《第1节化学反应的热效应》

1、第一章第一章 化学反应与能量转化化学反应与能量转化 第第1 1节节 化学反应的热效应化学反应的热效应第一课时思考几乎所有的化学反应都伴随着思考几乎所有的化学反应都伴随着能量的释放或吸收，这是为什么呢？能量的释放或吸收，这是为什么呢？1 1、从化学键角度；、从化学键角度；2 2、从物质所具有的能量角度。、从物质所具有的能量角度。2反应物反应物生成物生成物旧化学键断裂旧化学键断裂新化学键形成新化学键形成E1 E1 E2E2E1 E1 E2E2吸收能量吸收能量E1E1释放能量释放能量E2E2吸热反应吸热反应放热反应放热反应化学键化学键34迁移应用迁移应用P9能能量量反应过程反应过程0 0反应物总能量

2、反应物总能量生成物总能量生成物总能量释放能量释放能量能能量量反应过程反应过程0 0反应物总能量反应物总能量生成物总能量生成物总能量吸收能量吸收能量反应物总能量反应物总能量 生成物总能量生成物总能量是放热反应是放热反应反应物总能量反应物总能量 生成物总能量生成物总能量是吸热反应是吸热反应物质总能量物质总能量5整理整理放放热热反反应应1 1、所有的燃烧反应、所有的燃烧反应2 2、酸碱中和反应、酸碱中和反应3 3、金属与水或酸发生的置换反应、金属与水或酸发生的置换反应5 5、铝热反应、铝热反应4 4、大多数化合反应（、大多数化合反应（C C与与CO2 CO2 反应等除外）反应等除外） 2 2、大多数

3、分解反应、大多数分解反应1 1、铵盐与碱的反应、铵盐与碱的反应3 3、以、以C C、H H2 2、COCO为还原剂的氧还原反应为还原剂的氧还原反应吸吸热热反反应应61.1.如何定量描述一个化学反应释放或吸收的如何定量描述一个化学反应释放或吸收的热量？热量？2.2.用什么方法可以准确地测量这些热量？用什么方法可以准确地测量这些热量？一、化学反应的反应热一、化学反应的反应热1 1、定义：当化学反应在、定义：当化学反应在一定的温度下一定的温度下进行时，进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。的热效应，简称为反应热。2 2、符

4、号：用、符号：用Q Q表示表示 Q0Q0Q0，表示吸热；，表示吸热；3 3、单位：、单位：J/molJ/mol或或kJ/molkJ/mol4 4、测量工具：许多化学反应的反应热可以直接测量，、测量工具：许多化学反应的反应热可以直接测量，其测量仪器叫做其测量仪器叫做量热计量热计8如何求算一个体系放出或吸收的热量呢？如何求算一个体系放出或吸收的热量呢？Q= - C(TQ= - C(T2 2 -T -T1 1) )- C- C0 0m(Tm(T2 2-T-T1 1) )C C热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每升高升高1K1K所吸收的热量，称为该物质的热容；所

5、吸收的热量，称为该物质的热容；C C0 0比热容，单位质量物质的热容；比热容，单位质量物质的热容；T T热力学温度，也叫开尔文温度，热力学温度，也叫开尔文温度， 单位为单位为k k，T(k)=t(T(k)=t(0 0c)+273.15c)+273.159（1 1）定义：在稀溶液中）定义：在稀溶液中，（强）酸跟（强）碱（强）酸跟（强）碱发生中发生中和反应，生成和反应，生成1mol1mol水水时的反应热叫做中和热。时的反应热叫做中和热。（2 2）要点：）要点： 、条件：、条件：稀溶液稀溶液 、反应物：、反应物： （强）酸与（强）碱。（强）酸与（强）碱。 、生成、生成1mol1mol水。中和反应的实

6、质是水。中和反应的实质是H H+ +和和OHOH- -化合生成化合生成H H2 20 0，若离子反应过程中有其他物质生成，若离子反应过程中有其他物质生成，这部分反，这部分反应热也不在中和热之内应热也不在中和热之内 重要的反应热重要的反应热101、仪器：、仪器：2、药品：、药品：量热计、量筒（量热计、量筒（100ml）、温度计、烧杯（）、温度计、烧杯（250ml）1.0mol/L的盐酸的盐酸 1.0mol/L的的NaOH溶液溶液1.0mol/L的盐酸的盐酸 1.0mol/L的的KOH溶液溶液1.0mol/L的硝酸的硝酸 1.0mol/L的的NaOH溶液溶液活动活动探究探究测定中和反应的反应热测定

