1.1化学反应的热效应 课件 2023-2024学年高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

化学反应中的热效应 一、反应热和焓变 1、反应热： 符号：△H 单位：kJ·mol-1 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。 化学反应过程中，所放出或吸收的热量叫做化学反应的反应热。 2、焓变： 当∆H为“－”（ ∆H<0）时，为放热反应； 当∆H为“＋”（ ∆H>0）时，为吸热反应。 规定（要记住哦！）： 3、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＝AlCl3+3H2↑ ②酸碱中和反应。如2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O ③燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等的燃烧 ④多数化合反应。如 CaO+H2O ＝Ca(OH)2， SO3+H2O=H2SO4 多数分解反应，如 CaCO3 CaO+CO2↑ 高温 ⑵ 常见的吸热反应 ②2NH4Cl（s）+Ba(OH)2·8H2O （s）＝ BaCl2+2NH3 ↑+10H2O ③C(s)+H2O(g) CO+H2 ④CO2+ C 2CO ⑤ 盐类的水解 工业生产水煤气 高温 高温 2、下列变化中，属于吸热反应的是( ) A. 氮气与氢气合成氨 B. 酸碱中和 C. 二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫 D.焦炭与高温水蒸气反应 D 随堂练习： 1、下列变化中，属于放热反应的是( ) A. Ba(OH)2·8H2O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. 碱式碳酸铜的受热分解 B 为什么有的反应会放出热量，有的则需要吸收热量呢？ 宏观上决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 问题探究一 吸热反应 生成物 反应物 能量 反应过程中能量变化曲线图： 生成物 反应物 能量 放热反应 ΔH＝生成物总能量－反应物总能量 ΔH＜0或 ΔH为“－” ΔH＞0 或ΔH为“＋” △H＜0 △H＞0 反应物的能量之和 Q反 生成物的能量之和 Q生 （1）若Q反> Q生， （2）若Q反< Q生， 放热反应 吸热反应 4、规律总结: ΔH＜0或 ΔH为“－” ΔH＞0 或ΔH为“＋” ΔH＝ Q生－ Q反 二、热化学方程式 1、概念：能够表示反应热（焓变）的化学方程式叫做热化学方程式。 2、书写热化学方程式应注意以下几点 ⑴ 要注明温度和压强: 反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，不注明的指101kPa和25℃时的数据。 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g) ΔH＝+131.5kJ/mol = 因为物质的聚集状态不同所含的能量也不同。 固态 液态 吸热 气态 吸热 吸热 ⑵反应物和生成物要注明聚集状态: 　H2（g)+ O2(g)=H2O(l) △H=－285.8KJ/mol H2（g)+ O2(g)=H2O(g)；△H=－241.8KJ/mol H2O(l)=H2O(g)；△H=+44KJ/mol 气态（g）、液态（l）、固态（s）、溶液（aq） ⑶ 热化学方程式中各物质前的化学计量数表示物质 的量不表示分子数,因此可以是整数也可以分数。 H2（g）+Cl2(g)=2HCl(g)；△H=－184.6KJ/mol H2（g）+ Cl2(g)=HCl(g)；△H=－92.3KJ/mol ⑷ 反应热与参加反应的物质的物质的量有关。同一化学反应中，热化学方程式中物质的化学计量数不同，△H的数值也不同。化学计量数与△H的数值成正比。 H2(g)+ 1／2O2(g)=H2O(g) ΔH＝-241.8kJ/mol 2H2(g)+ O2(g)=2H2O(g) ΔH＝-483.6kJ/mol ⑹ △H的表示： 热化学方程式中的△H的“＋”与“－”一定要注明， “＋”代表吸热， “－”代表放热 ⑸ 可逆反应中的ΔH数值是指该反应完全进行时的数值。 ⑺热化学反应方程式中都用“ = ”，不用标反应条件 无论热化学方程式中化学计量数为多少，△H的单位总是KJ/mol， “＋”与“－”始终不变，但△H的数值与反应式中的系数成比例 当化学反应逆向进行时,数值不变,符号相反。 由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热 242.0KJ,写出该反应的热 化学方程式: 。 若1ｇ水蒸气转化成液态水放热2.5KJ,则反应 Ｈ2(ｇ)+ ½Ｏ2(ｇ)=Ｈ2Ｏ(1)的△Ｈ= 　　　　　　　 。 例题1 3、热化学方程式书写步骤 (1)写出化学方程式 (2)注明反应物和生成物的状态 (3)标明焓变△H (注意+、-和单位：kJ/mol） ☆（4）要注明反应的温度和压强 【中学一般不注明,为一个大气压（101kPa），25 0C（298K）】 H2(g)+I2(g) 2HI(g) △H=－14.9kJ/mol 4、热化学方程式表示的意义 ⑴ 表示什么物质参加反应，结果生成什么物质 ⑵ 反应物和生成物之间的质量比、物质的量比 ⑶反应物完全变成生成物后所放出或吸收的热量。 