内容正文:
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第二课时 热化学方程式 燃烧热
液体火箭推进剂的发展
第一枚液体火箭发动机的推进剂
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
中国第一颗人造卫星“东方红一号”采用偏二甲肼推进剂
新课导入
燃料选择的因素
所提供的热量足够多
污染小
易开采
易运输
新课导入
火箭的常规燃料是偏二甲肼和四氧化二氮,它们燃烧时生成N₂、CO₂和H2O,同时会放出大量的热。那么,如何来表示化学反应的反应热呢?
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
任务一 理解热化学方程式的意义
1.热化学方程式
(1)定义: 热化学方程式表示_________________ 和______ 的关系的化学方程式。
参加反应物质的量
反应热
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。
任务一 理解热化学方程式的意义
可逆反应热化学方程式中“∆H”表示反应完全进行时的的焓变值。
H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl (g)
点燃
∆H1=−184.6 kJ/mol
∆H1=−184.6 kJ/mol
2HCl (g)
H
H2 (g) + Cl2 (g)
∆H2=+184.6 kJ/mol
∆H2=+184.6 kJ/mol
H2 (g) + Cl2 (g)
2HCl (g)
探究一
仔细观察:热化学方程式与化学方程式,二者有什么不同点?
任务一 理解热化学方程式的意义
当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值________,符号______
相等
相反
探究二
H2(g) + O2(g) H2O(l) ∆H2=_____________
1
2
H2(g) + O2(g) H2O(g) ∆H1=−241.8 kJ/mol
1
2
在25 ℃和101 kPa下, 1 mol气态H2与0.5 mol气态O2反应生成1 mol气态H2O时,放出241.8 kJ的热量,如果生成的是H2O(l) ,反应热一样吗?
等质量水的焓
H2O(s)< H2O(l)< H2O(g)
水的聚集状态变化时的焓变示意图
任务一 理解热化学方程式的意义
H2 (g) + 1/2 O2 (g)
H2O (g)
H
H2O (l)
∆H1=−241.8 kJ/mol
∆H2= − 285.8 kJ/mol
探究三
若H2与O2消耗量增倍,反应热ΔH 一样吗?
H2(g) + O2(g) H2O(g) ∆H1=−241.8 kJ/mol
1
2
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) ∆H3=_____________
任务一 理解热化学方程式的意义
−483.6 kJ/mol
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_________________。
扩大或缩小相同的倍数
ΔH 必须与方程式一一对应。
阅读教材P10思考:ΔH 中的单位mol-1代表什么含义?
「小结」热化学方程式化学计量数的意义:只能表示物质的量
任务一 理解热化学方程式的意义
H2(g) + O2(g)=H2O(g) △H=-241.8kJ/mol
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
物质的聚集状态不同时,它们所具有的内能、焓也不相同
热化学方程式的书写必须注明物质的聚集状态。
对比下列热化学方程式,说一说为什么热化学方程式的书写需注明反应物和生成物的聚集状态?
任务二 学会书写热化学方程式
二、热化学方程式的书写方法
H2(g)+ O2(g)==H2O(g) △H=-241.8kJ/mol
1
2
H2(g)+ O2(g)==H2O(l) △H=-285.8kJ/mol
1
2
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
任务二 学会书写热化学方程式
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
二、热化学方程式的书写方法
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
任务二 学会书写热化学方程式
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。
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。
一写方程式
二标状态
四标△H
三标条件
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,不写气体、沉淀符号
标明反应温度和压强(101kPa、25℃时不标注),不写反应条件
在方程式后写出△H,并根据信息注明△H 的“+”或“-”
根据化学计量数(可以是整数也可以是分数)计算
写出△H的值,并注明单位
小结——热化学方程式的书写步骤
任务二 学会书写热化学方程式
随堂检测
1.下列有关热化学方程式的说法错误的是( )
A.热学化方程式未注明温度和压强时,ΔH表示标准状况下的数据
B.热化学方程式中,各物质的化学计量数不表示分子个数,只代表该物质的物质的量
C.同一化学反应,化学计量数不同,则ΔH不同;化学计量数相同而状态不同,ΔH也不同
D.化学反应过程中所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比
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?
