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文档简介
第01讲反应热
!0M国画I
“-----‘
科学探究:理解反应热测定的原理和方法,会分析产生误差的原因,不断完善和
改进测定方法。
模型认知:建立从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型,会正确书
写热化学方程式。
宏观辨识与微观探析:能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质,
正确认识和判断放热反应和吸热反应。能正确书写热化学方程式以及燃烧热的相
关计算。
变化观念与平衡思想:能辨识化学反应中的能量转化形式,形成能量可以相互转
化的观念,正确理解反应热和焰变的概念。
--------------------------------/
一、反应热及其测定
1.体系与环境
被研究的物质系统称为体系,与体系相互影响的其他部分称为环境。如:将试管
中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系;盛溶液的试管和溶液
之外的空气等看作环境。热量是指因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的
能量。
2.反应热
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的
热效应,简称反应热。
3.实验探究:中和反应反应热的测定
⑴测定原理:环境温度不变时,根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热
容等来计算反应热。即利用公式Q=cm△/进行计算。
(2)实验装置
①将如图实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
温度计、、r玻璃
/搅拌器
内筒、9T'杯盖
隔热层、J
、外壳
简易量热计示意图
②各部分仪器的作用
a.玻璃搅拌器的作用是使反应物混合均匀充分接触。
b.隔热层的作用是减少热量的散失。
c.温度计的作用是测定反应前后反应体系的温度。
(3)实验步骤
①反应物温度测量(力):测量混合前50mL0.50mol-L1盐酸、50mL0.55mol.L
1氢氧化钠溶液的温度,取两温度平均值,记录为起始温度3
②反应后体系温度测量(切:将酸碱溶液迅速混合,用玻璃搅拌器轻轻搅动溶液,
并准确读取混合溶液的最高温度,记录为终止温度以
③重复实验操作两次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
(4)实验数据处理
某实验小组测定数据如下
温度差平均值s—
起始温度hrC
X.温度终止温度/1)/℃
实验次平均t2/℃
盐酸NaOH温差平均值
值
125.025.225.128.53.4
224.925.125.028.33.33.4
325.625.425.529.03.5
设溶液的密度均为1g-cmf,中和后溶液的比热容c=4.18根据实验
数据计算出该反应放出的热量Qul.42kJ,则生成1molH2O时放出的热量为56.8
kJo
(5)实验结论
大量实验测得,在25℃和101kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液,发生中
和反应生成1molH2O时,放出57.3kJ的热量。
二、反应热与熔变
1.化学反应的实质和特征
|反手物|~特征1物质变化生「物|
吸收特征2能量变化放出
能量------------------能量
|旧化矗断裂|----—~T新化学K形成|
2.内能
内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
3.熔与焰变
(1)
闸一与内能有关的物理量,用符号“且”表示
>生成物与反应物的培值差
藁|----坐•fA"=H(生成物)(反应物)
1----1表达式
单位rkJ・moL或kJ/mol
(2)反应热与熔变的关系
在等压条件下进行的化学反应的反应热等于反应的燧变,因此常用AH表示反应
热。
(3)熔变与吸热反应和放热反应的关系
①放热反应:反应体系向环境释放能量,反应体系的熔减小,AH为负值,即AH<0o
②吸热反应:反应体系从环境中吸收能量,反应体系的焰增大,AH为正值,即
AH>0o
4(H)f反应物培(H)|生成物
AH<04«>0
\生成物|反应物/
放热反应吸热反应
4.从微观角度理解反应热的实质
以H2(g)+C12(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明,如图所示:
由图可知:
反应中能量变化
化学键断裂或形成1mol化学键的能量断裂或形成化学键的总能量
变化变化
H—H吸收436kJ
共吸收679kJ
Cl—C1吸收243kJ
H—C1放出431kJ共放出862kJ
结论H2(g)+Cb(g)=2HCl(g)的反应热AH=-183kJ-mol1
①图示:化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示:
其中,Ei表示反应物断裂化学键吸收的总热量,E2表示生成物形成化学键放出
的总热量,百与E2的差值表示反应热。上述反应过程表示该反应为放热反应。
②熔变计算公式:八8=石总(断键)一E总(成键)
三、热化学方程式
1.概念
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
2.意义
不仅表示化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
实例:已知25℃、101kPa下,热化学方程式为2H2(g)+O2(g)==2H2。⑴AH
=-571.6kJ-mol1,其表示在25℃、101kPa,2mol=(氢气)与1mol。2(氧气)
完全反应生成2moi液态水时放出的热量是571.6kJ。
3.热化学方程式的书写方法
⑴写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表
示其物质的量,可以是整数或分数。
⑵标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25℃、101kPa。不用标明反应条
件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。
(3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态:气体用“g”,