质→量→能 H2（g)+ O2(g)=H2O(g)；△H=－241.8KJ/mol 问题探究二：从本质上（微观）分析化学反应为什么伴随能量的变化? 化学键的断裂和形成 旧键断裂需要 能量， 新键形成会 能量。 放出 吸收 结论： 一个化学反应是放热还是吸热 取决于所有旧键断裂吸收的总能量与所有形成新键形成放出的总能量的相对大小 5、化学反应的本质 1molH2分子中的化学键断裂时需吸收436.4kJ的能量 1molCl2分子中的化学键断裂时需吸收242.7kJ的能量 2molHCl分子中的化学键形成时要释放431.8kJ/mol×2=863.6kJ的能量 共放出 863.6-679.1 =184.5 kJ H2+Cl2＝2HCl 点燃 共吸热 242.7+436.4 =679.1 kJ 反应物的键能之和 E反 生成物的键能之和 E生 （2）若E反> E生， （1）若E反< E生， 放热反应 吸热反应 规律总结： ΔH＜0或 ΔH为“－” ΔH＞0 或ΔH为“＋” ΔH＝ E反－ E生 归纳小结： 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。 ΔH＝ Q生－ Q反 ΔH＝ E反－ E生 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. 酸碱中和 C. 反应物总键能小于生成物总键能 D.ΔH>0的反应 D 随堂练习 已知：H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H=-270 kJ/mol ，下列说法正确的是 A．2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气放出270 kJ热量 B．1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量小于270 kJ C．在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量 D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量 C 随堂练习 ⑷ 已知键能: N≡N 946KJ/mol, H-H 436KJ/mol, H-N 391KJ/mol，写出合成氨反应的热化学方程式。 ⑴ 氢气在氯气燃烧生成1摩氯化氢气体，放出 92.3kJ的热量 1、写出下列反应的热化学方程式(25℃,101kPa时)。 ⑵ 氢氧化钠溶液与硫酸溶液反应生成2摩液态水，放出114.6KJ的热量 ⑶ 1摩石墨转化为金刚石固体需吸收1.5KJ的热量 高考怎么考？有下列常见题型： A. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=－4b kJ/mol B. C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+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 例1. 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 A 2、正误判断 现场练兵 已知在25℃、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是 ( ) A. C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) +9H2O(g) △H= - 5518kJ·mol -1 B. C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l) △H= - 5518kJ·mol -1 C. C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l) △H= + 5518kJ·mol -1 D. C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l) △H= - 48.40kJ·mol -1 B 3、有关热化学方程式的计算 （1）在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式 分别为:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=－566KJ/mol CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－890KJ/mol 由1摩CO和3摩CH4组成的混和气在上述条件下完全 燃烧时,释放的热量为 ( ) A．2912KJ B.2953KJ C.3236KJ D.3867KJ B （2）化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）出的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ·mol1）： P—P：198 P—O：360 O=O：498 则反应 P4（白磷）+3O2= P4O6的反应热△H为 （ ） A．-1638 kJ·mol1 B．+1638 kJ·mol1 C．-126 kJ·mol1 D．+126 kJ·mol1 A 例1.