7、中和反应的反应热11简易简易量热计量热计示意图示意图123、测定中和反应的反应热、测定中和反应的反应热a a、量取一定体积的稀盐酸加入、量取一定体积的稀盐酸加入 中，记录中，记录 T T1 1。b b、量取一定体积的稀碱溶液加入、量取一定体积的稀碱溶液加入 中，使得中，使得温度与温度与T T1 1 。c c、快速将碱液倒入、快速将碱液倒入 中，盖好杯盖，匀速中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录搅拌，记录 T T2 2。量热计量热计烧杯烧杯量热计量热计最高温度最高温度初始温度初始温度相同相同13结论探究：结论探究： 以上三组溶液中所发生的反应均为：以上三组溶液中所发生的反应均为： H H+ +(aq)

8、+ OH(aq) + OH(aq) = H(aq) = H2 2O(l)O(l)，由于三次实验中所用溶液的体积相同，由于三次实验中所用溶液的体积相同，溶液中溶液中H H+ +和和OHOH的浓度也是相同的，反的浓度也是相同的，反应温度又一样。因此三个反应的反应热应温度又一样。因此三个反应的反应热也是相同的也是相同的。实验结论：实验结论： 所测得的上述三个中和反应的反应热相同所测得的上述三个中和反应的反应热相同 14为保证测定结果的准确性，在测定过程中应注意：为保证测定结果的准确性，在测定过程中应注意： （1 1）为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱）为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱 略稍过量

9、。略稍过量。 （2 2）为了使测得的中和热更准确，所用酸和碱）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。的浓度宜小不宜大。 （3 3）宜使用有）宜使用有0.10.1刻度的温度计。刻度的温度计。（4 4）记录最高温度。）记录最高温度。（5 5）反应热的计算式做了以下处理：）反应热的计算式做了以下处理： a a、忽略量热计的热容；、忽略量热计的热容； b b、认为稀溶液与水的比热相同；、认为稀溶液与水的比热相同； c c、认为热容不随温度的变化而变化。、认为热容不随温度的变化而变化。15重要的反应热重要的反应热1.概念：概念：在在101kPa时，时，1mol物质物质完全燃烧完全燃烧生

10、成生成稳定的氧化物稳定的氧化物时所放出的热量，叫做时所放出的热量，叫做该物质的该物质的燃烧热燃烧热 2.单位：单位：kJ/mol(1)燃烧的物质必须为燃烧的物质必须为:1mol(2)是指物质中下列元素完是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：全转变成对应的物质：CCO2，HH2O(l)，SSO2等。等。(3)燃烧热通常由实验测得燃烧热通常由实验测得3.注意：注意：16讨论：讨论： 比较项目比较项目燃烧热燃烧热中和热中和热不不同同点点涵涵 义义反应物的反应物的量量生成物生成物相相同同点点能量变化能量变化Q Q101kPa时，时，1mol纯物质纯物质完全燃烧完全燃烧生成稳定氧化物生成稳定氧化物时放

11、出的热量时放出的热量; 不同物质，不同物质，燃烧热不同燃烧热不同在稀溶液中，强酸与强碱在稀溶液中，强酸与强碱反应生成反应生成1mol1mol水时放出的水时放出的热量；热量；不同强酸强碱的中不同强酸强碱的中和热大致相同，约为和热大致相同，约为57.3kJ/mol57.3kJ/mol1molCCO2 HH2O(l) NN2 SSO2等。等。生成的水为生成的水为1mol放热反应放热反应Q0单位：单位：kJ/mol不一定是不一定是1mol讲燃烧热或中和热的大小：不带讲燃烧热或中和热的大小：不带“-”号号171 1、下列说法正确的是、下列说法正确的是A.A.在在101kPa101kPa时，时，1mol1

12、mol物质完全燃烧时所放出物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热的热量，叫做该物质的燃烧热B. B. 酸和碱发生中和反应生成酸和碱发生中和反应生成1mol1mol水，这时水，这时的反应热叫中和热的反应热叫中和热C. C. 燃烧热或中和热是反应热的种类之一燃烧热或中和热是反应热的种类之一D. D. 在稀溶液中，在稀溶液中，1mol1mol CHCH3 3COOHCOOH和和1mol NaOH1mol NaOH完全中和时放出的热量为完全中和时放出的热量为57.3kJ57.3kJ18第二课时19二、化学反应的焓变二、化学反应的焓变物质所具有的能量是物质物质所具有的能量是物质固有的性质固有的性