液体用“1”,固体用“s”,溶液用“aq”。
(4)标注AH的正负。化学方程式后面空一格标注AH,若为放热反应,AH为
若为吸热反应,为“+”。
⑸计算AH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出AH的数值。AH单
位是kJ-mol'o
4.AH的单位中的含义
对一个化学反应,的单位中“mori”不是指每摩尔具体物质,而是指“每摩尔
反应”。因此必须与化学方程式一一对应。
四、燃烧热
1.概念
(1)概念:在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
(2)要求:①1mol燃料;②完全燃烧;③生成指定产物。
如:C元素-C02(g)H元素TH20(1)
S元素-S02(g)N元素-N2(g)
2.单位:kJ.mori或kJ/mol。
3.意义
甲烷的燃烧热为890.3kJ-mol1,或AH=-890.3kJ-mol1,它表示25℃、101kPa
时,1mol甲烷完全燃烧生成1mol82(g)和2mol七0(1)时放出890.3kJ的热量。
4.表示燃烧热的热化学方程式的书写
书写表示燃烧热的热化学方程式时,以燃烧1mol可燃物为标准来配平其余物质
的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。例如:
1
H2(g)+^O2(g)=H2O(l)AH=-285.8kJ-mol-
5.燃烧热的热化学方程式正误判断
“一看”可燃物的化学计量数是否为lo
“二看”元素完全燃烧生成的物质是否为指定产物。
“三看”AH是否为“一”及单位是否正确。
*筑初阖〕
1T;
------------------
考点一、放热反应和吸热反应
例1.下列生产活动或生活中涉及的化学反应不属于放热反应的是
考点二、中和反应的反应热及测定
例2.用如图装置测定盐酸与NaOH溶液反应的中和热。下列说法不正确的是
A.将盐酸、NaOH溶液及发生的反应看成体系
B.盐酸与NaOH溶液反应放热使体系温度升高
C.碎泡沫塑料的作用是保温、隔热
D.反应时将NaOH溶液分多次倒入量热计中
考点三、化学反应中能量变化图像
例3.某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是
A.反应过程。有催化剂参与
B.该反应的熔变AHX)
C.使用催化剂,能改变该反应的活化能
D.有催化剂条件下,反应的活化能等于耳+生
考点四、反应热与化学键的关系
例4.已知H2(g)+Br?(g)=2HBr(g),AH=-103kJ/mol,其他数据如下表。下列说
法不正确的是
气态物质凡Br2HBrHC1Cl2
Imol分子中的化学键断裂时吸收的能量/kJ436a366bc
A.a=193
B.H2(g)和Br2(g)的总能量小于2HBr(g)
C.b大于366
D.a、c的值可以判断Br-Br和C1-CI键的相对强弱
考点五、热化学方程式正误判断
例5.已知充分燃烧ag乙怏气体时生成2mol二氧化碳气体和液态水,并放出热
量bkJ,则乙怏燃烧的热化学方程式正确的是
A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(1)AH=-2bkJ/mol
B.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g)AH=-4bkJ/mol
C.C2H2(g)+|o2(g)=2CO2(g)+H2O(l)AH=+bkJ/mol
D.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(1)AH=TbkJ/mol
考点六、燃烧热
例6.下列热化学方程式中AH代表燃烧热的是
A.CH4(g)+3/2O2(g)=2H2O(l)+CO(g)AHi
B.S(s)+3/2O2(g)=SO3(g)AH2
C.C6Hi2O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)AH3
D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)AH4
!-图匆园砌■
X*,
-I「-------------------L
1.下列反应既属于氧化还原反应,又是放热反应的是
A.灼热的木炭与CO?的反应
B.过氧化氢分解的反应
C.氢氧化钠溶液与稀硫酸的反应
D.Ba(OHL8H2O晶体与NH4cl晶体的反应
2.下列图示变化为吸热反应的是
A.所有燃烧反应都是放热反应
B.由H原子形成ImolH-H键要放出热量
C.凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应
D.在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成Imol液态水时释放的热量称为
中和热
4.4.25℃,101kPa下,关于反应2H2(g)+O2(g)=2H2(Xg)AH=-483.6kJ.。广的相关叙
述正确的是
A.凡。的燃烧热为411=-241.8江1110「
B.2molH2(g)和lmolO2(g)的总键能之和大于2molH2O(g)的键能之和
1
C.2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)AH=+483.6kJmor
1
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH>-483.6kJmor
5.某同学设计如图所示实验,探究反应中的能量变化。
温度计一环形玻璃搅拌棒
温
温
度
度
计
计
铝片
1Ba(OH)2*8H2O=二寸
盐酸一t三三年I和NH4cl比二'
(a)(b)
下列判断正确的是
A.由实验可知,(a)、(b)、(c)所涉及的反应都是放热反应
B.实验(c)所涉及实验一组完整的实验数据需要测两次温度
C.实验(c)中将环形玻璃搅拌棒改为铜质搅拌器对实验结果没有影响
D.若用NaOH固体代替NaOH溶液与盐酸反应测定中和反应的反应热,则测得
中和热的AH偏低
6.氢气是人类最理想的能源。已知在25℃、lOlkPa下,1g氢气完全燃烧生成
液态水时放出热量142.9kJ,则下列热化学方程式书写正确的是
A.2H2+O2=2H2OAH=-142.9kJmo「
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH=_142.9kJmolT
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH=-571.6kJmor'
