内容正文:
1.1 反应热
讲课人:
讲课时间:
复习导入
探究新知
例题讲解
随堂练习
知识总结
作业布置
常见的放热反应与吸热反应
一
活泼金属与水或酸的反应
酸碱中和反应
所有燃烧反应及缓慢氧化
多数化合反应、个别的分解反应
铝热反应
放热反应
吸热反应
多数的分解反应
铵盐与碱(NH4Cl固体与Ba(OH)2晶体的反应)
NaHCO3与HCl
碳和水蒸气、C和CO2的反应
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作业布置
KMnO4
吸热反应
定性描述
定量描述
必修二
选择性必修1
放热反应
化
学
反
应
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作业布置
反应热及其测定
二
1、体系和环境
以盐酸与NaOH溶液的反应为例
环境: 与体系相互影响的其他部分,如盛有溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。
体系:被研究的物质及发生的反应。如盐酸、 NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系,简称体系(又称系统)。
存在物质交换或能量交换
体系与环境之间
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作业布置
反应热及其测定
二
2、反应热
在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。
反应前后体系的温度相等
问题讨论
如何准确测量一个化学反应释放或吸收的热量(反应热)?
结合Δt、比热容、m等可测量
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作业布置
中和反应热的测定
任务一
如何测定盐酸与氢氧化钠溶液中和反应的反应热呢
问题1:在测定中和反应的反应热时,什么原理?用到的仪器是什么?
测量仪器:量热计
测量原理:
在反应前后,如果环境的温度没有变化,则反应放出的热量就会使体系的温度升高,这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。
Q=cmΔt
保温杯式量热计
问题2:在测定中和反应的反应热时,应该测量哪些数据?
m: 体系的质量 c: 体系的比热容
Δt: 反应前后体系温度的差值
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知识总结
作业布置
【1】反应物温度的测量
①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L-1盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度(数据填入下表)。用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用。
②用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液,用温度计测量并记录NaOH溶液的温度(数据填入下表)
【2】反应后体系温度测量
打开杯盖,将量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用玻璃搅拌器匀速搅拌。密切关注温度不变化,将最高温度记为反应后体系的温度(t2)
【3】重复上述步骤(1)至步骤(2)两次
防止残留的酸与碱反应,导致测量的t不准
防止热量散失
数据更准确
问题3:该如何进行实验操作,哪些措施可以提高实验的准确度?
为了保证HCl被完全中和
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作业布置
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例题讲解
随堂练习
知识总结
作业布置
实验次数 反应物的温度/℃ 反应前体系的温度 反应后体系的温度 温度差
盐酸 NaOH溶液 t1/℃ t2/℃ Δt=(t2-t1)/℃
1 20.1 20.3 _____ 23.5 ____
2 20.3 20.5 _____ 23.9 ____
3 20.4 20.6 ____ 24.9 ____
20.2
20.4
20.3
3.3
3.5
4.6
c:反应混合液的比热容 c = 4.18×10-3kJ/(g·℃)。
m:反应混合液的总质量
50mL 0.5mol/L盐酸的质量 m1=50g
50mL 0.55mol/L NaOH溶液的质量 m2=50g
m=m1+m2=100g
Δt:三次测量所得温度差(t2-t1)的平均值
为了计算简便,可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同,并忽略量热计的比热容
则反应放出的热量Q≈ kJ,
1.42
生成1 mol H2O放出的热量为 Q ’= = 。
56.8 kJ
问题4:实验数据如何处理?
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作业布置
问题5:为了提高测定的准确度,应该注意哪些方面?有什么改进?
不可将温度计当搅拌器使用;玻璃搅拌器应上下移动
应使用玻璃搅拌器,不能用金属质搅拌器代替,因为金属质环形搅拌棒易导热,造成实验过程中热量损失
为保证盐酸被完全中和,碱的浓度应稍大,若使盐酸过量,也是可以的
酸碱溶液混合要迅速,防止热量散失
测量盐酸的温度后,要将温度计上的酸冲洗干净后,再测量NaOH溶液的温度,避免酸、碱在温度计的表面反应放热而影响测量结果
数据处理时,相差较大的数据可能是偶然误差引起的,应舍去
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作业布置
电动搅拌器
磁力搅拌器
电子温度计
温度传感器
实验改进
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作业布置
反应热及其测定
二
大量实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成 ,放出57.3 kJ的热量。
3、中和热
1 mol H2O时
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作业布置
但实际实验测定的中和热数值(56.8KJ) 比理论值偏小,分析原因可能是 ?
