1、化学反应的热效应

1、,第1节 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

2、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,常见的放热反应,活泼金属与水或酸的反应。如2Al+6HCl2AlCl3+3H2 酸碱中和反应。如2KOH+H2SO4K2SO4+2H2O 燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等的燃烧 多数化合反应。如Na2O+H2O 2NaOH，SO3+H2O=H2SO4 铝热反应。,常见的吸热反应,多数分解反应，如CaCO3 CaO+CO2 2NH4Cl（s）+Ba(OH)28H2O （s）BaCl2+2NH3 +10H2O C(s)+H2O(g) CO+H2 CO2+C 2CO,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

3、的定义。,一、化学反应的反应热 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 Q0，表示吸热；Q0，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。,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

4、量,Q =-m C0(T2-T1),二、测定反应的反应热,Q=-m C0 （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：KJK-1Kg-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

5、、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100mL 1.0 mol/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

6、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。,11,3.用另一个量筒量取100 mL 1.0 mol/L NaOH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

7、得结果更准确，这样说对吗？,5.重复实验两次,12,可能的原因有： 1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按100 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于100 mL或小于100 mL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？,13,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

8、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。,14,二、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

9、，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。,中和热 反应热的分类： 燃烧热 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： 条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子。 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。 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。 放出的热量：57.3k

10、J/mol,50ml0.50molL-1盐酸与50mL0.55molL-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60mL0.50molL-1盐酸跟50mL0.55molL-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

11、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,三、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：H，单位：kJmol-1,焓：物质所具有的能量,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,

12、HH（反应产物）H（反应物),H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,H=QP,放热反应： 吸热反应：,H0或 H为“”,H0 或H为“”,吸热,H0,放热,H0,3、热化学方程式,1、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,101kPa,2、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。,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。,4、热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物

13、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。,2H2(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、H的单位是kJ/mol或J/mol 4、H单位中的 mol-1的含义为每摩尔反应,书写热化学方程式的注意点：,5、对于相同的反应，各物质的量系数加倍，则H数值也加倍。若逆向进行，则H改变符号，但绝对值不变。,2H2(g)+

14、O2(g)=2H2O(g) H=？,2H2O(g) = 2H2(g)+O2(g) H=？,-483.6kJ/mol,+483.6kJ/mol,例1：当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl，放出184.6 kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。,H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H =184.6 kJ/mol,2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) H =369.2 kJ/mol,例2：1mol N2(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 (

15、g) H = + 68 kJ/mol,例3、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧 生成CO2和H2O时，放出445 kJ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 ) H = + 890 kJ/mol,B、CH4 2O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol,C、CH4 ( g ) 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/mol,D、 1/2CH4 ( g ) O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = 890 kJ

16、/mol,C,H = 445 kJ/mol,A,例4、已知在1105Pa，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） H242kJmol1 B. 2H2（g）O2（g） 2H2O（l） H484kJmol1 C. H2（g）1/2O2（g） H2O（g） H242kJmol1 D. 2H2（g）O2（g） 2H2O（g） H484kJmol1,练习：,A. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=4b kJ/mol B. C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+

17、H2O(l) H=+2b kJ/mol C. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=2b kJ/mol D. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=+b kJ/mol,已知充分燃烧a g 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,A,1、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

18、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) H1 2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l) H2 （2） S(g) + O2(g) = SO2 (g) H1 S(s) + O2(g) = SO2 (g) H2 （3） H2(g) + Cl2(g) = 2HCl (g) H1 1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) = HCl (g) H2 （4） C(s) + 1/2O2(g) = CO (g) H1 C(s) + O2(g) = CO2 (g) H2,C（s）+ O2（g）=CO（g）因为C燃烧时

19、不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的H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H。,提示 （1） C(s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5 kJ/mol （2）CO(g) + O2(g) = CO2(g) H3=-283.0 kJ/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？,H、H1、H2之间有何关系？,H=H1+H2,B,H,C（s）+ O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不

20、可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的H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H。,提示 （1） C(s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5 kJ/mol （2）CO(g) + O2(g) = CO2(g) H3=-283.0 kJ/mol,H1= H2+ H3 H2 = H1- H3 = -393.5 kJ/mol -(-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol C (s) + O2 (g) = CO(g) H=-110.5 kJ/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

21、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 CH3COOH (l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l) H1= -870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) H2= -393.5 kJ/mol H2(g) + O2(g) = H2O(l) H3= -285.8 kJ/mol 试计算下述反应的反应热： 2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (

22、l),【解】分析各方程式的关系，知 将方程式按2 + - 组合得上述反应方程式 即：H = 2H 2 + 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,41,有关热化学方程式的计算 【例】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】Na(g) + Cl2(g) = NaCl(s)

23、Q=17.87 kJ / 1g 23 g / mol = 411 kJ / mol 答：生成1 mol NaCl时放出热量411 kJ。,小结,H = H1 + H2 = H3 + H4 + H5,关于反应焓变的计算,H = H1 + H2 = H3 + H4 + H5,已知：N2 (g) + 2O2 (g) = 2NO2 (g) H = 68 kJ/mol N2H4(l) + O2 (g) = N2(g) +2 H2O(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) = 3/2 N2(g) +2 H2O(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 = 2983.2kJmol1 P（s，红磷）+ 5/4O2（g）= 1/4P4O10（S） H2 = 738.5kJmol1,将焦炭转化为水煤气的主要反应为: C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) 已知: C (