1
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH=+571.6kJ-mor
7.下列陈述正确的是
A.燃烧一定属于放热反应
B.(Mmol氮气与0.3mol氢气充分反应,转移电子数为“6$
C.已知中和热为57.3kJ/mol,则
H2so4(浓)+Ba(OH)=BaSO4+2H2OAH=-114.6kJ/mol
D.已知甲烷的燃烧热为890.3kJ/mol,则64伍)+202恁)=032伍)+2凡0值)
AH=-890.3kJ/mol
8.下列物质间的反应,其能量变化符合下图的是
,能量
壬质物总能量
----------------------------------------A
反应过程
A.镁条燃烧B.碳与水蒸气高温制水煤气
C.Ba(OH『8H2。晶体和NH。晶体混合D.碳酸钙的分解
9.下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是
A.HC1和NaOH反应的中和热411=-57.3。皿01-1,则H2s。4和Ca(OH)2反应的
中和热AH=2x(-57.3)kJ-mol-1
B.CO(g)的燃烧热411=-283.0口11101-1,则2co2(g)=2CO(g)+O2(g)反应的AH=
+2x283.0kJ-mol-1
C.浓H2s。4稀释是放热反应
D.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
10.已知热化学方程式:
1
(DH2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),AH1=-184.6kJmor
1
②H2(g)+1o2(g)=H2O(1),AH2=-285.8kJ.mof
下列说法正确的是
A.小凡表示lmolH2(g)完全燃烧的反应热
B.凡是有参与的反应都是放热反应
C.两个反应的反应物的总能量都高于生成物的总能量
D.因形成H—C1键比形成H—O键放热多,故凡
J------------------J
11.某同学设计如图实验,探究反应中的能量变化,下列判断正确的是
(C)
A.实验(a)(b)(c)所涉及的反应都是放热反应
B.将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加
C.实验(c)中若用NaOH固体测定,则测定数值偏高
D.实验(b)中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌棒对实验结果没有影响
12.合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备,其主要反应为:
1
CH4(g)+2H2o(g)-co2(g)+4H2(g);AH=+162kJ-moL-,共价键的键能与热化学方程
式信息如下表(25℃、lOlkPa),则CH4分子中C-H键能为:
化学键H-0C=0H-H
键能/kJ.moH464803436
A.207kJ-mol1B.414kJ-mol1C.632kJmol』D.828kJ-mol1
13.已知:H2(g)+F2(g)=2HF(g)的能量变化如图所示,下列有关叙述正确的是
反应过程
A.氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是吸热反应
B.lmolH2与lmolF2反应生成2moi液态HF放出的热量小于270kJ
C.在相同条件下,I1110IH2与ImolFz的能量总和小于2moiHF气体的能量
D.断裂ImolH—H键和ImolF—F键吸收的能量大于形成2molH—F键放出的
能量
14.下列说法正确的是
A.甲烷燃烧热的数值为890.3kJ.mol」,则甲烷燃烧的热化学方程式为:
1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)AH=-890.3kJmol
B.已知Imol金刚石转化为石墨,要放出L9kJ的热能,1g石墨完全燃烧放出
的热量比1g金刚石完全燃烧放出的热量少
+
C.在稀溶液中:H(aq)+OH(aq)=H2O(l)AH=-57.3kJ/mol,若将含0.6molH2sO4的
稀硫酸与含ImolNaOH的稀溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
D.500℃,30MPa下,将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成
NH3,放出热量19.3kJ,其热化学方程式为:
N2(g)+3H2(g)、篝、2NHs(g)AH=-38.6kJ/mol
15.已知充分燃烧ag乙烷(C2H6)气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并
放出热量bkJ,则表示乙烯标准燃烧热的热化学方程式正确的是
7
1
A.C2H6(g)+-02(g)=2CO2(g)+3H2O(1)AH=+2bkJ-mol-
7
1
B.C2H6(g)+-O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)AH=-2bkJ-mol-
1
C.2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(1)AH=-4bkJ-mol-
7
1
D.C2H6(g)+yO2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)AH=-2bkJ-mol
16.下列热化学方程式中,正确的是
A.甲烷的燃烧热为890.3kJ-moH,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为
4
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-890.3kJmol
B.500℃、30MPa下,将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生
成NH3(g)放热19.3kJ,其热化学方程式为:
1
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-38.6kJ-mol
C.HC1和NaOH反应的中和热△H=-57.3kJ-moH,则H2sO4和Ca(0H)2反应的
中和热△H=2x(-
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