13、质1、“焓焓”是用于描述物质所具有的能量的是用于描述物质所具有的能量的，H2、反应焓变：反应产物的总焓与反应物的总焓之差。、反应焓变：反应产物的总焓与反应物的总焓之差。 H=H(反应产物反应产物)-H(反应物反应物)在恒温、恒压下，如果化学反应中的能量变化全部转化为热在恒温、恒压下，如果化学反应中的能量变化全部转化为热能，则该反应的反应热能，则该反应的反应热(QP)称为反应的焓变称为反应的焓变(H)。即：。即：Qp= H H 0，反应为吸热反应；，反应为吸热反应；H0，反应放热。，反应放热。单位：单位：kJ/mol20【交流与讨论交流与讨论】化学反应中为什么会有能量的变化？化学反应中为什么会有

14、能量的变化？宏观宏观： 反应物和生成物所具有的能量不同反应物和生成物所具有的能量不同. .微观微观：旧的化学键断裂时所吸收的能量旧的化学键断裂时所吸收的能量与新的化学键形成时所放出的能与新的化学键形成时所放出的能量不同量不同. .21放热反应：放热反应：吸热反应：吸热反应：HH0 0或或 HH为为“”HH0 0 或或HH为为“”放热放热反应物反应物生成物生成物能量能量反应过程反应过程H H0 0HH生成物能量反应物能量生成物能量反应物能量吸热吸热反应物反应物生成物生成物能量能量反应过程反应过程H H0 022反应热的计算：反应热的计算：Q= 679kJ 862kJ = 183kJHH反应物化学

15、键断裂吸收的能量总和生成物化反应物化学键断裂吸收的能量总和生成物化学键形成放出的能量总和学键形成放出的能量总和23化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）的键能是形成（或拆开）1mol1mol化学键时释放（或吸收化学键时释放（或吸收）出的能量。已知白磷和）出的能量。已知白磷和P P4 4O O6 6的分子结构如图所示，现的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（提供以下化学键的键能（kJmolkJmol 1 1）：）：PPPP：198 198 POPO：360 O=O360 O=O：498498则反应则反应P P4 4

16、（白磷）（白磷）+3O+3O2 2= P= P4 4O O6 6的反应热的反应热H H 为为 （ ）A A-1638 kJmol-1638 kJmol 1 1 B B+1638 kJmol+1638 kJmol 1 1 C C-126 kJmol-126 kJmol 1 1 D D+126 kJmol+126 kJmol 1 1A热化学方程式热化学方程式:1、概念：能够把一个化学反应中、概念：能够把一个化学反应中和和同时表示出来的化学方程式叫做同时表示出来的化学方程式叫做热化学方程式。热化学方程式。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H(298K)= 184.6 kJ/mol物质变化物质

17、变化能量变化能量变化25 可以用来表示参加反应可以用来表示参加反应物质的量物质的量和和反应热反应热的关系的的关系的化学方程式。化学方程式。2 2、写法：、写法： (1)(1)注明反应条件：反应热与测定条件注明反应条件：反应热与测定条件( (温度、压强等温度、压强等) )有关。有关。绝大多数反应是在绝大多数反应是在25 25 、101 kPa101 kPa下进行的，可不注明。下进行的，可不注明。 (2)(2)注明物质状态：常用注明物质状态：常用s s、l l、g g、aqaq分别表示固体、液体、分别表示固体、液体、气体、溶液。气体、溶液。 (3)(3)注意符号单位：注意符号单位：H H应包括应包

18、括“”或或“”、数字和单位、数字和单位(kJmol(kJmol1)1)。 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H1= 285.8 kJmol-1212H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H2= 571.6 kJmol-1H2H1=2264 4)H H的值必须与方程式的化学计量数对应。计量数的值必须与方程式的化学计量数对应。计量数加倍时，加倍时，H H也要加倍。当反应逆向进行时，其也要加倍。当反应逆向进行时，其H H与正反应的数值相等，符号相反。与正反应的数值相等，符号相反。5 5) )方程式中的化学计量数以方程式中的化学计量数以“mol”“mol”为单位，不表示为单位，不表示分子数，

