内容正文:
1.1.2 热化学反应方程式和燃烧热
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1、了解热化学方程式和燃烧热的含义
2、掌握热化学方程式的书写要求,能够准确判断热化学方程式的正误。
学习目标
导
课前两问
1. 键能与焓变的关系?
2. 什么是燃烧热?
思
1.热化学反应方程式与化学反应方程式有什么不同?
2.热化学反应方程式的书写步骤?
3.同种物质不同聚集状态(g、l、s)焓值大小关系?
4.反应热与燃烧热的区别?
议
1.热化学反应方程式与化学反应方程式有什么不同?
2.热化学反应方程式的书写步骤?
3.同种物质不同聚集状态(g、l、s)焓值大小关系?
4.反应热与燃烧热的区别?
展
知识回顾
思考:
下述化学方程式与一般的化学方程式有何不同?
物质变化
能量变化
H2(g) + Cl2 (g) ==2HCl(g)
ΔH =
-184.6 kJ/mol
H2 + Cl2 == 2HCl
点燃
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:热化学方程式不仅表示了物质变化,也表示了能量变化,还表示反应热与参加反应物质的量的关系
物质变化
能量变化
H2(g) + Cl2 (g) ==2HCl(g)
ΔH =
-184.6 kJ/mol
一、热化学方程式
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H2(g)+ O2(g)==H2O(g) △H=-241.8kJ/mol
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2
H2(g)+ Cl2(g)==2HCl(g) △H=-184.6kJ/mol
表示:在101kPa和25℃时,1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl,放出184.6kJ的热量。
表示:在101kPa和25℃时,1mol气态H2与1/2mol气态O2反应生成1mol水蒸气,放出241.8kJ的热量。
描述在—定条件下,一定量某状态下的物质,充分反应后所吸收或放出热量的多少
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二、热化学方程式的书写方法
(1)写出化学反应方程式
热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数,只表示物质的量。因此,它可以用整数或分数表示,(但一般仍用最简整数比);化学计量数加倍,△H 也要加倍。
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH= -184.6 KJ/mol
H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) ΔH= -92.3 KJ/mol
因为物质的聚集状态不同时,它们所具有的内能、焓也均不同。例如,冰熔化成水,需要吸收热量;水蒸发为水蒸气时,也需要吸收热量。因此,H2与O2反应生成1molH2O时所放出的热量是不同的。
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(2)要注明反应的温度和压强。如果25℃(常温)、101kPa(常压)下反应,可以不注明。
(3)必须标明各种物质的状态(固体s 、液体l 、气体g 、溶液aq) ,不标“↑”和“↓”和反应条件等。
H2(g)+I2(g)======2HI(g) △H=-14.9kJ/mol
200℃
101kPa
H2(g)+ O2(g)==H2O(g) △H=-241.8kJ/mol
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H2(g)+ O2(g)==H2O(g) △H=-241.8kJ/mol
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2
H2(g)+ O2(g)==H2O(l) △H=-285.8kJ/mol
1
2
H2O(g)==H2O(l) △H=-44kJ/mol
H2O(l)==H2O(g) △H=+44kJ/mol
1g冰
1g液态水
1g水蒸气
焓(H)增大
熔化
蒸发
等质量水的焓:
H2O(s)< H2O(l)< H2O(g)
热化学方程式需注明反应物和生成物的聚集状态。物质的聚集状态不同时,焓值不同,即能量不同,所以必须注明状态
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(4)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH,写出了反应热,吸热用“+”,放热用“-”,单位是kJ/mol
H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g) △H = -184.6kJ/mol
1/2 H2(g)+ 1/2 Cl2(g)==HCl(g) △H= -92.3kJ/mol
(5)计算ΔH的值(ΔH的值与系数相匹配)。热化学方程式中化学计量数必须与ΔH相对应,当逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
2HCl(g)==H2(g)+Cl2(g) △H =+184.6kJ/mol
△H= −41 kJ/mol
△H= +41 kJ/mol
(7)热化学方程式中有机反应用“=”
(6)不论化学反应是否可逆,热化学方程式中ΔH均表示反应进行彻底时(完全转化)的能量变化。
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=-2589.6KJ/mol
2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g) △H= -197kJ/mol
注意:可逆反应的反应热指的是2mol二氧化硫气体与1mol氧气反应生成2mol三氧化硫气体放出197kJ的热量。若反应物只有2mol二氧化硫气体与1mol氧气因反应不能完全转化SO3(g)则放出的的热量总小于197kJ
思考:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ∆H =-184.6kJ/mol , ∆H单位中的mol-1含义?
