1.1.2 热化学方程式 燃烧热 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第2讲 热化学方程式 第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热 新课导入 以下场景的热能都是由什么物质提供的呢？化学反应都有反应热，如何表示一个具体化学反应的反应热呢？如何定性和定量地表示放出或吸收的能量呢？ 天然气（CH4） 汽油（C5~C12烷烃类） 火箭推进剂 生石灰、铝粉 模块一 理解热化学方程式的意义 思考讨论 认真观察以下化学方程式，这些化学方程式与普通的化学方程式有什么不同？ 不同：（1）指明了温度和压强 （2）注明了反应物和生成物的状态 （3）注明反应热（△H） H2(g) + I2(g) 2HI(g) ΔH =﹣14.9 kJ/mol N2(g)+3H2(g)             2NH3(g) ΔH =﹣92.4kJ/mol 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) ΔH =﹣483.6 kJ/mol 新课讲解 一、热化学方程式 （1）定义: 热化学方程式表示参加反应物质的量 和反应热的关系的化学方程式。 H2(g)+I2(g) === 2HI(g) △H=－14.9kJ/mol 200℃ 101kPa 物质变化 能量变化 （2）意义：热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 （3）实例：上述方程式表示的意义为1mol氢气与1mol碘蒸气完全反应生成2mol碘化氢气体，放出14.9 kJ的热量。 新课讲解 二、热化学方程式的书写方法 ①标明各物质的聚集状态 (固体s、液体l、气体g、溶液aq) ②不需要标记“↓”和“↑”， ③不用写“点燃”“加热”等引发条件 1、书写符合质量守恒定律的化学方程式 2、注明反应物和生成物的聚集状态 ①ΔH 只放右边，吸热用“+”，放热用“－”，单位是kJ/mol ②ΔH 的值与系数相匹配，表示完全反应的能量变化。 ③系数仅仅表示实际参加反应的物质的量，不表示分子或原子个数； 故系数可以是整数、分数、小数、个数； 25℃，101 kPa 下进行的化学反应，可以不注明。其他温度和压强要注明。 3、注明反应时的温度和压强 4、用△H表示化学反应放出或吸收的热量 归纳总结 热化学方程式的书写步骤 一写方程式 二标状态 三标条件 四标 ΔH 五标数值 写出配平的化学方程式 用 s，l，g，aq 标明物质的聚集状态 标明反应温度和压强（101kPa，25℃可不标注） 在方程式后面标明该反应的焓变 ΔH 根据化学计量数计算ΔH值并注明单位 新课讲解 观察下列四个热化学方程式，反应热（ΔH）与热化学方程式的计量数有何关系？ （1）H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ΔH =﹣285.8 kJ/mol （2）2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔH =﹣571.6 kJ/mol （3）N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH =﹣92.4kJ/mol （4）2NH3(g)  ⇌N2(g)+3H2(g) ΔH = + 92.4kJ/mol （1）对于同一化学反应，如果化学计量数扩大或缩小，那么ΔH的数值也同时_________________。 （2）当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值________，符号_______ （3）计算可逆反应的反应热时，要注意其不能进行到底，实际热量数值小于该数值。 扩大或缩小相同的倍数 相反 三、反应热（ΔH）与热化学方程式的数量关系 相等 思考讨论 （1）已知 N2(g)+3H2(g) ⇋2NH3(g) ΔH =﹣92.4kJ/mol，那么，1 mol N2 与3 mol H2充分反应，放出92.4kJ的能量。这种说法是否正确？ 答案： 错。该反应为可逆反应，无法进行到底，实际放出的热量小于92.4kJ。 （2）已知H2(g)+I2(g) ⇋2HI(g) ΔH=-14.9 kJ·mol-1,把1 mol的H2和 1 mol I2在该温度和压强下放入密闭容器中充分反应,最终放出的热量是14.9 kJ吗? 答案：放出的热量小于14.9 kJ,因为H2与I2反应是可逆反应,所以该温度和压强下 反应，最终放出的热量小于14.9 kJ。 课堂练习 判断热化学方程式是否正确，正确的打√，错误的打×。 (1)4NH3 + 5O2 === 4NO + 6H2O △H = – 906.8 kJ/mol ( ) 催化剂 △ (2)H2(g) + Cl2(g) == 2HCl(g) △H = – 183 kJ ( ) (3)已知强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol H2O放热57.3 kJ，则2KOH(aq) + H2SO4(aq) = K2SO4(aq) + 2H2O(l) △H = – 57.3 kJ/mol ( ) (4)500℃、101kpPa下，将2 mol SO2(g)与1 mol O2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热 a kJ，则2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H = – a kJ/mol ( ) 没标物质状态、不用写反应条件 × △H 单位为kJ/mol × 化学计量数与△H 不成正比 × 热化学方程式中的ΔH都表示反应进行到底时的能量变化 × 课堂练习 【例1】下列说法不正确的是（ ） A．