内容正文:
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第3课时 热化学方程式 燃烧热
人教版·选择性必修一
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1.2 化学反应与热能
认识化学能与热能的相互转化;能用热化学方程式表示反应的能量变化;认识燃烧热,能结合焓变对能源利用进行分析,体会化学在能源领域的价值
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1. 变化观念与平衡思想:理解热化学方程式含义,明确聚集状态、\(\Delta H\)的意义,区分热化学方程式与普通化学方程式。
2. 证据推理与模型认知:掌握热化学方程式书写规则,建立书写模型;理解燃烧热概念,辨析概念限定条件。
3. 宏观辨识与微观探析:能结合热化学方程式分析放热、吸热过程,厘清燃烧热与反应热的区别联系。
4. 科学态度与社会责任:了解燃烧热在能源选择中的应用,树立合理利用能源的意识。
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这些燃料在燃烧时都能放出热量,但它们放出热量的能力一样吗?如何衡量不同燃料燃烧时放出热量的多少呢?
煤炭火力发电
汽油在汽车中的使用
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环节一:认识热化学方程式
化学反应同时存在着物质变化和能量变化,化学反应中的物质变化可用化学方程式表示,那么用什么方法可以既表示物质变化也表示其能量变化呢?
请对比分析以下两个化学方程式所表达的意义。
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
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环节一:认识热化学方程式
热化学方程式
概念
意义
举例
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式
表明了化学反应中的物质变化和能量变化
H2(g) + O2 (g) H2O(l)
ΔH (25℃、101 kPa)=
-285.8 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液态H2O时,放出的热量为 285.8 kJ。
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环节二:书写热化学方程式
请尝试写出以下反应的热化学方程式。
在25 ℃和101 kPa下, 2mol气态H2与1mol气态O2反应生成2mol液态H2O时,放出的热量是多少?
2H2(g) +O2(g) ===2H2O(l) ∆H3=−571.6kJ/mol
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环节二:书写热化学方程式
热化学方程式与普通化学反应方程式的写法有什么差异?为什么?
物质聚集状态标注、反应进行的温度与压强标注、反应的焓变值
热化学方程式既表示了化学反应的物质变化同时表示能量变化,与物质能量变化相关的因素都要进行标注!
2H2(g) +O2(g) ===2H2O(l) ∆H3=−571.6kJ/mol
2H2 +O2 ===2H2O
通电
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环节二:书写热化学方程式
热化学方程式书写注意事项
H2(g) + I2(g) 2HI(g) ∆H=−9.48 kJ/mol
25 oC
101kPa
H2(g) + I2(g) 2HI(g) ∆H=−14.9 kJ/mol
100 oC
101kPa
(2)需注明反应时的温度和压强。(若为25 oC、101 kPa时可省略,其他温度和压强必须注明。点燃、加热、高温等条件省略。)
(1)ΔH只放右边,以空格与标有物质状态的化学方程式隔开(数值及单位) 吸热用“+”,放热用“-”,单位是kJ/mol
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环节二:书写热化学方程式
热化学方程式书写注意事项
2H2(g) + O2(g)= H2O(g) △H=-485.6 kJ/mol
2H2(g) + O2(g) = H2O(l) △H=-571.6 kJ/mol
(3)一定标明各物质的状态(s、l、g、aq)不需要标记“↓”和“↑” ;聚集状态不同,内能(焓)不同,反应热也不同。
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环节二:书写热化学方程式
热化学方程式书写注意事项
H2(g) + O2(g)= H2O(g) △H=-241.8kJ/mol
1
2
2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(g) △H=-483.6 kJ/mol
(4)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。ΔH的值与系数相匹配。系数加倍,ΔH值也加倍。
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环节二:书写热化学方程式
热化学方程式书写注意事项
2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g) △H= -197kJ/mol
对可逆反应,正逆反应的ΔH 数值相等,符号相反
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。
2SO3(g) 2SO2(g) +O2(g) △H= +197kJ/mol
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环节二:书写热化学方程式
通常用小写英文字母g、l、s分别表示物质的状态为气态、液态、固态,用aq表示物质为水溶液中的溶质,不再用“↑”“↓”来标记气体生成物和难溶生成物。
(1)写出化学方程式
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,可以用整数或分数来表示。
(2)注明反应物和生成物的聚集状态
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环节二:书写热化学方程式
PS:
(1)注意纯液体和溶液的区别,如纯水表示为H2O(l),NaOH溶液中的NaOH表示为NaOH(aq)。
(2)化学式相同的同素异形体除需注明聚集状态外,还需注明其名称,因为结构不同,物质具有的能量也不同,如热化学方程式中的金刚石应表示为“C(金刚石,s)”。
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环节二:书写热化学方程式
(3)用△H表示化学反应放出或吸收的热量
①放热反应的△H为“-”,吸热反应的△H为“+”。
②书写热化学方程式时,△H必须与化学方程式中的化学计量数相对应,如果化学计量数加倍,则△H也加倍。
下列热化学方程式有什么不同与联系?
