原反应 某些晶体间的反应 如ba oh 2 8h2o 2nh4cl bacl2 2nh3 10h2o 关注 放热反应和吸热反应的比较 二 反应热 焓变 1 定义 化学反应过程中所释放或吸收的能量 都可以用热量 或转换成相应的热量 来表示 称为焓变 h 单位 kj mol或kj mol 1 在化学反应中 旧键的断裂需要吸收能量 而新键的形成则放出能量 总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小 任何一个化学反应中 反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量不会相等的 在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化 2 反应热和键能的关系 例如 1molh2和1molcl2反应生成2molhcl的反应热的计算 1molh2分子断裂开h h键需要吸收436kj的能量 1molcl2分子断裂开cl cl键需要吸收243kj的能量 而2molhcl分子形成2molh cl键放出431kj mol 1 2mol 862kj的能量 所以 该反应h2 g cl2 g 2hcl g 放出的热量 生成物分子形成时释放的总能量 反应物分子断裂时所需要吸收的总能量 862kj mol 1 436kj mol 1 243kj mol 1 183kj mol 1 由于反应后放出的能量使反应本身的能量降低 故规定 h 反应物的键能总和 生成物的键能总和 3 反应焓变与反应条件的关系焓是科学家们为了便于计算反应热而定义的一个物理量 它的数值与物质具有的能量有关 对于一定量的纯净物质 在一定的状态 如温度 压强 下 焓有确定的数值 在同样的条件下 不同的物质具有的能量也不同 焓的数值也就不同 同一物质所处的环境条件 温度 压强 不同 以及物质的聚集状态不同 焓的数值也不同 焓的数值的大小与物质的量有关 在相同的条件下 当物质的物质的量增加一倍时 焓的数值也增加一倍 因此 当一个化学反应在不同的条件下进行 尤其是物质的聚集状态不同时 反应焓变是不同的 反应热 h 和键能的关系 化学反应过程中 旧键断裂所吸收的总能量大于新键形成放出的总能量 反应为吸热反应 反之为放热反应 化学反应的实质是反应物分子内旧化学键的断裂和生成物分子中新化学键形成的过程 由于放热使反应体系的能量降低 故规定 h为 吸热使反应体系的能量增加 故规定 h为 由键能求反应热的公式为 h 反应物的键能总和 生成物的键能总和 三 热化学方程式1 热化学方程式必须标有热量变化 2 热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态 因为反应热除跟物质的量有关外 还与反应物和生成物的聚集状态有关 3 热化学方程式中各物质的化学计量数只表示各物质对应的物质的量 因此 有时可用分数表示 但要注意反应热也发生相应变化 4 无论热化学方程式中化学计量数为多少 h的单位总是kj mol 但 h的数值与反应式中的化学计量数有关 书写热化学方程式注意事项1 注明反应的温度和压强 若在101kpa和298k条件下进行 可不予注明 注明 h的 与 放热反应为 吸热反应为 2 h写在方程式右边 并用空格隔开 3 必须标明物质的聚集状态 气体用 g 液体用 l 固体用 s 溶液用 aq 若用同素异形体要注明名称 4 各物质前的计量系数不表示分子数目只表示物质的量的关系 h与计量数成正比关系 同样的反应 计量系数不同 h也不同 例如 2h2 g o2 g 2h2o g h 483 6kj mol 1h2 g o2 g h2o g h 241 8kj mol 1 四 盖斯定律1 盖斯定律 对于一个化学反应 无论是一步完成还是分几步完成 其反应焓 热量 变是一样的 2 据盖斯定律计算化学反应的焓变 进行反应的焓变计算应注意的问题 1 由于 h与反应物的物质的量有关 因此热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与 h相对应 如化学计量数成倍减少或增加 则 h也要成倍减少或增加 当反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 正负号相反 2 在使用盖斯定律时 伴随着两个或多个方程式的加减处理时 h的计算一定要带上正负号 典例1 下列变化一定为放热反应的是 a h2o g h2o l h 44 0kj mol 1b 2hi g h2 g i2 g h 14 9kj mol 1c 形成化学键时共放出862kj能量的化学反应d 能量变化如下图所示的化学反应 解析 a项 不是化学反应 b项 为吸热反应 c项 如果破坏化学键时吸收的能量比862kj多 则反应为吸热 故错误 反应物总能量高于生成物总能量是放热反应 故d项正确 参考答案 d 点拨 判断一个反应是吸热反应还是放热反应的方法很多 可以根据反应的焓变也可以根据键能还可以根据图像来判断 如果反应物总能量大于生成物总能量 表示该反应为放热反应 如果焓变大于零就表示该反应为吸热反应 小于零就表示放热反应 如果反应物键能和大于生成物键能和 就表示该反应为吸热反应 迁移训练1 2010 张家港中学检测 参照反应br h2 hbr h的能量对反应历程的示意图 下列叙述中正确的是 a 正反应为吸热反应b 正反应为放热反应c 加入催化剂 该化学反应的反应热增大d 从图中可看出 该反应的反应热与反应途径有关 解析 该反应中反应物br h2的总能量低于生成物hbr h的总能量 正反应为吸热反应 a正确 h 117kj mol 1 42kj mol 1 75kj mol 1 反应热只与反应物的始态与终态有关 与反应途径 是否使用催化剂无关 参考答案 a 典例2 燃烧1g乙炔生成二氧化碳和液态水放出热量50kj 则下列热化学反应方程式正确的是 a 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 50kj mol 1b c2h2 g 5 2o2 g 2co2 g h2o l h 1300kjc 2c2h2 5o2 4co2 2h2o h 2600kjd 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 2600kj mol 1 解析 书写热化学方程式时 h只能写在化学方程式的右边 若为放热反应 则 h为 若为吸热反应 则 h为 其单位一般为kj mol 1 故a b有误 并且反应物和生成物的聚集状态不同 反应热的数值和符号可能不同 因此必须在方程式中用括号注明反应物和生成物在反应时的聚集状态 s l g 故c错误 h与反应完成物质的量有关 所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与 