化学反应的热效应

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：断裂旧键和形成新键，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⑴常见的放热反应①活泼金属与水或酸的反应。如2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑②酸碱中和反应。如2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O③燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等的燃烧④多数化合反应。如Na2O+H2O＝2NaOH，SO3+H2O=H2SO4⑤铝热反应。⑵常见的吸热反应①多数分解反应，如CaCO3CaO+CO2↑②2NH4Cl（s）+Ba(OH)2·8H2O（s）＝BaCl2+2NH3↑+10H2O③C(s)+H2O(g)CO+H2④CO2+C2CO高温高温高温常见的放热反应和吸热反应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，简称反应热2、符号：用Q表示

Q>0，表示吸热；Q<0，表示放热；3、单位：J/mol或kJ/mol如何获得一个反应的反应热呢？反应热的数据可以通过实验测得，也可以利用理论计算求得。①中和热反应热的分类：②燃烧热③生成热中和热定义：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应，生成1mol水时的反应热叫做中和热。理解要点：①条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子。②反应物：（强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。③生成1mol水，中和反应的实质是H+和OH—化合生成H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。④放出的热量：57.3kJ/mol二、测定反应的反应热用于测定反应热的仪器叫量热计。简易量热计示意图它是由内、外两个筒组成的，

内筒是反应容器，外筒起保温作用。二、测定反应的反应热思考:1、量热计直接测得的数据是什么？是体系温度的变化2、根据体系温度变化可以求得什么物理量？可以求得反应吸收或放出的热量Q=-mc(T2-T1)二、测定反应的反应热

Q=-mc（T2-T1）Q:反应放出的热量。

（单位：KJ）m:反应混合液的质量。

（单位：Kg）c（或C0）：反应混合液的比热容。

（单位：KJ•K-1•Kg-1）T1：反应前溶液温度值。

（单位：K，T(K)=t(℃)+273.15)T2：反应后溶液最高（或最低）温度值实验步骤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。中和热的测定大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。2.用一个量筒最取100mL1.0mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度T1，记入下表。然后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。3.用另一个量筒量取100mL1.0mol/LNaOH溶液，并调节温度使其与量热计中盐酸的温度相同。答案：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大。.

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？4.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溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。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T2，记为终止温度，记入下表。思考：有人说用1.1mol/L的NaOH溶液进行实验会使所得结果更准确，这样说对吗？5.重复实验两次可能的原因有：1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按100mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于100mL或小于100mL都会造成误差）2.温度计的读数有误。3.实验过程中有液体洒在外面。4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。我们测得中和热为52.5kJ，小于57.3kJ，你们认为造成误差的原因可能有哪些？为保证测定结果的准确性，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。酸或碱需要过量。且浓度宜小不宜大。(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。(6)进行反应热的计算式进行了以下处理：a、忽略量热计的热容；b、认为稀溶液与水的比热相同；c、认为热容不随温度的变化而变化。二、测定反应的反应热思考：测定中和反应的反应热的实验中，若用等体积等浓度的KOH溶液代替NaOH溶液，若用等体积等浓度的HNO3代替HCl，测得的反应热是否相等？相等，因为参加反应的物质都是强酸或强碱，它们在水中是完全电离的，因此所发生的反应都是溶液中的H++OH-=H2O。当浓度相等、体积相等时，反应热也就相等。50ml0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中放出的热量可计算中和热。回答下列问题：（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是

。（2）烧杯间填满碎纸条的作用是

。（3）若大烧杯上不盖硬纸板，求得的反应热数值

（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。（4）实验中若用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量

（填“相等”或“不相等”），简述理由：

。（5）用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述验，测得的放出的热量数值可能会

（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。课堂练习环形玻璃搅拌棒减少热量损失偏小不相等偏小实际参加反应的量比之前的多化学反应的反应热是由于反应前后物质所具有的能量不同而产生的。能量正如质量一样，也是物质固有的性质。物质具有的这个能量可以用一个物理量来描述，为此，科学家们定义了一个称之为“焓”的物理量。

反应中为什么会有能量的变化？微观：断键，成键作用；宏观：能量守恒作用二、化学反应的焓变反应热：化学反应过程中所释放或吸收的热量符号：ΔH，单位：kJ•mol-1焓：是与内能有关的物理量符号：H焓变：反应产物与反应物的焓值差恒压条件下，化学反应的反应热等于焓变ΔH＝H（反应产物）－H（反应物)ΔH＝反应产物能量－反应物能量从焓变角度看：从反应热角度看：1.焓和焓变ΔH=QP放热反应：吸热反应：ΔH＜0或ΔH为“－”ΔH＞0或ΔH为“＋”吸热反应物生成物焓反应过程△H＞0放热反应物生成物焓反应过程△H＜0二、热化学方程式H2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol200℃101kPa1、热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可。