H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) △H =-285.8 kJ /mol
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H =-571.6 kJ /mol
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环节二:书写热化学方程式
(3)用△H表示化学反应放出或吸收的热量
对于可逆反应,正逆反应的反应热ΔH数值相等,符号相反。
可逆反应的ΔH 是指物质完全反应时的热效应。
可逆反应实际吸收或放出的热量要小于ΔH的数值!!!
2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g) △H= -197kJ/mol
2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH = + 92.4kJ/mol
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环节二:书写热化学方程式
(4)注明反应时的温度和压强
温度和压强不同,其△H也不同。但常用的△H的数据,一般都是25℃和101 kPa时的数据,因此可不特别注明。
思考:△H单位中“每摩尔”表示什么?
①H2(g)+O2(g)= H2O(g) △H = – 242 kJ/mol
②2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(g) △H = – 484 kJ/mol
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环节二:书写热化学方程式
答:“每摩尔”不是指“每摩尔某物质”,而是指“每摩尔反应”。
对于反应①:1 mol H2(g) 与 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)表示“每摩尔反应”,“每摩尔反应”放出242 kJ的热量。
对于反应②:2 mol H2(g) 与1 mol O2(g) 反应生成2 mol H2O(g)表示“每摩尔反应”,“每摩尔反应”放出484 kJ的热量。
因此,书写热化学方程式时, △H 必须与化学方程式的化学计量数一一对应。
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环节三: 热化学方程式的正误判断
沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出445 kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是
A、2CH4( g ) + 4O2( g ) = 2CO2( g ) + 4H2O ( l ) ΔH = + 890 kJ/mol
B、CH4 + 2O2 = CO2 + H2O ΔH = – 890 kJ/mol
C、CH4 ( g ) + 2 O2 ( g ) = CO2 ( g ) + 2 H2O ( l ) ΔH = – 890 kJ/mol
D、 1/2CH4 ( g ) + O2 ( g ) = 1/2CO2 ( g ) + H2O ( l ) ΔH = – 890 kJ/mol
C
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判断热化学方程式正误方法
①看方程式是否配平;
②看各物质的聚集状态是否正确;
③看ΔH 变化的“+”、“-”是否正确;
④看反应热的单位是否为 kJ·mol-1;
⑤看反应热的数值与化学计量数是否相对应。
环节三: 热化学方程式的正误判断
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环节四:反应热大小比较
例题:
(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
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环节四:反应热大小比较
(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。
(1)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。
(2)看物质状态。
物质的气、液、固三态转化时的能量变化
(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。
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环节五:认识燃烧热
1.燃烧热的概念
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。
单位:kJ·mol-1。
反应条件
限定可燃物的量
生成物不能再燃烧
完全燃烧时,不同元素对应的指定产物:
H
C
S
N
H2O(l)
而不是H2O(g)
CO2 (g)
而不是CO(g)
SO2 (g)
N2 (g)
而不是SO3(g)
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环节五:认识燃烧热
燃烧热是一种反应热,用文字叙述燃烧热时,用正值;用△H表示燃烧热时,要加“-”。如H₂(g)的燃烧热为285.8 kJ/mol或H₂(g)的燃烧热△H=-285.8 kJ/mol。
2.燃烧热的表述方法
以下为部分燃料的燃烧热,结合燃料本身的特点及燃料的选择条件,讨论以下燃料的应用。
燃料 燃烧热(kJ/mol)
S(s) 296
H2(g) 285.8
CH4(g) 890.3
C2H5OH(l) 1366.8
大气污染,一般不作燃料
不易制备、运输,但无污染且燃烧热较大,是未来新能源
西气东输工程,家庭常用燃料
可再生能源,液体易运输,且燃烧热较大,逐渐被应用于乙醇汽油中
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环节五:认识燃烧热
2.燃烧热的表述方法
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环节五:认识燃烧热
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