Q1
用金属搅拌器代替玻璃搅拌器
分多次将NaOH溶液倒入到盛有HCl的量热计内
混合时不慎洒出一些NaOH溶液
测完酸的温度后直接用温度计测量碱的温度
用NaOH固体代替NaOH溶液
用同一个量筒量取酸和碱
用稀H2SO4代替盐酸进行实验
ABCDF
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作业布置
大量实验测得,在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成 ,放出57.3 kJ的热量。
3、中和热
1 mol H2O时
反应热及其测定
二
【中和反应反应热=57.3kJ的使用条件】
中和反应的实质是H+ + OH- = H2O。
若反应过程中有其他物质生成,这部分反应热不在中和热之内。
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知识总结
作业布置
1、用浓硫酸代替盐酸对结果会产生什么影响?
2、用醋酸代替盐酸或氨水代替NaOH对结果会产生什么影响?
3、若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定中和热,对结果会什么影响?
1、浓硫酸溶于水时放热,所测反应热的数值偏大;
2、弱酸、弱碱电离吸热,所测反应热的数值偏小;
3、若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液测定反应热,生成BaSO4沉淀还会多放出一部分热量,所测反应热的数值偏大。
Q2 思考与讨论中和热测定实验:
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作业布置
从宏观的角度认识反应热
任务二
(一)【思考】请从宏观角度思考,化学反应为什么会产生反应热?
因为化学反应前后体系的总能量(即内能符号为U)发生了变化。
二、焓与焓变
用来描述物质所具有的内能的物理量。
①定义:
H
②符号:
③单位:
kJ
物质的焓与内能有关,不同的物质所具有的内能不同,其焓也不同
④说明:
在科学研究和生产实践中,化学反应通常是在等压条件下进行的。为了描述等压条件下的反应热,科学上引入了一个与内能有关的物理量——焓。
(一)焓
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作业布置
从宏观的角度认识反应热
任务二
⑤影响因素
1、物质的量:
2、物质状态:
3、温度:
H(2mol H2O) > H(1mol H2O)
1mol H2O,H(g)>H(l)>H(s)
升高温度,焓增大。
研究表明,在等温等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓的变化(即焓变),用符号△H表示。
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作业布置
生成物的总焓与反应物的总焓之差。
①定义:
②符号:△H
③单位:kJ·mol-1 或 kJ/mol
④数学表达式:
焓变不为0
反应物
反应过程
焓 (H)
Δ H < 0
生成物
△H为“-”,即△H<0,
放热反应
反应物
反应过程
焓 (H)
Δ H > 0
生成物
△H为“+”,即△H>0,
吸热反应
⑤图像:
宏观角度
ΔH=∑H(生成物)-∑H(反应物)
(二)焓变
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作业布置
据此判断下列说法中正确的是
A.石墨转变为金刚石是吸热反应
B.白磷比红磷稳定
C.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2 则ΔH1>ΔH2
D.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH>0
【例1】下图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。
A
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从微观的角度认识反应热
任务三
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ∆H=?
成键释放431 kJ/mol×2 mol=862 kJ
∆H=−183 kJ/mol
断键吸收436 kJ + 243 kJ=679 kJ
化学反应的实质:反应物中旧键的断裂(吸热),生成物中新键的形成(放热)。
ΔH=反应物的总键能(E吸) - 生成物的总键能(E放)
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从微观的角度认识反应热
任务三
公式:
△H=∑H(生成物)-∑H(反应物)
=∑E(反应物)-∑E(生成物)
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作业布置
题型:焓变的概念与计算
1.已知2H2(g)+CO(g)===CH3OH(g)为放热反应,对该反应的下列说法
正确的是
A.因该反应为放热反应,故不加热就可发生
B.相同条件下,2 mol H2(g)的能量或1 mol CO(g)的能量一定高于1 mol
CH3OH(g)的能量
C.相同条件下,2 mol H2(g)和1 mol CO(g)的总能量一定高于1 mol CH3OH(g)
的总能量
D.该反应中,只有极性键的断裂和生成
√
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2.CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示:
回答下列问题:
(1)该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)该反应的焓变ΔH= 。
放热
-41 kJ·mol-1
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作业布置
3.已知几种化学键的键能数据如下表所示(亚硝酰氯的结构式为
Cl—N==O):
则反应2NO(g)+Cl2(g) = 2ClNO(g)的ΔH= ____ kJ·mol-1
(用含a的代数式表示)。
化学键 N≡O Cl—Cl Cl—N N==O
键能/ (kJ·mol-1) 630 243 a 607
(289-2a)
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4、反应 A+B= C(ΔH<0)分两步进行: ①A+B→ X(ΔH>0) ②X→C(ΔH<0)。
下列图中能正确表示总反应过程中能量变化的是
B
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作业布置
含义:1 mol H2与1 mol Cl2在点燃的条件下反应生成2 mol HCl
含义:1 mol气态H2与1 mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl,放出184.6kJ 的热量。
(2)H2 (g) + Cl2 (g) === 2HCl (g) ∆H= -184.6kJ/mol
(1)H2 + Cl2 2HCl
热化学方程式
化学方程式
表明了化学反应中的物质变化和能量变化
热化学方程式
三
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热化学方程式
三
1.热化学方程式的概念及意义
(1)概念:表示参加反应 和 的关系的化学方程式。
(2)意义:
表明了化学反应中的 变化和 变化。
如:H2(g)+ O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,