下列各组热化学方程式中，化学反应的△H前者大于后者的是 ①C(s)＋O2(g)===CO2(g) △H1 C(s)＋ O2(g)===CO(g) △H2 ②S(s)＋O2(g)===SO2(g) △H3 S(g)＋O2(g)===SO2(g) △H4 ③H2(g)＋ O2(g)===H2O(l) △H5 2H2(g)＋ O2(g)===2H2O(l) △H6 ④CaCO3(s)= CaO(s)＋CO2(g) △H7 CaO(s)＋H2O(l) =Ca(OH)2(s) △H8 A.① B.④ C.②③④ D.①②③ c 4、反应热大小的比较 △H为正值时,数值越大, △H越大;△H为负值时,数值越大, △H越小. ①C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH1=? ②CO(g)+1/2O2(g)== CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol ③C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH3=-393.5kJ/mol ① + ② = ③ ， 则 ΔH1 + ΔH2 =ΔH3 ΔH1 =ΔH3 －ΔH2 = - 393.5kJ/mol + 283.0kJ/mol = - 110.5kJ/mol 如何测出这个反应的反应热： （1）C(s)+1/2O2(g) = CO(g) ΔH1=? 三、盖斯定律 不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。 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+ΔH2 B ΔH A C ΔH1 ΔH2 例1：已知下列反应的反应热为 ⑴ CH3COOH (l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l) △H1= -870.3 kJ/mol ⑵ C(s) + O2 (g) == CO2(g) △H2= -393.5 kJ/mol ⑶ H2(g) + ½ 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 (l) △H =- 488.3kJ/mol 1、已知： ①N2 (g) + 2O2 (g) = 2NO2 (g) △H1 = +68 kJ/mol ②N2H4(l) + O2 (g) = N2(g) +2 H2O(l) △H2 = -622kJ/mol 火箭发射时用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化剂，反应生成N2 (g)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 随堂练习 2、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: ① C (s) + O2(g) = CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol ② H2(g) + ½ O2(g) = H2O(g) △H2=-242.0kJ/mol ③ CO(g) + ½ O2(g) = CO2(g) △H3=-283.0kJ/mol 写出制取水煤气的热化学方程式. C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H=+131.5kJ/mol 随堂练习 3、已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是-285.8 kJ·mol-1、-1411.0 kJ·mol-1和-1366.8 kJ mol-1，则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的△H为（ ） A．-44.2 kJ·mol-1 B．+44.2 kJ·mol-1 C．-330 kJ·mol-1 D．+330 kJ·mol-1 A 随堂练习 四、燃烧热和中和热: 1、燃烧热 在250C时，101KPa时，1mol的纯物质完全燃烧生成稳定的物质时放出的热量。 温馨提示： ⑴书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。 ⑶ 完全燃烧的产物是稳定的物质： ⑷ Q放= n(可燃物 ) ×燃烧热 ⑵ 燃烧热与可燃物的物质的量无关。 C→CO2 H2→H2O（l） NH3→N2 H2(g) +1/2 O2(g) ＝H2O(g) △H1 =－241.8 kJ /mol 2H2(g) + O2(g) ＝2H2O(l) △H2 ＝－571.6 kJ /mol 2、已知： 请问：氢气的燃烧热是多少？ 285.8 kJ /mol 1、C(S) +1/2 O2(g) ＝CO(g) △H =－195.4kJ /mol 请问：碳的燃烧热为195.4kJ /mol 吗？ 不是 随堂练习 2、中和热 在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时的反应热。 温馨提示： ⑶对于稀溶液中强酸与强碱的反应，其中和热基本上是相等的，都约是57.3KJ/mol 要记住哦！ ⑷对于强酸与弱碱，弱酸与强碱，弱酸与弱碱的稀溶液反应， H+（aq）+OH- （aq）=H2O（l） △H=－57.3KJ/mol 因为弱电解质的电离是吸热过程 其中和热一般低于57.3KJ/mol， ⑵中和热与酸碱的物质的量无关 ⑴书写中和热的热化学方程式时，一般以1mol H2O为标准来配平其余物质的化学计量数。 