热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量,不表示分子的个数 B．物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量 C．所有的燃烧反应都是放热的 D．热化学方程式中,化学式前面的化学计量数可以是分数 B 【例2】已知，H2(g)+Cl2(g) = 2HCl(g)ΔH=−184.6kJ⋅mol−1， 则反应HCl(g)= 1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) ΔH为__________________ +92.3 kJ⋅mol−1 【训练1】热化学方程式: C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ/mol 和H(g)+H(g)=H2(g) ΔH=-435.7 kJ/mol 表示 （ ） A．氢原子的能量比氢分子的能量低 B．一个氢原子与一个氢原子结合生成1个氢分子且放出435.7 kJ的能量 C．1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气， 并吸热131.3 kJ D．固态碳和液态水反应生成一氧化碳气体和氢气吸收131.3 kJ能量 C 课堂练习 课堂练习 【训练2】沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445kJ热量，则下列热化学方程式书写正确的是（ ） C 课堂练习 【训练3】1g氢气燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量，表示该反应的热化学方程式正确的是（ ） A．2H2 +O2 = 2H2 O H = －571.6 kJ/mol B．2H2 (g)+O2 (g) = 2H2 O(l) H = －571.6 kJ/mol C．H2 (g)+ 1/2O2 (g) = H2O(l) H =－142.9 kJ/mol D．2H2 (g)+O2 (g) = 2H2 O(g) H=－571.6 kJ/mol B 课堂练习 【训练4】写出下列反应的热化学方程式： （1）NH3(气态)分解生成1mol N2(气态)与H2(气态)，吸收92.2kJ的热量___________________________________________________ （2）1mol H2(气态)与适量O2(气态)反应，生成H2O(液态)放出285.8kJ的热量__________________________________________________ （3）32g Cu(固态)与适量O2(气态)起反应，生成CuO(固态)放出78.5kJ的热量_________________________________________________________ 课堂练习 【训练5】将2 mol SO2(g)、1 mol O2(g)充入一密闭容器，被催化氧化为SO3(g)， 充分反应后，放出热量98.3 kJ，此时测得SO2的转化率为50%，则该反应的热化 学方程式应如何书写？ 答案：2mol SO2、1mol O2充入恒容容器中，达平衡时，SO2的转化率为50%， 则反应了的SO2的物质的量为1mol，放出热量98.3kJ，则每反应1molSO2， 放出98.3kJ的热量，故热化学方程式为： 2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g) △H=-196.6 kJ•mol-1 或SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g)，△H=-98.3 kJ•mol-1 模块二 理解燃烧热的概念 新课导入 以下场景的热能都是由什么物质提供的呢？我们知道物质燃烧都会放出热量，那么是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？ 天然气 汽油 火箭推进剂 柴草 一、燃烧热： 1.概念: 101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。 ①研究条件: ②反应物及其物质的量: ③反应程度: ④生成物: ⑤燃烧热与物质的多少无关，只与物质的种类有关，通常是由实验测得的 ⑥符号: 单位: 101kPa 指定产物，没有特别说明，一般是在氧气中进行，且产物为稳定氧化物 如:C→CO2，H→H2O(l)，S→SO2等。 