∆H单位中的mol-1既不是每摩尔H2或Cl2,也不是每摩尔HCl,而是“每摩尔反应”“:1 mol H2(g)和 1 mol Cl2(g) 反应生成2 mol HCl(g),“每摩尔反应” 放出184.6kJ的热量。
1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g) ∆H=-92.3kJ/mol
0.5 mol H2 (g)和 0.5 mol Cl2 (g)反应生成1 mol HCl(g)表示“每摩尔反应”,“每摩尔反应”放出92.3kJ的热量
总结:书写热化学方程式的“五步”
1、1molC(固态)与适量H2O(气态) 反应,生成CO(气态)和H2(气态),吸收131.3kJ的热量
2、101kPa时,2mol H2完全燃烧生成液态水,放出571.6kJ的热量。
3、101kPa时,1mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3kJ的热量。
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.3KJ/mol
课堂练习1:已知 :
(1)H2(g)+1/2O2 (g) = H2O (g) ΔH1 = a kJ/mol
(2)2H2(g)+O2 (g) =2H2O (g) ΔH2 = b kJ/mol
(3) H2(g)+1/2O2 (g) = H2O (l) ΔH3 = c kJ/mol
(4) 2H2(g)+O2 (g) =2H2O (l) ΔH4 = d kJ/mol
则a、b、c、d的关系正确的是( )
A、a<c<0 B、b>d>0
C、2a=b< 0 D、2c=d>0
C
反应热大小的比较
(1)看物质状态。
物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下:
(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。
(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。
(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。
【课堂练习2】判断热化学方程式是否正确,正确的打√,错误的打×。
(5)2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H = – 571.6 kJ/mol
(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
( )
( )
( )
( )
×
物质状态、反应条件
×
△H 单位:kJ/mol
√
×
化学计量数与△H 不成正比
(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
(1)4NH3 + 5O2 ==== 4NO + 6H2O △H = – 906.8 kJ/mol
催化剂
△
( )
×
可逆反应实际转化率<100%,热化学方程式指该反应完全进行的能量变化
(1)一查化学方程式是否书写正确。
(2)二查是否标明各物质的聚集状态:固(s)、液(l)、气(g)、溶液(aq)。
(3)三查ΔH的“+”“-”号是否与吸热、放热一致。
(4)四查ΔH的单位是否正确,一般用kJ·mol-1(或kJ/mol)。
(5)五查ΔH的绝对值是否与热化学方程式中各物质前面的计量数相对应。
“五查”法判断热化学方程式正误
二、燃烧热
1.定义:101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位为kJ/mol。
指定的产物
2.燃烧热的意义∶
甲烷的燃烧热为ΔH=-890.31 kJ·mol,
它表示25 ℃、101 kPa时, 1 molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时放出890.31 kJ的热量。
3.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1 mol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:H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
【例题】以下热化学方程式,能表示物质燃烧热的是 ( )
C
一看:可燃物的化学计量数是否为1。
二看:物质完全燃烧是否生成指定产物(如H2O(l) 、CO2、SO2等)。
三看:ΔH是否为“-”及单位是否正确。
判断热化学方程式能否表示燃烧热
方法归纳:
A . CH4(g)+3/2O2 (g)=2H2O(l)+CO(g) △H1
B . S(g)+3/2O2(g)=SO3(s) △H2
C . C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) △H3
D . 2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) △H4
【例题】0.3mol的气态高能燃料乙炔(C2H2)在氧气中完全燃烧,生成气态CO2和液态水,放出389.88kJ热量,其热化学方程式为:
其燃烧热为:
表示燃烧热的热化学方程式为:
2C2H2(g)+5O2(g) = 4CO2(g)+2H2O(l) △H= -2599.2kJ/mol
1299.6kJ/mol
C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) △H= -1299.6kJ/mol
【思考】
燃烧放出的热量与燃烧热有什么不同?
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特定物质。
表示燃烧热的热化学方程式的书写
热化学方程式
燃烧热
热化学方程式
燃烧热
1mol纯物质;
含义:既表示物质变化,又表示能量变化
书写:标状态;有正负;
看系数;有温度&压强(常温常压不标)
完全燃烧;
生成指定产物;
课堂小结
1、已知某温度下的热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g);
△H=﹣197KJ/mol,在恒温时,向恒容密闭容器中通入
2molSO2和1molO2,达平衡时放出热量Q1KJ,向另一容积
相同的恒容密闭容器中通入1.5molSO2,0.75molO2和0.5molSO3,
达平衡时放出热量Q2KJ.下列关系正确的是( )
A.Q1=Q2=197 B.Q1=Q2<197
C.Q1<Q2<197 D.Q2<Q1<197
D
测
2、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( )
① C(s)+O2(g)===CO2(g);△H1
C(s)+1/2O2(g)===CO(g);△H2
② S(s)+O2(g)===SO2(g);△H3
S(g)+O2(g)===SO2(g);△H4
③ H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l);△H5
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);△H6
④ CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g);△H7
CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s);△H8
A.① B.④ C.②③④ D.①②③
C
测
3.根据所给信息,书写对应的热化学方程式。
(1)11.2 L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体,放出91.5 kJ热量,其热化学方程式:___________________________________________。
(2)已知1 mol C(石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3 kJ热量,请写出该反应的热化学方程式:
_____________________________________________________________
1/2H2(g)+1/2Cl2(g)===HCl(g) ΔH=-91.5kJ·mol-1
C(石墨,s)+H2O(g)===CO(g) +H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1
(3)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,请写出1 mol NH3分解对应的热化学方程式:
___________________________________________________
若1 mol N2(g)和3 mol H2(g)在一定条件下发生反应,放出的热量_____92 kJ(填“大于”“小于”或“等于”),理由是
________________________________________。
小于
由于该反应是可逆反应,不能进行完全
一写方程式—写出配平的化学方程式
二标状态—用s、l、g、aq标明物质的聚集状态
三标条件—标明反应的温度和压强,25 ℃、101 kPa时可不标注
四标ΔH—在方程式后写出ΔH,并根据信息注明ΔH的“+”或“-”
五标数值—根据化学计量数计算出ΔH的值
NH3(g)N2(g)+H2(g) ΔH=+46 kJ·mol-1
$$