选修四【课件】化学反应的热效应分析

第一页第二页，共35页。《拯救大兵瑞恩》里面有一个美军用燃烧弹烧死坑道中敌兵的镜头，这就是燃烧弹在现代坑道战、堑壕战中的作用之一。由于汽油密度较小，发热量高，便宜，所以被广泛用作燃烧弹原料。加入能与汽油结合成胶状物的黏合剂，就制成了凝固汽油弹。为了攻击水中目标，有的还在凝固汽油弹里添加活泼金属钾、钙、钡，金属与水结合放出的氢气又发生燃烧，提高了燃烧威力。对于有装甲的坦克，燃烧弹也有对付的高招，由于铝粉和氧化铁能发生壮观的铝热反应(2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe＋热量)，该反应放出的热量足以使钢铁熔化成液态，所以用铝热剂制成的燃烧弹可熔掉坦克厚厚的装甲，使其望而生畏。那么，燃烧弹为什么能释放出这么巨大的热量呢？还有哪些物质在反应过程中能放出这么巨大的能量？如何根据这些物质的性质设计出可被我们利用于造福人类的能源？本课时我们将深入分析这些问题。第二页第三页，共35页。第三页第四页，共35页。一、化学反应的焓变1．化学反应中除了物质的变化还伴随着________的变化，因此化学反应还可以分为_______反应和_______反应。2．当化学反应在一定的________下进行时，反应所________或________的热量称为在此温度下的________。3．“焓”是用来描述物质所具有的________的物理量，其符号为________，可用它的变化来描述与________有关的能量变化。在反应中反应体系________时，所发生的反应的反应热称为________，用________表示。1.能量吸热放热2．温度吸收放出反应热3．能量H化学反应恒温恒压反应的焓变ΔH第四页第五页，共35页。4．若ΔH＞0时，________物所具有的能量大于________物所具有的能量(即体系的能量________)，反应为________反应；反之，若ΔH＜0时，________物所具有的能量小于________物所具有的能量(即体系的能量________)，反应为________反应。生成反应升高吸热生成反应降低放热二、热化学方程式1．在热化学中，将一个化学反应的________变化和反应的________变化同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式。因此，热化学方程式既遵循________守恒，又遵循________守恒。物质能量质量能量第五页第六页，共35页。2．书写热化学方程式的注意事项(1)要在物质的________后面用括号注明物质的________。一般用英文字母g、l和s分别表示物质为________态、________态和________态。水溶液中的溶质则用________表示。(2)ΔH后要注明________，因为在不同________下进行同一反应，其________是不同的。在溶液中的反应应注明________以及________的浓度。(3)ΔH的单位是________或________。2．(1)化学式状态气液固aq(2)反应条件条件能量变化温度溶液(3)kJ·mol－1J·mol－1第六页第七页，共35页。(4)若化学方程式中各物质的________加倍，则ΔH的________也加倍，因此热化学方程式中各物质的化学计量数只表示反应中各物质的________，而不表示粒子个数；若反应逆向进行，则ΔH改变________，但ΔH的________不变。化学计量数值物质的量符号值三、反应热的测量与计算1．用于测定反应热的仪器称为________。使用时，将两种反应物加入________并使之迅速混合，测量________，即可根据________，利用式子________计算出反应所释放或吸收的热量Q。量热计量热计最高温度温度差Q＝ΔT·m·c第七页第八页，共35页。2．测量中和反应的反应热时，参加反应的物质必须是________或________，因为它们在水中________，所发生的反应都是________。3．一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，________是完全相同的。利用盖斯定律计算化学反应的焓变的方法：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，则该反应的焓变即为________。2．强酸强碱完全电离进行到底的3．总的热效应这几个反应焓变相加减的结果第八页第九页，共35页。四、能源的充分利用1．能源是可以提供能量的自然资源，包括________、________、________、________等。2．质量相同、组成不同的燃料，完全燃烧后放出的热量不相等，人们通常用________或________来衡量燃料燃烧放出热量的大小。在101kPa的压强下，__________叫做该物质的标准燃烧热，__________叫做该物质的热值。1.化石燃料阳光风力流水2．标准燃烧热热值1mol物质完全燃烧的反应热1g物质完全燃烧的反应热第九页第十页，共35页。第十页第十一页，共35页。化学反应的反应热中的概念辨析