【注意事项】 新课讲解 纯物质 1mol(以燃烧1mol纯物质为标准来配平) 完全燃烧 △H<0 kJ/mol 思考讨论 答：① 燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多，而燃烧热规定是1 mol的纯物质； ② 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究燃烧热必须是生成稳定的氧化物。 【思考1】燃烧放出的热量与燃烧热有什么不同？ 【思考2】可燃物的物质的量发生变化，其燃烧热变吗？ 答：不变。燃烧热指1 mol可燃物燃烧放出的热量，与可燃物的物质的量无关。 新课讲解 2、燃烧热表示的意义: 【想一想】1、已知CH4的燃烧热为890.31KJ/mol，表示的含义是什么？ 在101KPa时, 1molCH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出890.31KJ的热量。 【写一写】2、表示甲烷燃烧热的热化学方程式: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.31kJ/mol 文字描述燃烧热时用“正值” (如甲烷的燃烧热为890.31KJ/mol) 而用符号△H表示燃烧热时用“负值”(如甲烷的燃烧热△H=-890.31KJ/mol) 例：语言表述——CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol 例：语言表述——H2的燃烧热为285.8 kJ/mol 例：语言表述——CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol 符号表示——△H= -890.3 kJ/mol 例：语言表述——H2的燃烧热为285.8 kJ/mol 符号表示——△H= -285.8 kJ/mol 【注意事项】中文叙述燃烧热、中和热时可以不带“负号”， 但凡用ΔH表示时一定要有“负号” 课堂练习 【例1】分析以下几个热化学方程式，哪个是表示碳的燃烧热( ) A.C(s)＋1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5 kJ/mol B.C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol C.2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol D.H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol B 课堂练习 【变式1】下列说法正确的是（ ） A．1molH2完全燃烧生成H2O(g)放出的热量叫H2的燃烧热 B．25℃、101kPa时，1molS和2molS的燃烧热相等 C．已知S(s)+   O2(g)=SO3(g) ∆H =-269.8kJ/mol，则硫生成SO3的反应热269.8kJ/mol D．25℃、101kPa时，碳的燃烧热为-393.5kJ/mol B 归纳总结 热化学方程式的书写步骤 一写方程式 二标状态 三标条件 四标 ΔH 五标数值 写出配平的化学方程式 用 s，l，g，aq 标明物质的聚集状态 标明反应温度和压强（101kPa，25℃可不标注） 在方程式后面标明该反应的焓变 ΔH 根据化学计量数计算ΔH值并注明单位 课堂练习 （1）1 mol 甲烷在氧气中完全燃烧释放的能量为890 kJ （2）28 g CO在氧气中燃烧生成CO2(g)释放的能量为283 kJ CH4(g)+ 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H = – 890 kJ/mol   【变式2】书写表示下列燃料燃烧热的热化学方程式 课堂总结 模块三 燃烧热的相关计算 新课讲解 【例2】 在101 kPa时，1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出890.3 kJ的热量，CH4的燃烧热为多少？1000 L CH4(标况)燃烧后所产生的热量为多少？ 解析：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH =－890.3 kJ/mol 即CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。 1000 L CH4(标况)的物质的量为：n(CH4)=44.6 mol, 44.6 mol CH4 完全燃烧放出的热量为：44.6 mol×890.3 kJ/mol=3.97×104 kJ 燃烧热 中和热 相同点 能量变化 放热反应 ΔH ΔH＜0，单位常用kJ/mol 不同点 反应物的量 1 mol 不限量 生成物的量 不限量 1 mol H2O(l) 反应热 的定义 在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的化合物时放出的热量；反应物不同，燃烧热不同 在稀溶液中，酸与碱发生中和反应，生成1 mol H2O(l) 时放出的热量；强酸与强碱反应的中和热都相同，均约为57.3 kJ/mol 温故知新 中和热、燃烧热的异同点 请你设想！ 假如你是火箭设计师，应从哪些方面研究火箭推进剂？ 从环保角度考虑 从成本角度考虑 发生燃烧反应，释放热能 4.燃料的选择 【思考】根据以下物质的燃烧热数据，计算相同质量的H2(g)、CH4(g)、C2H5OH(l)完全燃烧放出的热量，说明用液氢作为火箭燃料的优点。 