化学反应中的热效应

1、化学反应中的热效应第1页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二 化学反应过程中既有物质变化，同时又总是伴随着能量的变化。 化学反应中能量变化的应用第2页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二 化学反应过程中既有物质变化，同时又总是伴随着能量的变化。 化学反应中能量变化的应用钢铁的炼制第3页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二【回顾】： 释放或吸收热量是化学反应中能量变化的主要形式之一。 在我们以前所学的化学反应中有哪些是放热反应？哪些是吸热反应？第4页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二放热反应吸热反应燃烧反应酸碱中和

2、反应金属与酸或水的反应大多数化合反应铝热反应C和CO2 ，C和H2O(g)的反应Ba(OH)28H2O和NH4Cl的反应大多数分解反应盐类水解和弱电解质电离思考： 放热反应常温下一定能发生， 而吸热反应一定需要加热，对吗？第5页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二一、反应热和焓变1.反应热：2.焓变：在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变。符号：H单位：kJ mol1 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。第6页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二【交流与讨论】：化学反应中为什么会有能量的变化

3、？一个化学反应是吸收热量还是放出热量，取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。第7页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二放热反应：吸热反应：H0或 H为“”H0 或H为“”放热反应物生成物能量反应过程H0H生成物总能量反应物总能量吸热反应物生成物能量反应过程H0H表示化学反应中整个反应体系能量增加或者减少的量值。第8页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二【交流与讨论】：化学反应中为什么会有能量的变化？宏观：反应物和生成物所具有的总能量不同。微观：？第9页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二化学键断裂时吸收总能量=化学键形成时放

4、出总能量=679kJ/mol862kJ/mol能量差的计算：能量差= 679kJ/mol 862kJ/mol= 183kJ/mol键能：破坏1mol共价键所吸收的能量或形成1mol共价键所放出的能量。共价键的键能越大，该共价键越牢固H反应物总键能生成物总键能已知键能: NN 946KJ/mol, H-H 436KJ/mol, H-N 391KJ/mol，请计算出合成氨反应的 H 。第10页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二旧键断裂，新键形成旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量。 化学反应的本质： 一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相

5、等的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化。分子变原子原子变分子第11页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二【交流与讨论】：化学反应中为什么会有能量的变化？宏观：反应物和生成物所具有的总能量不同。微观： 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量不同。H生成物总能量反应物总能量H反应物总键能生成物总键能第12页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二物质的能量与稳定性关系能量越低越稳定,越稳定的物质共价键的键能就越大，熔沸点就越高。放热反应：生成物比反应物稳定吸热反应：反应物比生成物稳定已知：金刚石（S）石墨(S)

6、 H0则可知：金刚石与石墨的熔沸点哪个高？第13页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二2、下列变化中，属于吸热反应的是( ) A.反应物的总能量大于生成物的总能量的反应 B. A+B C+D； H0 C.反应物总键能小于生成物总键能 D.焦炭与高温水蒸气反应D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. CH3COOH+KOH CH3COOK+H2OBD第14页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二 3、下列说法中正确的是（ ） A需要加热方

7、能发生的反应一定是吸热反应B放热的反应在常温下一定很容易发生C反应是放热还是吸热必须看反应物和生 成物所具有的总能量的相对大小D吸热反应在一定的条件下才能发生C第15页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二4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 HH2第32页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二 S(g)+O2(g)=SO2(g)； H1 S(S)+O2(g)=SO2(g)； H2例2、在同温、同压下，比

8、较下列反应放出热量H1、 H2的大小两式数量相同，S由固态吸收热量转化为气态，再氧化燃烧生成SO2。其放出热量的总和小于由气态S直接燃烧所放出的热量 H1Q 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 =

9、 - Q 2kJmol-1；D H2(g)+ Cl2(g)2HCl(g)， H1 = - Q 1kJmol-1； H2(g)+ Cl2(g)HCl(g)，H2 = - Q 2kJmol-1121212第37页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二引入在热化学方程式中的反应热数据，是通过何种途径获得的呢？最直接的方法是通过实验测得。第38页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二四、反应热的测量【活动与探究】阅读课本p6的实验，了解其实验原理和步骤.第39页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二【思考】观察量热计的构造，根据什么数据来获得反应热

10、？第40页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二盐酸温度(t1)/氢氧化钠溶液温度(t2)/ 反应体系最高温度(t3)/反应体系的温度变化(t)= t3- / (t1+ t2)2反应体系的质量m=（V酸酸V碱 碱）、g中和反应的反应热H= - C m t10-30.025KJmol-1通过测量温度计算H的方法第41页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二(1)用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，(注意要把温度计上的酸用水冲洗干净)。温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？ 因