1．反应热、焓变的概念当一个化学反应在一定温度下进行时，反应过程中所释放或吸收的热量，称为此反应在该温度下的反应热，又称为焓变，用符号ΔH表示，单位常用kJ·mol－1。许多化学反应的反应热都可以通过实验来测定。2．放热反应与吸热反应的异同（见下表）类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量第十一页第十二页，共35页。与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断裂时吸收的总能量表示方法ΔH＜0ΔH＞0图示实例H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)；ΔH＝－184.6kJ·mol－1C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)；ΔH＝＋131.3kJ·mol－1第十二页第十三页，共35页。3．中和热中和热：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。(1)对于强酸和强碱的稀溶液反应，其中和热基本上是相等的，都约是57.3kJ·mol－1。H＋(aq)＋OH－(aq)H2O(l)；ΔH＝－57.3kJ·mol－1。(2)对于强酸和弱碱(或弱酸和强碱)的稀溶液反应，中和热一般低于57.3kJ·mol－1，因为弱电解质的电离是吸热的。如：CH3COOH(aq)＋OH－(aq)CH3COO－(aq)＋H2O(l)；ΔH＝－akJ·mol－1(其中a＜57.3)。第十三页第十四页，共35页。(3)中和反应的实质是H＋和OH－中和生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成不溶性物质或难电离的其他物质等)，这部分反应热不在中和热内。4．燃烧热燃烧热：25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。单位为kJ·mol－1。第十四页第十五页，共35页。热化学方程式的书写及热量的计算

1．热化学方程式的书写书写热化学方程式时除遵循化学方程式的书写要求外，还要注意以下几点：(1)反应的焓变与各反应物和生成物的聚集状态有关，因此必须在方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(s、l、g)，不用标“↑”或“↓”，水溶液中的溶质则用“aq”表示。(2)焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须指明反应的温度和压强(298K、101kPa时，可不注明)。(3)化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数。第十五页第十六页，共35页。(4)ΔH的单位是J·mol－1或kJ·mol－1，ΔH只能写在化学方程式的右边，表示正向反应的焓变。若ΔH为“－”表示反应为放热反应；若ΔH为“＋”，则表示反应为吸热反应。(5)由于ΔH与反应完成的物质的量有关，所以方程式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。2．常用的有关反应焓变的简单计算的方法归类(1)根据热化学方程式进行计算：焓变(ΔH)与反应物各物质的物质的量成正比。如：2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)；ΔH＝－571.6kJ·mol－1，生成2molH2O(l)时，ΔH＝－571.6kJ·mol－1；生成1molH2O(l)时，ΔH＝－285.8kJ·mol－1。第十六页第十七页，共35页。(2)根据反应物和生成物的能量计算：ΔH＝生成物的能量之和－反应物的能量之和。(3)根据反应物和生成物的键能计算：ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。(4)根据盖斯定律计算：将热化学方程式进行适当的“加”、“减”等变形后，由过程的焓变进行计算、比较。(5)根据比热公式进行计算：Q＝－c·m·(T2－T1)。第十七页第十八页，共35页。下列变化中，属于吸热反应的是()①液态水汽化②将胆矾加热变为白色粉末③浓H2SO4稀释④KClO3分解制O2⑤生石灰跟水反应生成熟石灰⑥CaCO3高温分解⑦CO2＋C

2CO⑧Ba(OH)2·8H2O与固体NH4NO3混合⑨C＋H2O(g)