19、因此可以是整数，也可以是小数或分数。分子数，因此可以是整数，也可以是小数或分数。6 6) ) 可逆反应的可逆反应的H H表明的是完全反应时的数据。表明的是完全反应时的数据。方法：方法：一看化学方程式是否正确；一看化学方程式是否正确； 二看状态是否标明；二看状态是否标明； 三看反应热的符号是否正确；三看反应热的符号是否正确； 四看反应热数值与化学计量数是否对应四看反应热数值与化学计量数是否对应。274.应用 反应热大小的比较(1) 同一反应生成物状态不同时如：2H2(g)+O2(g) = 2H2O(1) H1 ； 2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H2因为气体变液体会放热，故: H1

20、 H2 (2) 同一反应反应物状态不同时如：S(g)+O2(g) = SO2(g) H1 ； S(s)+O2(g) = SO2(g) H2 因为固体变气体会吸热，故: H1 H2 (3) 两个相联系的不同反应比较如: C(s)+O2(g) = CO2(g) H1 ； C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H2可以设计成：C(s) CO(g)CO2(g) ，故： H1H2 例例 题题1、1molN2(g)与适量与适量O2(g)反应生成反应生成NO (g)，需吸收，需吸收68kJ的热量；的热量；2、2molCu(s)与适量与适量O2(g)反应生成反应生成CuO(s)，放出，放出314kJ热量

21、；热量；N2(g)+O2(g)=2NO (g) H =+ 68KJ/mol2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H =-314KJ/mol 3、1mol气态气态H2与与1mol气态气态Cl2反应生成反应生成2mol气态气态HCl，放出，放出184.6KJ的热量的热量H2(g) + Cl2(g) =2HCl(g) H =-184.6KJ/mol29 1 1、下列热化学反应的描述中正确的是、下列热化学反应的描述中正确的是 A AHClHCl和和NaOHNaOH反应的中和热反应的中和热H H57.3kJ/mol57.3kJ/mol， 则则H H2 2SOSO4 4和和Ca(OH)Ca(OH)2

22、2反应的中和热反应的中和热 H H2 2( (57.3)kJ/mol57.3)kJ/mol B BCO(g)CO(g)的燃烧热是的燃烧热是283.0kJ/mol283.0kJ/mol， 则则2CO2CO2 2(g) (g) 2CO(g)2CO(g)O O2 2(g)(g) 反应的反应的H H2 2283.0kJ/mol283.0kJ/mol C C需要加热才能发生的反应一定是吸热反应需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D D1mol1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳 所放出的热量是甲烷燃烧热所放出的热量是甲烷燃烧热302、已知在已知在1105Pa，298K条件下

23、，条件下，2mol氢气氢气 燃烧生成水蒸气放出燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化热量，下列热化 学方程式正确的是学方程式正确的是 A、H2O(g)H2(g)+ O2(g) H+242 kJmol-1B、2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H484kJmol-1C、H2(g)+ O2(g)H2O(g) H+242 kJmol-1D、2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H+484 kJmol-1 2121313、已知在、已知在298K、101kPa下，下，1gC8H18(辛烷辛烷)燃烧生燃烧生 成二氧化碳和液态水时放出成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量。表示热量。表示 上

24、述反应的热化学方程式正确的是上述反应的热化学方程式正确的是( ) A、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g) +9H2O(g) H= - 48.40 kJmol -1 B、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l) H= - 5518 kJmol -1 C、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l) H= + 5518 kJmol -1 D、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l) H= - 48.40 kJmol -1225225225225B 323、298K时，时，1molC燃烧生成燃烧生成CO2放出热量放

25、出热量393.5KJ4、298K时，时，1mol碳酸钙受热分解吸收热量碳酸钙受热分解吸收热量178.2KJ写出热化学方程式写出热化学方程式1、298K时，时，13克克C2H2 （g）完全燃烧生成）完全燃烧生成CO2和液态和液态H2O时，放出时，放出659KJ的热量的热量2、2.3克某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，克某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成恰好完全燃烧，生成2.7克水和克水和2.24升二氧化碳升二氧化碳（标准状况）并放出（标准状况）并放出68.35KJ热量热量334、已知、已知 (1)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/

26、mol(2)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol(3)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol(4)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol则则a、b、c、d的关系正确的是的关系正确的是 。 A、acd0 C、2a=b0C34第三课时35三、反应热的计算三、反应热的计算 （一）、盖斯定律（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。36 某人从山下某人从山下A到达山顶