2.燃烧热的表述方法
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环节五:认识燃烧热
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
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。
142.9
55.6
29.7
2.燃烧热的表述方法
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环节五:认识燃烧热
以1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数(可以是分数),同时可燃物要完全燃烧生成指定产物。
3.表示燃烧热的热化学方程式的书写
如:辛烷C8H18燃烧的热化学方程式为:
2C8H18(l)+ 25 O2(g)=16CO2(g)+ 18H2O(l) ΔH= - 11036 kJ·mol-1
表示辛烷C8H18燃烧热的热化学方程式为:
C8H18(l)+ 25/2 O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(l) ΔH= - 5518 kJ·mol-1
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环节五:认识燃烧热
以1 mol可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数(可以是分数),同时可燃物要完全燃烧生成指定产物。
3.表示燃烧热的热化学方程式的书写
如:辛烷C8H18燃烧的热化学方程式为:
2C8H18(l)+ 25 O2(g)=16CO2(g)+ 18H2O(l) ΔH= - 11036 kJ·mol-1
“可燃物燃烧的热化学方程式”与“表示可燃物燃烧热的热化学方程式”的意义不同,书写要求不同。前者对任何物质的化学计量数都不作要求,可燃物的化学计量数可为任意值,而后者要求可燃物的化学计量数必须是1。
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热化学方程式
物质变化——质量守恒
能量变化——能量守恒
书写注意事项
温度、压强
物质的聚集状态
计量系数
单位
燃烧热
定义
指定产物
计算
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1. 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)一个化学反应的热化学方程式只有一个( )
(2)若H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ·mol-1,则2HCl(g) =H2(g)+Cl2(g) ΔH=+184.6 kJ·mol-1 ( )
(3)25 ℃、101 kPa时,0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出445.15 kJ的热量。热化学方程式为CH4(g)+2O2(g) =CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-445.15 kJ·mol-1( )
×
√
×
(4)比较ΔH大小,只需比较数值,不用考虑正负号 ( )
(5)1 mol可燃物完全燃烧放出的热量就是该物质的燃烧热 ( )
×
×
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2.根据如图所示的各物质能量变化关系,判断下列热化学方程式正确的是( )
A.C(s,金刚石)+O2(g) ===CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1(a<0)
B.C(s,石墨)+O2(g) ===CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1(b>0)
C.C+O2===CO2 ΔH3=c kJ·mol-1(c>0)
D.C(s,金刚石) ===C(s,石墨) ΔH4=d kJ·mol-1(d>0)
A
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3.已知几种可燃物的燃烧热如表所示:
则2CH4(g) === C2H2(g)+3H2(g)的ΔH为( )
A.+378 kJ·mol-1 B.-378 kJ·mol-1
C.+568 kJ·mol-1 D.-568 kJ·mol-1
可燃物 CH4(g) C2H2(g) H2(g)
燃烧热ΔH
/(kJ·mol-1) -890 -1 300 -286
A
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4.已知298 K、101 kPa时,H2(g)、CO(g)、C2H5OH(l)、CH4(g)的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1、283.0 kJ·mol-1、1 366.8 kJ·mol-1、890.3 kJ·mol-1。下列热化学方程式的书写正确的是( )
A.2H2(g)+O2(g) ===2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
B.2CO(g)+O2(g) ===2CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
C.C2H5OH(l)+3O2(g) ===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 366.8 kJ
D.CH4(g)+2O2(g) ===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1
D
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5.环己烷有多种不同构象,其中椅式、半椅式、船式、扭船式构象较为典型。各构象的相对能量如图所示。下列说法正确的是( )
A.相同条件下船式构象最稳定
B.一定条件下,扭船式构象可转化成椅式构象
C.
D. (椅式)的燃烧热 小于 (船式)
B
感谢大家观看
Thank you
$