CO＋H2⑩Al＋HCl反应A．①②④⑥⑦⑧⑨B．②④⑥⑦⑧⑨C．①④⑥⑧D．①②④⑧⑨第十八页第十九页，共35页。解析：化学反应过程中伴随着能量的吸收或放出，清楚哪些反应放热，哪些反应吸热，知道归类。分解反应为吸热反应，②④⑥都是分解反应；①液态水汽化是物理变化，不是化学反应；⑧在教材中专门设有实验，为吸热反应；⑦⑨是在高温下进行，故吸热。答案：B点评：常见的吸热反应绝大多数为分解反应，再就是某些高温下的反应；对物理变化的放热、吸热不应归类为放、吸热反应判断依据。第十九页第二十页，共35页。已知下列热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)；ΔH＝－483.6kJ·mol－1H2(g)＋O2(g)H2O(g)；ΔH＝－241.8kJ·mol－12H2(g)＋O2(g)2H2O(l)；ΔH＝－571.6kJ·mol－1则氢气的燃烧热是()A．－483.6kJ·mol－1B．－241.8kJ·mol－1C．－571.6kJ·mol－1D．－285.8kJ·mol－1第二十页第二十一页，共35页。解析：本题通过方程式考查燃烧热的定义，即298K、101kPa时，1mol可燃物燃烧生成稳定的化合物放出的热量为燃烧热。H2生成稳定的化合物为液态水，所以由第三个方程式求燃烧热为：×(－571.6kJ·mol－1)＝－285.8kJ·mol－1。答案：D第二十一页第二十二页，共35页。已知在25℃、101kPa下，1gC8H18燃烧生成CO2和H2O(l)时放出48.40kJ的热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是()A．C8H18(l)＋O2(g)8CO2(g)＋9H2O(g)；ΔH＝－48.40kJ·mol－1B．C8H18(l)＋O2(g)8CO2(g)＋9H2O(l)；ΔH＝－5518kJ·mol－1C．C8H18(l)＋O2(g)8CO2(g)＋9H2O(l)；ΔH＝＋5518kJ·mol－1D．C8H18(l)＋O2(g)8CO2(g)＋9H2O(l)；ΔH＝－48.40kJ·mol－1第二十二页第二十三页，共35页。解析：本题考查热化学方程式的书写，应注意以下几点：①标明各物质的聚集状态，A中H2O的状态标错；②标明吸热还是放热，ΔH＞0时为吸热，ΔH＜0时为放热，本题放热ΔH＜0，故C错；③物质变化和能量变化要对应，显然D错。答案：B第二十三页第二十四页，共35页。盖斯定律

1．盖斯定律的内容：化学反应的焓变只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。如果一个反应分几步进行，则各分步反应的反应焓变之和与该反应一步完成时的焓变是相同的，这就是盖斯定律。2．盖斯定律的特点(1)反应热效应只与始态、终态有关，与过程无关，就像登山至山顶，不管选哪一条路走，山的海拔总是不变的。即从途径角度理解如右图所示。第二十四页第二十五页，共35页。(2)反应热总值一定。下图表示从始态到终态的反应热。则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。(3)热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理。H第二十五页第二十六页，共35页。已知：C(s)＋O2(g)CO2(g)；ΔH1＝－393.5kJ·mol－1①CO(g)＋O2(g)CO2(g)；ΔH2＝－283.0kJ·mol－1②①式－②式得：C(s)＋O2(g)CO(g)；ΔH3＝－110.5kJ·mol－13．盖斯定律的意义：因为有些反应进行很慢，有些反应不容易直接发生，有些不反应，此时如果应用盖斯定律，就可以间接地把它们的反应热计算出来。第二十六页第二十七页，共35页。根据盖斯定律，结合下列反应方程式，回答问题。已知：(1)NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(s)；ΔH＝－176kJ·mol－1(2)NH3(g)＋H2O(l)NH3·H2O(aq)；ΔH＝－35.1kJ·mol－1(3)HCl(g)＋H2O(l)HCl(aq)；ΔH＝－72.3kJ·mol－1(4)NH3(g)＋HCl(aq)NH4Cl(aq)；ΔH＝－52.3kJ·mol－1(5)NH4Cl(s)＋H2O(l)NH4Cl(aq)；ΔH则第(5)个方程式中的反应热是__________________。第二十七页第二十八页，共35页。解析：新的信息是盖斯定律和上述方程式，已有信息是方程式之间可以进行数学运算。新旧信息相结合，即(4)＋(3)＋(2)－(1)与(5)相比较，得反应热是＋16.3kJ·mol－1。答案：＋16.3kJ·mol－1第二十八页第二十九页，共35页。1840年，俄国化学家盖斯(G.H.Hess)指出，一个化学反应的热效应仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定律”。按此规律回答下列问题。已知火箭发射时可用肼(N2H4)作燃料。二氧化氮作氧化剂，这两者反应生成氮气和水蒸气。且N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)；ΔH1＝+67.7kJ·mol－1①N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(g)；ΔH2＝－534kJ·mol－1②请计算1mol气体肼和NO2完全反应时放出的热量为____________kJ。并写出肼与NO2反应的热化学方程式。第二十九页第三十页，共35页。解析：本题是一道信息题，考查对“盖斯定律”的理解和应用。根据题意，要求下列反应的反应热ΔH3的值：N2H4(