27、到达山顶B，无论是翻山越岭攀登而上，无论是翻山越岭攀登而上，还是坐缆车直奔山顶，其所还是坐缆车直奔山顶，其所处的海拔都高了处的海拔都高了300m 即山的高度与即山的高度与A、B点的海点的海拔有关，而与由拔有关，而与由A点到达点到达B点的途径无关点的途径无关 这里的这里的A相当于反应体系的相当于反应体系的始态，始态，B相当于反应体系的相当于反应体系的终态终态.山的高度相当于化学山的高度相当于化学反应的反应热反应的反应热2、盖斯定律在科学研究中的重要意义、盖斯定律在科学研究中的重要意义有些反应进行得很慢；有些反应不容易直接发生；有些反应的产品不纯（有副反应发生）； 这些都给测量反应热造成了困难，利

28、用盖斯定律可以间接地把它们的反应热计算出来。 (1)虚拟路径法：若反应物A变为生成物E，可以有三个途径：由A直接变为生成物E，反应热为H由A经过B变成E，反应热分别为H1、H2。由A经过C变成D，再由D变成E，反应热分别为H3、H4、H5如图所示：则有HH1H2H3H4H5。(2)加合法：即运用所给方程式通过加减的方法得到所求热化学方程式。 若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。【例例】试利用试利用298K时下述反应焓变的实验数据

29、时下述反应焓变的实验数据，计算在此温度下，计算在此温度下C(s，石墨，石墨) + O2(g) = CO(g)的反应焓变。的反应焓变。C(s，石墨，石墨) + O2(g) = CO2(g) H H = -393.5kJ/mol= -393.5kJ/molCO(g) + O2(g) = CO2(g) H H = -283.0kJ/mol= -283.0kJ/mol 40 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=? CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) H2=-283.0kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5kJ/mol + = 则 H1 + H2 =H3

30、所以，所以， H1 =H3- H2 =393.5kJ/mol（ 283.0kJ/mol） =110.5kJ/mol41 若一个化学方程式可由另外几个化学方程若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这式相加减而得到，则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。几个化学反应焓变的代数和。CO(g)+1/2O2(g)C(s)+O2(g)CO2(g)H2H1H3H2H1H3= +42【例例】CHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)(g)COCO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l) H H1 1=-890.3kJ=-890.3kJmolm

31、ol-1-1 (1) (1)C(C(石墨石墨)+O)+O2 2(g)(g)COCO2 2(g) (g) H H2 2=-393=-3935kJ5kJmolmol-1 -1 (2)(2)H H2 2（g g）+ + 1/2O O2 2（g g）=H=H2 2O O（l l） H H3 3=-285.8kJ=-285.8kJmolmol-1 -1 (3)(3)C(C(石墨石墨)+2H)+2H2 2(g)(g)CHCH4 4(g) (g) H H4 4 (4)(4)1.1.关键关键: :设计合理的反应过程设计合理的反应过程, ,适当加减已知方程式及适当加减已知方程式及HH；2.2.突破口突破口: :

32、看好待求方程式的系数看好待求方程式的系数, ,当热化学方程式同乘或同除一个当热化学方程式同乘或同除一个数时数时, H, H也必须同乘或同除这个数；也必须同乘或同除这个数；3.3.正反应和逆反应的正反应和逆反应的HH数值相等数值相等, ,符号相反符号相反, ,书写时书写时“+”+”不能省。不能省。-74.8kJmol-1 H H283kJ/mol283kJ/mol 285.8kJ/mol 285.8kJ/mol； 393.5kJ/mol 393.5kJ/mol1429kJ1429kJ283kJ/mol283kJ/mol一、盖斯定律1、 盖斯定律：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（

33、各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关。2、盖斯定律的重要意义：间接地计算某些反应的反应热。3、盖斯定律的应用：（二）、反应热的计算（二）、反应热的计算 有关热化学方程式的计算【例1】25、101kPa时，使1.0 g钠与足量的氯气反应，生成氯钠晶体并放出17.87 kJ的热量，求生成1 mol氯化钠的反应热。【解解】Na(g) + Cl2(g) = NaCl(s)Q=17.87 kJ / 1g 23 g / mol = 411 kJ / mol答：生成答：生成1 mol NaCl时放出热量时放出热量411 kJ。473、 1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学热量，写出硫燃烧的热化学方程式。方程式。4、 4g CO在氧气中燃烧生成在氧气中燃烧生成CO2，放出放出 9. 6kJ热量，写出热量，写出CO燃烧的热燃烧的热化学方程式。化学方程式。S(s)+O2(g)=SO2(g ) H =-299.52kJ/mol 2CO (g)+O2(g)=2CO(g) H =-134.4kJ/mol 48 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)