下列关于热化学反应的描述中正确的是 A. HCl和NaOH反应的中和热为57.3 kJ·mol-1， 则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热2×57.3kJ·mol-1 B. CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol-1，则2CO2(g) ＝2CO(g)＋O2(g)反应的 ΔH＝+2×283.0 kJ·mol-1 C. 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D. 1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热 B 随堂练习 如何求算一个体系放出的热量呢？ Q= - C(T2 -T1)＝- C0m(T2-T1) T—温度 C—热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每升高10C所吸收的热量，称为该物质的热容,单位为 J· 0C-1 C0—比热容，单位质量物质的热容,单位为J· g-1 · 0C-1 m —反应体系中物质的总质量 实验的关键：准确测量质量与温度 要保温隔热，防止热量的散失 五、反应热的测量与计算: 简易量热计示意图 1、仪器： 2、药品： 量热计、温度计、环形玻璃搅拌棒、量筒（50ml，两只） 0.50mol/L的盐酸 0.55mol/L的NaOH溶液 活动与探究： 测定中和热 课本P8 例题、50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH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用品是 。装置上有何要改进？ （2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。 （3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 （填“偏大”“偏小”“无影响”）。 （4）实验中改用60 mL0.50 mol/L盐酸跟50 mL0.55 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 （填“相等”“不相等”），简述理由： 。 （5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中 和热的数值会 ；用50 mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上述实验， 测得的中和热的数值会 。（均填“偏大”“偏小”“无影响”） 环形玻璃搅拌棒 保温隔热，减少实验过程中的热量损失 偏小 不等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关 偏小 偏小 大小烧杯口应相平 练习．强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为: H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l); △H= -57.3kJ·mol1，又知在溶液中反应有: （1）CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) △H1= -Q1kJ·mol-1 （2）1/2H2SO4(浓)+NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l) △H2= -Q2kJ·mol-1 （3）HNO3(aq)+KOH(aq)=KNO3（aq）+H2O(l) △H3= -Q3kJ·mol-1 则Q1、Q2、Q3的关系正确的是 A. Q1 = Q2 = Q3 B. Q2 > Q1 > Q3 C. Q2 > Q3 > Q1 D. Q2 = Q3 > Q1 C △H2 ＜△H3 ＜△H1 六、能源的充分利用 1、什么是能源？常见的能源有哪些？能源的作用是什么？ 能源就是能提供能量的自然资源，包括化石 燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、 流水、潮汐以及柴草等。 能源是国家国民经济和社会发展的基础。 能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或 地区的经济发展和科学技术水平。 2、当今世界上重要的能源是什么？怎样解决能源枯竭问题？什么是新能源？节约能源的重要措施是什么？ 化石燃料： 煤、石油、天然气 解决的办法：开源节流，即开发新能源，节约 现有能源，提高能源的利用率。 新能源：太阳能、氢能、风能、地热能、潮汐 能和生物能。 措施：降低能耗；科学地控制燃烧反应，使燃料 充分燃烧，提高能源的利用率。 ［议一议］城市家用燃料使用管道煤气比使用煤、煤球等固体燃料有什么优点？ 首先，因气体易扩散，故气体燃料与空气混合充分，容易发生完全燃烧，与固体燃料相比有较高的能量利用率。 其次，气体燃料便于管道运输、使用方便（易点燃、易熄灭）。 第三，固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤，会产生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、粉尘，造成大气污染。气体燃料无渣无尘、清洁卫生。 $$