11、为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。1.实验步骤：第42页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二(2)用另一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记录。把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次迅速倒入小烧杯。.酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？.因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增

12、大。第43页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二(3)用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。 实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大第44页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二(4)假设溶液的比热容与水的比热容相等，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，计算该反应的反应热并写出热化学方程式。可重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。 第45页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二（5）如果用同样的方法

13、测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同，并设计实验方案加以验证。实验的结果相同，因为三个反应的本质一样，都是H+OH-=H2O。第46页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二中和热：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量在稀溶液中,强酸与强碱的反应中和热都是57.3 kJmol-1H+(aq)+ OH- (aq) H2O (l) H= -57.3 kJmol-1通过实验测得的数据普遍低于标准值，请分析原因，并提出减少实验误差的方案（如充分反应，减少热交换等） 。第47页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星

14、期二强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸与弱碱反应生成1mol水时所放出的热量都小于57.3 kJ。由于电离过程是吸热的,而弱酸、弱碱都较难电离。第48页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二概念辨析若将1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、稀硫酸、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 。H1 H3 = H2 第49页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二 有人建议用50mL0.55mol/LNaOH进行上述实验，测得的中和热数值会更加准确。为什么？ 可以保证盐酸完全反应。使测得的热量更加准确第50页，共96页，2022年

15、，5月20日，16点38分，星期二讨论1.本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？答案：会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。2.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？答案：否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 molH2O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）

16、。第51页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。（2）实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒_，其原因是 。（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 。（4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”“不相等”），所求中和热 。环形玻璃搅拌棒不能偏小不相等相等 练习50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L 1NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算

17、中和热。回答下列问题：铜丝易导热，使实验过程中热量损失较大 第52页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二【引入】通过实验测定化学反应的反应热是最直接的方法，但是，并不是所有反应的反应热都能通过实验测定。第53页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二【交流与讨论】： 如何测定C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反应热H1？.能直接测定吗？如何测？.若不能直接测，怎么办？第54页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二1、盖斯定律的内容: 一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成,其总的热效应是相同的。五、反应热的计算 换句话说,化学反

18、应的焓变只与反应体系的起始状态和最终状态有关,而与反应的途径无关。第55页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二HH1+H2盖斯定律直观化第56页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二 CO(g)C(s)CO2(g)H2H1H3H2H1H3= +第57页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H3？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2-283.0 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H1-393.5 kJ/mol-)H3 = H1 H2 = -393.5 kJ/mol (-283

19、.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol利用盖斯定律计算化学反应的焓变时，热化学方程式可以和数学代数方程式一样进行加减乘除组合而成。第58页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二1.已知：.C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5kJ/mol.C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g) H2=-395.0kJ/mol写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25,101kPa时). 解：- 得： C(石墨，s)= C(金刚石，s) H=+1.5kJ/mol【课堂练习】：第59页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二2.某次发射火箭，用

20、N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O.已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-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。 解： 2 - 得：2 N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+4H2O(l) H=-1135.2kJ/mol 第60页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二3.已知.CO(g) + 1/2 O2(g) =CO2(g) H1= 283.0 kJ/mol.H2(g) + 1/2 O2(g) =H2O(l

21、) H2= 285.8 kJ/mol.C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) H3=-1370 kJ/mol试计算.2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) 的H解: = 2 + 4 - HH12 H24 H3 283.22 285.84 1370 339.2 kJ/mol第61页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二能源的充分利用第62页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二标准燃烧热定义：在101kPa时，l mol物质完全燃烧的反应热.衡量燃料燃烧放出热量大小的物理量是？热值定义：在1

22、01kPa时，l g物质完全燃烧的反应热.第63页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二练习：1.下列各组物质的标准燃烧热相等的是：（ ）A.碳和一氧化碳 B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳 D.淀粉和纤维素BH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)； = -285.8 kJ/molHH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)； = -241.8 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； = -483.6 kJ/molH2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)； = -571.6 kJ/molH2.已知热化学方程式：则氢气的标准燃烧热为：

23、285.8 kJ/mol第64页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二注意： 燃烧的条件是在101kPa； 标准燃烧热:燃料是以1mol作为标准，因此书写热化学方程式时，其它物质的化学计量数可用分数表示； 物质燃烧都是放热反应，所以表达物质燃烧时的H均为负值； 燃烧要完全:C元素转化为CO2，而不是CO；H元素转化为H2O(l)，而不是H2O(g), N元素转化为N2。S元素转化为SO2如：H2(g)+ 1/2 O2(g) = H2O(l); H =285.8 kJ/mol标准燃烧热第65页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二【思考】燃烧放出的热量与标准燃