燃料 燃烧热(kJ/mol) 1 g燃料完全燃烧放出的热量(kJ) H2(g) 285.8 CH4(g) 890.3 C2H5OH(l) 1366.8 142.9 55.6 29.7 由计算可知，相同质量的上述三种燃料， H2(g) 完全燃烧放出的热量最多，同时， H2(g) 燃烧产物无污染，这是用液氢作为火箭燃料的优点。 了解燃烧热的应用 液氢-液氧 偏二甲肼- 四氧化二氮 煤油-液氧 甲烷-液氧 优点 环境友好 高能无毒 来源广泛 常温燃料 运输简单 耐冲击、耐摩擦 成本低廉 无毒无害 无毒无害 不易结焦积碳 缺点 价格较高 低温贮存较难 燃料占空间大 有毒性 有腐蚀性 污染环境 液氧需低温贮存 燃烧易结焦积碳 脱硫成本高 低温贮存 燃料占空间大 常见火箭推进剂 了解燃烧热的应用 第一枚液体火箭发动机的推进剂 中国第一颗人造卫星“东方红一号”采用偏二甲肼推进剂 液氧汽油 肼类燃料（肼、偏二甲肼） 液氧煤油 液氢液氧 “长征七号”运载火箭采用液氧煤油推进剂 “长征五号”运载火箭采用液氢液氧推进剂 液体火箭推进剂的发展 新课讲解 已知：H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) ΔH =﹣57.3 kJ·mol-1 试比较下列反应中放出的热量与 57.3 kJ 的大小： （1）浓酸与浓碱反应生成 1 mol 水，Q1 _____57.3 kJ， ΔH1 _____ ΔH； （2）弱酸与弱碱反应生成 1 mol 水，Q2 _____57.3 kJ， ΔH2 _____ ΔH； （3）强酸与强碱反应生成 1 mol 水和难溶性盐，Q3 _____57.3 kJ， ΔH3 _____ ΔH。 【思考3】中和热与57.3 kJ·mol-1的关系 ＞ ＞ ＞ ＜ ＜ ＜ 【变式1】已知充分燃烧a g乙烯气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙烯燃烧的热化学方程式正确的是（ ） A．C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝-2b kJ/mol B．C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝+2b kJ/mol C．2C2H4(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) ΔH＝-2b kJ/mol D．2C2H4(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(l) ΔH＝+b kJ/mol A 课堂练习 【变式2】已知下列两个热化学方程式： 2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) △H＝-571.6 kJ•mol-1 C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4 H2O(l) △H＝-2 220 kJ•mol-1 （1）H2的燃烧热为______________，C3H8的燃烧热为_____________ （2）2 g H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为____________ （3）现有H2和C3H8的混合气体5 mol，完全燃烧时放出热量3847 kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比为____________ 285.8 kJ•mol-1 2220 kJ•mol-1 4725.8 kJ 课堂练习 3：1 课堂练习 【例3】火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水，当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4 mol液态肼与足量液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出256 kJ的热量。 (1)写出该反应的热化学方程式：__________________________________ ____________________。 N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－640 kJ·mol－1 (2)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是______________________。 产物不会造成环境污染 课堂练习 【变式1】(1)已知肼(N2H4)是一种高能燃料，将16 g气态肼在氧气中燃烧，生成氮气和水蒸气，放出267 kJ热量，试写出该反应的热化学方程式：___________________________________________________。 (2)试用化学反应能量图表示该反应过程中能量的变化。 N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534 kJ·mol－1 【过程建构】 课堂总结 $$