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。
A
判断下列热化学方程式的正误,错误的指明原因。
(1)2NO2===O2+2NO ΔH=+116.2 kJ·mol-1 ____________________。
(2)3.2 g CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出178 kJ的热量,其热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ _______________________。
物质未标明聚集状态
数值正确,单位应为kJ·mol-1
该反应吸热,ΔH应为“+”值
随堂检测
(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:
(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:
(3)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67 kJ热量:
(4)25 ℃、101 kPa下,强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成0.1mol H2O(l)时,放出5.73 kJ热量,写出中和热的热化学方程式:
(5)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:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-183 kJ·mol-1
C(石墨,s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
随堂检测
在同温、同压下,比较下列反应放出热量Q1、Q2;H 1 、H 2 的大小。
(1)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H 1 = -Q1kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H 2 = -Q2kJ/mol
Q1<Q2
H1>H2
任务三 比较反应热的大小关系
比较 H大小时,要包括所含的“+"和“-”
(2) H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H 1 = -Q1kJ/mol
H2(g)+ Cl2(g)= HCl(g) H 2 = -Q2kJ/mol
1/2
1/2
Q1>Q2
H 1< H 2
(3) S(g)+O2(g)=SO2(g) H 1 = -Q1kJ/mol
S(S)+O2(g)=SO2(g) H 2 = -Q2kJ/mol
在同温、同压下,比较下列反应放出热量Q1、Q2;H 1 、H 2 的大小。
Q1>Q2
H 1< H 2
Q2>Q1
H 2 < H 1
任务三 比较反应热的大小关系
(4) C(S)+ O2(g)=CO(g) H 1 = -Q1kJ/mol
C(S)+O2(g)=CO2(g) H 2 = -Q2kJ/mol
1/2
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)
(5)
H 1 = -Q1kJ/mol
H 2 = -Q2kJ/mol
Q1<Q2
H1>H2
木材燃烧
煤炭燃烧
燃气燃烧
酒精燃烧
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?
任务四 理解燃烧热的概念
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
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】
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
任务四 理解燃烧热的概念
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。
任务四 理解燃烧热的概念
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)
任务四 理解燃烧热的概念
一些物质的燃烧热
名称 化学式 ΔH/kJ/mol 名称 化学式 ΔH/kJ/mol
石墨 C(s) -393.5 乙烷 C2H6(g) -1559.8
金刚石 C(s) -395.0 乙烯 C2H4(g) -1411.0
氢气 H2(g) -285.8 乙炔 C2H2(g) -1299.6
一氧化碳 CO(g) -283.0 乙醇 C2H5OH(l) -1366.8
甲烷 CH4(g) -890.31 丙烷 C3H8(g) -2219.9
甲醇 CH3OH(l) -726.51 苯 C6H6(l) -3267.5
任务四 理解燃烧热的概念
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
中和热、燃烧热的异同点
B
【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
反应热为269.8kJ/mol
D.25℃、101kPa时,碳的燃烧热为-393.5kJ/mol
3/2
随堂检测
思考:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
该反应反应热是 ,H2的燃烧热是 ;
反应热的数值与化学计量数有关,燃烧热的数值与化学计量数无关。
-571.6 kJ·mol-1
285.8 kJ·mol-1
思考:已知 C 和CH4的燃烧热分别为393.5 kJ/mol、890.3 kJ/mol,
请写出表达其燃烧热的热化学方程式。
C(s) + O2(g) = CO2(g) ΔH = -393.5 kJ/mol
CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) +2H2O(l) ΔH = -890.3 kJ/mol
随堂检测
写出298K时下列物质燃烧热的热化学方程式。
(1)0.5mol Cu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出78.65kJ的热量。
(2)1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量。
(3)2g C2H2完全燃烧生成液态水和CO2 放出的热量为99.6KJ。
热化学方程式可以写无数个。但燃烧热的热化学方程式唯一
Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol
C2H2(g)+5/2O2(g) = 2CO2(g)+H2O(l) △H=-1794.8KJ/mol
随堂检测
【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
2 220 kJ•mol-1
4725.8 kJ
3:1
随堂检测
【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
随堂检测
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