24、烧热有什么不同？答： 燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是1 mol的可燃物； 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。 所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。根据课本知识：计算完全燃烧相等质量的C、C8H18、CH4、C2H5OH，H2放出的热量大小顺序为 。第66页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二1、你所了解的传统能源有哪些？新能源又有哪些？传统能源；煤、石油、天然气、热力、电力等新能源：太阳能、核能、风能、生物质能、地 热能、海洋能、氢能、

25、天然气水合物 等能源第67页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二2、能源又可以分为一级能源和二级能源。一级能源是指直接取自自然界，没有加工转换的各种能量 和资源；二级能源是指由一级能源经过加工转换 后得到的能源。根据这种分类法，请将上面提到 的能源重新分类？一级能源：煤、石油、天然气、太阳能、天然气水合物 、风能、生物质能、地热能、海洋能二级能源：氢能、电力、核能能源第68页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二思考：在许多场合将煤块直接燃烧，这种燃烧方式 存在什么缺陷？采用这种方式燃烧煤，煤与空气的接触面积不够，内部煤的燃烧效率偏低，浪费了能源。另外，直

26、接燃烧煤会使其中的硫转化为二氧化硫，引起大气的污染。第69页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二有哪些可以提高煤的燃烧效率的方法吗？目前常用的方法主要有三种：（1）将煤制成蜂窝状，以增加与空气的接触面积（2）通过一定的方法将煤转化为液体燃料（如甲醇）（3）通过一定的方法将煤转化为气体燃料（如煤气）完成第10页的“交流与讨论”，提出你的观点。第70页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二3.能源的充分利用71第71页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二问题为什么将煤转化为水煤气进行燃烧分析转化后一氧化碳与氢气燃烧放出的热量比碳燃烧放出的热

27、量多问题若我们将煤转化为水煤气时消耗的热量考虑进去呢分析根据盖斯定律，并不会增加放出的热量问题那为什么还要进行转化呢解决为了提高燃烧效率，减少环境污染72第72页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二主要成分热值价格煤主要为碳、还含有H、S等元素29.26MJ/kg0.3元/公斤液化气碳氢化合物的混合物(主要为C4H10)47.5MJ/kg109.2 MJ/m32.6元/公斤管道煤气H2-48% CH4-13%CO20%15.9MJ/ m30.9元/公斤天然气主要成分为CH439.7MJ/kg2.1元/公斤我们常用的燃料，我们根据各燃料的热值、成分、价格分析每种燃料的优劣。若

28、控制相同条件，使用同一煤气灶，由原来烧液化气改用 烧天然气，需要我们对空气进量如何处理？ 增大适当空气进量 第73页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二不论天然气、管道煤气、液化气、煤他们都是不可再生资源，煤只能用两百年，天然气只能用50年，石油最多只能用50年，面对这样一串串数字怎样解决我们现在所面临的能源危机呢？节约能源，开发新能源 合理利用回收资源 1吨废塑料至少能回炼600千克汽油和柴油。第74页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二1.2 化学反应的方向第75页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二水总是自发地由高处往低处流自然

29、界中有许多自然而然发生的现象，请同学们联系生活知识，列举一些能自动发生的例子？第76页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二自然界中水总是从高处往低处流；食盐溶解于水；室温下冰块自动融化；墨水扩散；火柴棒散落从有序变为混乱等。生活中的自发过程第77页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二镁条燃烧；酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的。第78页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二1、自发过程：在一定条件下，不借助外

30、部力量就能自动进行的过程。2、自发反应：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应，称为自发反应。【归纳小结】如何判断一个反应能否自发进行？外界帮助指:通电、光照等。第79页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？【思考与交流】共同特点： H O即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定， H O有利于反应自发进行从能量角度分析它们为什么可以自发？一般情况下， H O即放热反应易发生自发反应。第80页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=

31、CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) H= 37.30kJ/mol自发反应一定要H O ？结论：H O有利于反应自发进行，自发反应不一定要H S(l) S(s)熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变，用S 。化学反应的S 越大，越有利于反应自发进行。第83页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（ S 0），为熵增加反应。例如： 2NaHCO3(s) =Na2CO3(s) +CO2(g) +H2O(g)第84页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二练习：判断下列过程的熵变大于零

32、还是小于零2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)NaOH (s) =Na+(aq) +OH- (aq)Ag+(aq) +Cl- (aq) = AgCl (s)第85页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二自发反应一定是熵增加的反应吗？2Al(s)+Fe2O3(s) = Al2O3(s)+2Fe(s) S O有利于反应自发进行， 自发反应不一定要S O【思考与交流】 熵变是反应能否自发进行一个 因素, 但不是惟一因素。Ag+(aq) +Cl- (aq) = AgCl (s) S O第86页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期二 体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。 在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关，但都不是惟一因素。 第87页，共96页，2022年，5月20日，16点38分，星期