第一节化学反应的热效应

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,化学反应中常伴随有能量变化，结合前面知识思考:,1、化学反应中为什么有能量变化?,3、例举生产生活中常见的化学反应能量变化的应用.,化学反应中释放与吸收能量与我们生活息息相关，这就需要一个化学量来定量描述研究反应热,2、哪些反应是放热反应？哪些反应是吸热反应？,4、如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量？,5、用什么方法可以准确地测量这些热量？,6、通过理论方法如何计算这些热量？,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化学反应包括两个过程：打断旧键和形成新键，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。,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+6HCl2AlCl3+3H2酸碱中和反应。如2KOH+H2SO4K2SO4+2H2O燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等的燃烧多数化合反应。如Na2O+H2O2NaOH，SO3+H2O=H2SO4,常见的吸热反应,一、化学反应的反应热,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？,4、如何获得一个反应的反应热呢？,3、反应热的单位是什么,为了更准确的描述反应，我们引入了反应热的定义。,一、反应热的涵义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或kJ/mol,如何获得一个反应的反应热呢？,如何求算一个体系放出或吸收的热量呢？Q=-C(T2-T1)-C0m(T2-T1)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；C0比热容，单位质量物质的热容；T热力学温度，也叫开尔文温度，单位为k，T(k)=t(0c)+273.15,中和热,在稀溶液中,强酸和强碱反应生成1摩尔水放出的热量.,简易量热计示意图,1、仪器：,2、药品：,量热计、量筒（100ml）、温度计、烧杯（250ml）,1.0mol/L的盐酸1.0mol/L的NaOH溶液1.0mol/L的盐酸1.0mol/L的KOH溶液1.0mol/L的硝酸1.0mol/L的NaOH溶液,活动探究,测定中和反应的反应热,3、测定中和反应的反应热,1、向量热计内筒中加入1.0mol/L的盐酸100mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T12、向250mL烧杯中加入1.0mol/L的NaOH溶液100mL，调节其温度，使与量热计中盐酸的温度相同。3、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。4、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,实验结论：,所测得的上述三个中和反应的反应热相同,结论探究：,以上三组溶液中所发生的反应均为：H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)，由于三次实验中所用溶液的体积相同，溶液中H+和OH的浓度也是相同的，反应温度又一样。因此三个反应的反应热也是相同的。,实验结论：,所测得的上述三个中和反应的反应热相同,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。,实验步骤,1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。,合作探究参考答案：,（1）环形玻璃搅拌棒的作用：匀速搅拌，使溶液混合均匀；不可以用环形金属搅拌棒代替，因为金属是热的良导体，而玻璃是热的不良导体。（2）泡沫塑料板(或碎纸条、碎泡沫塑料)的作用：保温隔热、减少实验过程中热量损失。,(4)和原来一样，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）。实验中使酸或碱略过量，只是为了使反应充分进行。,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：,二、化学反应的焓变,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=HQp0为吸热反应，Qp0为放热反应当H0时，为吸热反应。当H0时，为放热反应。,当H为“”（H0）时，为吸热反应,1.定义：可表示参加反应物质的量和反应热的关系的方程式，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表示固体、液体、气体。,三、热化学方程式,3)H后要注明反应温度，H的单位为Jmol-1或KJmol-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，也可以是小数或分数。6)可逆反应的H表明的是完全反应时的数据。,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。,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,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；,A,、已知在1105Pa，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）；H242kJmol1B.2H2（g）O2（g）2H2O（l）；H484kJmol1C.H2（g）1/2O2（g）H2O（g）；H242kJmol1D.2H2（g）O2（g）2H2O（g）；H484kJmol1,、(2003江苏)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=-48.40kJmol-1B、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)H=-5518kJmol-1C、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)H=+5518kJmol-1D、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)H=-48.40kJmol-1,B,四、反应焓变的计算,（一）、盖斯定律,不管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(2)CO(g)+O2(g)=CO2(g)H3=-283.0kJ/mol,H1=H2+H3H2=H1-H3=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/molC(s)+O2(g)=CO(g)H=-110.5kJ/mol,（二）、反应热的计算,有关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/1g23g/mol=411kJ/mol答：生成1molNaCl时放出热量411kJ。,应用盖斯定律的计算【例3】已知下列反应的反应热为CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)H1=-870.3kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H2=-393.5kJ/molH2(g)+O2(g)=H2O(l)H3=-285.8kJ/mol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=2H2+H3-H1H=2(-393.5kJ/mol)+(-285.8kJ/mol)-(-870.3kJ/mol)=-488.3kJ/mol答：反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)反应热为-488.3kJ/mol,已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H=68kJ/molN2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)H=-622kJ/mol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,N2H4(l)+NO2(g)=3/2N2(g)+2H2O(l)H=-622kJ/mol(68kJ/mol)/2=-656kJ/mol,将焦炭转化为水煤气的主要反应为:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5kJ/molH2(g)+O2(g)=H2O(g)H2=-242.0kJ/molCO(g)+O2(g)=CO2(g)H2=-283.0kJ/mol写出制取水煤气的热化学方程式.,练习2,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=131.5kJ/mol,比较反应热数据可知,1molH2和1molCO完全燃烧放出的热量之和比1molC(s)完全燃烧放出的热量（）。,多,甲同学据此认为“煤炭燃烧时加少量水可以使煤炭燃烧时放出更多的热量”