普通化学方程式只包含物质变化一个部分。物质变化能量变化

能表示参加反应物质的量和反应焓变的关系的化学方程式叫做热化学方程式二、热化学方程式H2(g)+I2(g)======2HI(g)△H（473K）=－14.9kJ/mol200℃101kPa2、热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于25℃101kPa时进行的反应可不注明。

普通化学方程式不需注明温度和压强。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol12二、热化学方程式3、热化学方程式需注明各物质的状态。

普通化学方程式不需注明物质的状态。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)==H2O(l)△H=－285.8kJ/mol12二、热化学方程式4、热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数,其△H与系数对应成比例。

普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的物质的量，微观上表示原子分子数目，只能为整数，不能为分数。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol122H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H=－483.6kJ/mol书写热化学方程式的注意点：1、△H后需注明反应的温度；(如在25℃101kPa下进行的反应，可不注明)2、应注明反应物和生成物的聚集状态；3、对于相同的反应，当化学计量数不同时，其△H对应成比例。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)==H2O(l)△H=－285.8kJ/mol122H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H=－483.6kJ/mol例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/mol2H2(g)+2Cl2(g)=4HCl(g)

∆H=－369.2kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)

∆H=－92.3kJ/mol1212例2：1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO2

(g)，需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)

∆H=+

68kJ/mol例3、沼气的主要成分是甲烷。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是（）A、2CH4(g)＋4O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH=+890kJ/mol

B、CH4

＋2O2

＝CO2

＋H2OΔH=–890kJ/mol

C、CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=–

890kJ/mol

D、1/2CH4(g)＋O2(g)＝1/2CO2(g)＋H2O(l)ΔH=–890kJ/mol

CΔH=–445kJ/molA例4、已知在1×105Pa，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）ΔH＝＋242kJ·mol－1B.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）ΔH＝－484kJ·mol－1C.H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）ΔH＝＋242kJ·mol－1D.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）ΔH＝＋484kJ·mol－1

练习：A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=－4bkJ/molB.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)△H=+2bkJ/molC.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=－2bkJ/molD.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H=+bkJ/mol

已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是A1、写出下列反应的热化学方程式（1）1molC2H5OH(l)与适量O2(g)反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ热量。（2）18g葡萄糖与适量O2(g)反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出280.4kJ热量。温故知新2、比较下列各组热化学方程式中△H1与△H2

的大小，并说明理由。（1）2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2

（2）S(g)+O2(g)=SO2(g)△H1S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2（3）H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)△H2

（4）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

△H1C(s)+O2(g)=CO2(g)

△H2C（s）+½O2（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ΔH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ΔH。提示（1）C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol（2）CO(g)+½O2(g)=CO2(g)△H3=-283.0kJ/mol思考：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。如何理解盖斯定律？ΔH、ΔH1、ΔH2之间有何关系？ΔH=ΔH1+ΔH2BΔHACΔH1ΔH2C（s）+½O2（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ΔH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ΔH。提示（1）C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol（2）CO(g)+½O2(g)=CO2(g)△H3=-283.0kJ/mol△H1=△H2+△H3

△H2=△H1-△H3

=-393.5kJ/mol-(-283.0kJ/mol)=-110.5kJ/molC(s)+½O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ/mol若多步化学反应相加可得到新的化学反应，则新反应的反应热即为上述多步反应的反应热之和。总结规律：注意：1、计量数的变化与反应热数值的变化要对应2、反应方向发生改变反应热的符号也要改变总结思考：在用方程式叠加计算反应热时要注意哪些问题？应用盖斯定律的计算【例】已知下列反应的反应热为⑴CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l)△H1=-870.3kJ/mol⑵C(s)+O2(g)==CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol⑶H2(g)+½O2(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[⑵+⑶]-⑴组合得上述反应方程式即：△H

=2[△H2+△H3]

-△H1△H

=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

有关热化学方程式的计算【例】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)+½Cl2(g)==NaCl(s)Q=17.87kJ/1g×23g/mol=411kJ/mol答：生成1molNaCl时放出热量411kJ。小结反应物a生成物△H△H2△H1cb△H5△H4△H3△H=△H1+△H2=△H3+△H4+△H5关于反应焓变的计算反应物a生成物△H△H2△H1cb△H5△H4△H3△H=△H1+△H2=△H3+△H4+△H5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。N2H4(l)+NO2(g)=3/2N2(g)+2H2O(l)△H=-622kJ/mol–(68kJ/mol)/2=-656kJ/mol试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下P4（s，白磷）=4P（s，红磷）的反应焓变。P4（s，白磷）+5O2（g）=P4O10（S）△H1=—2983.2kJ•mol—1P（s，红磷）+5/4O2（g）=