表示在25 ℃和1.01×105 Pa下,___________________________________
__________________________。
液态水时放出285.8 kJ的热量
物质
能量
物质物质的量
反应热
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热化学方程式
三
2.热化学方程式的书写要求及步骤
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作业布置
热化学方程式
三
注意事项
(1) △H必须写在方程式的右边,并用“空格”隔开,吸热用“+” ,放热用“-”,单位是kJ/mol
(2)物质后需标聚集状态(s、l、g、aq),不用“↑”和“↓”。
(3)需注明反应的温度和压强,如不注明条件,即指: 25℃ 、101KPa 。
(4)热化学方程式中的化学计量数仅表示物质的量,可以是整数也可以是分数。
(5) △H必须与计量数相对应。若计量数加倍,则△H的数值也加倍;若反应逆向进行,则△H数值相等,符号相反。
(6)化学式不易区分的同素异形体还应标出名称,如石墨与金刚石,红磷与白磷。
C(石墨,s)=C(金刚石,s) △H= +1.9kJ/mol
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热化学方程式
三
(7)无论反应是否可逆,反应热( △H )都表示完全反应时的能量变化。
例如:
2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H=-196.6 kJ/mol
若同温同压下,加入2mol SO2(g)和1mol O2(g),反应达到平衡时放出的热量为Q,因反应不能进行完全,则Q ﹤196.6kJ
(8)△H单位( kJ/mol )中的“每摩尔(mol-1)”,不是指具体的某种物质,而是指“每摩尔反应”。
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热化学方程式
三
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作业布置
(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?
(2)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?
思考:
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题型训练 热化学方程式的判断与书写
1.实验测得:101 kPa时,1 mol H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量;1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是
①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ
③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
A.仅有②④ B.仅有④ C.仅有②③④ D.全部符合要求
√
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2.依据事实写出下列反应的热化学方程式。
(1)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和
液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热
化学方程式为_______ 。
(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101
kPa下,已知该反应每消耗1 mol CuCl(s),放热44.4 kJ,该反应的
热化学方程式是________ 。
4CuCl(s)+O2(g)===2CuCl2(s)+2CuO(s) ΔH=-177.6 kJ·mol-1
SiH4(g)+2O2(g)===2SiO2(s)+2H2O(l) ΔH=-1427.2 kJ·mol-1
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作业布置
3.如图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)
过程中能量变化示意图,请写出N2和H2反应
的热化学方程式:______________________
__________________。
N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1
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燃烧热
四
1、定义 : 在25℃、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 : kJ/mol
2.表示的意义
C的燃烧热为393.5kJ/mol,
表示在25℃和101kPa时,1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量
表示为:△H =-393.5kJ/mol
燃烧热通常可利用仪器由实验测得
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①研究条件: 101 kPa
②反应程度:完全燃烧
③燃烧物的物质的量:1 mol
表示燃烧热的热化学方程式的可燃物的系数为1。
④研究内容:放出的热量。(ΔH<0,单位kJ/mol)
⑤在未有特别说明的情况下,外界条件一般指25℃ ,101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化,它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物
如: C→CO2(g)、H → H2O(l)、 S → SO2 (g)、N →N2 (g)
3.在理解物质燃烧热的定义时,要注意以下几点:
燃烧热
四
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分析以下几个热化学方程式,哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热?为什么?
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
【思考】
表示H2燃烧热的热化学方程式?
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【思考】燃烧热△H与反应热△H有何关系?
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燃烧热 中和热
反应热的
定义
反应物的量
生成物的量
能量变化
H
放 热 反 应
H < 0(单位kJ/mol)
1 mol可燃物
1 mol H2O
不定
不定
在101 kPa时,1 mol 物
质完全燃烧生成指定的
产物时放出的热量;
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
相
同
点
不同
点
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作业布置
1.练习册
2.分层作业:复习整理本节知识及消化错题
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1 mol H2(g)和 mol O2(g)反应生成1 mol
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