h相对应 如果化学计量数加倍 则 h也要加倍 参考答案 d 点拨 1 热化学方程式的前身是化学方程式 因此必须遵循化学方程式的要求 如原子守恒 电子守恒定律等 2 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 101kpa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仅表示该物质的物质的量 并不表示物质的分子数或原子数 因此化学计量数可以是整数 也可以是分数 4 反应物和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才能完整地体现出热化学方程式的意义 气体用 g 表示 液体用 l 表示 固体用 s 表示 溶液用 aq 表示 热化学方程式中不用 和 5 热化学方程式是表示反应已完成的数量 由于 h与反应完成的物质的量有关 所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与 h相对应 如果化学计量数加倍 则 h也要加倍 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 例如 已知h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 则h2o l h2 g o2 g h 285 8kj mol 1 6 热化学方程式一般不写反应条件 如点燃 加热等 7 h的单位kj mol 1 并不是指每摩尔具体物质反应时的能量变化 而是指按方程式的计量数时的能量变化或每摩尔方程式的能量变化 迁移训练1 2010 青阳中学期中考试 下列有关热化学方程式书写及对应表述均正确的是 a 密闭容器中 9 6g硫粉与11 2g铁粉混合加热生成硫化亚铁17 6g时 放出19 12kj热量 则fe s s s fes s h 95 6kj molb 稀醋酸与0 1mol lnaoh溶液反应 h aq oh aq h2o l h 57 3kj molc 已知1mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285 5kj 则水分解的热化学方程式 2h2o l 2h2 g o2 g h 285 5kj mold 已知2c s o2 g 2co g h 221kj mol 则可知c的燃烧热 h 110 5kj mol 解析 b选项中醋酸为弱酸 不能拆成离子形式 c选项中 2mol液态水分解的 h 571 0kj mol d选项中 燃烧热指的是101kpa 1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 表示碳的燃烧热的方程式中 c应被氧化为co2 参考答案 a 典例3 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 mol 1ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890kj mol 1又知由h2与o2反应生成液态h2o比生成气态h2o多放出44kj mol的热量 则ch4气体在空气中不完全燃烧热化学方程式正确的是 a 2ch4 g o2 g co2 g co g 4h2o l h 1214kj mol 1b 2ch4 g o2 g co2 g co g 4h2o g h 1038kj mol 1c 3ch4 g 5o2 g co2 g 2co g 6h2o l h 1538kj mol 1d 3ch4 g 5o2 g co2 g 2co g 6h2o g h 1840kj mol 1 解析 若2molch4完全燃烧生成液态水可放出热量890kj 2 1780kj 扣除生成co少放出的热量566kj 2 283kj 此时 h 1780 283 kj mol 1 1497kj mol 1 生成气态水再扣除44kj 4 176kj 此时 h 1497 176 kj mol 1 1321kj mol 1 若3molch4完全燃烧生成液态水可放出热量890kj 3 2670kj 扣除生成co少放出的热量566kj 此时 h 2670 566 kj mol 1 2104kj mol 1 若生成气态水再扣除44kj 6 264kj 此时 h 2104 264 kj mol 1 1840kj mol 1 点拨 化学方程式和 h要同步相加减 分步化学方程式相叠加的结果一定要与总化学方程式相同 否则不符合盖斯定律要求 参考答案 d 迁移训练3 2010 天一中学学情分析考 肼 n2h4 是火箭发动机的燃料 反应时n2o4为氧化剂 生成氮气和水蒸气 已知 n2 g 2o2 g n2o4 g h 8 7kj mol n2h4 g o2 g n2 g 2h2o g h 534 0kj mol 下列表示肼跟n2o4反应的热化学方程式 正确的是 a 2n2h4 g n2o4 g 3n2 g 4h2o g h 542 7kj molb 2n2h4 g n2o4 g 3n2 g 4h2o g h 1059 3kj mol 1c 2n2h4 g n2o4 g 3n2 g 4h2o g h 1076 7kj mol 1d n2h4 g 1 2n2o4 g 3 2n2 g 2h2o g h 1076 7kj mol 1 解析 根据盖斯定律求解 2 即得肼跟n2o4反应的热化学方程式 注意 h的单位和符号 c选项正确 参考答案 c 典例4 白磷与氧可发生如下反应 p4 5o2 p4o10 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为 p pakj mol 1 p obkj mol 1 ckj mol 1 dkj mol 1 根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的 h 其中正确的是 a 6a 5d 4c 12b kj mol 1b 4a 12b 6a 5d kj mol 1c 4c 12b 4a 5d kj mol 1d 4a 5d 4c 12b kj mol 1 解析 反应热产生的根本原因是化学键的断裂和合成 反应物中的化学键的断裂需要吸热 而生成物中的化学键的合成需要放热 它们的差值就是反应热 由图可以看出 1molp4中有6mol的p p 5mol的o2中含有5mol 1mol的p4o10中含有4mol的 12mol的p o 所以 h 6a 5d 4c 12b kj mol 1 参考答案 a 迁移训练4 2010 张家港中学检测 美国 阿特兰蒂斯号 航天飞机于2009年5月11日升空修复哈勃望远镜 1 阿特兰蒂斯号