内容正文:
第一节 反应热
第3课时 热化学方程式与燃烧热
第一章 化学反应的热效应
1、理解热化学方程式的意义,能正确书写热化学方程式。
2、理解燃烧热的概念及相关计算,能正确书写关于燃烧热的热化学方程式。
3、通过燃烧热的学习,认识能源在生产、生活中的重要意义。
1
CCS技术是将工业和有关能源产业中所产生的CO2进行捕捉与封存的技术,被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。 其中一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统’的简单流程图如图所示(部分条件及物质未标出)。
CH4在催化剂作用下实现的第一步反应,也称为甲烷的不完全燃烧,1 g CH4不完全燃烧时放出2.21kJ的热量。我们该如何表示这个反应的物质变化和热量变化呢?
课前引入
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【思考】对比分析以下两个化学方程式所表达的意义。
(1)H2 + Cl2 == 2HCl
点燃
(2)H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl (g) ∆H= -184.6kJ/mol
含义:①1 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。
表明了化学反应中的物质变化,没有表明其中的能量变化
表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。
二、热化学方程式
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概念: 表明反应所释放或吸收热量的化学方程式,叫做热化学方程式。
物质变化
能量变化
书写热化学方程式需注意:
(1)注明条件:需注明反应时的温度和压强。若反应在25 oC、101 kPa进行,该条件可省略。
200℃
101KPa
H2(g) + O2(g) H2O(l) ∆H1=−285.8 kJ/mol
1
2
2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) ∆H2=−571.6 kJ/mol
1、热化学方程式
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书写热化学方程式还需注意:
1、热化学方程式
(2)注明反应物生成物状态
固体“s ”、液体“l ”、气体“g”、溶液“aq”,但不需标↑、↓,同素异形体要注明名称,如C(金刚石,s)
H2(g)+ O2(g)==H2O(g) △H=-241.8kJ/mol
H2(g)+ O2(g)==H2O(l) △H=-285.8kJ/mol
固态
液态
吸热
气态
吸热
吸热
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)
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(3)注明反应热ΔH ,“+、-” 符号、数值及单位。
△H:吸热“+”,放热:“-”,单位是kJ/mol
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,它们所具有的内能、焓也不相同。
1、热化学方程式
(4)方程式中的化学计量数可以是整数也可以是分数,并检查ΔH与方程式的化学计量数对应一致。
H2(g) + Cl2(g) HCl(g) ΔH= -92.3 KJ/mol
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH= -184.6 KJ/mol
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(1)写出化学反应方程式(不写催化剂,点燃,加热、不用写“↑”和“↓”)
(2)注明反应的温度和压强(不注明指常温常压)
(3)注明反应物、生成物状态(“s ”、“l ”、“g”、“aq”等)
(4)注明反应热ΔH ,“+、-” 符号、数值及单位。
(5)检查ΔH与方程式的各物质化学计量数对应一致。
书写热化学方程式的“五步”
归纳小结
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课本P10
例1、依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1mol Cu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出157.3kJ的热量。
(2)1mol C2H4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l),放出1411.0kJ的热量。
(3)1molC(s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.5kJ的热量。
(4) 1molCH4在氧气中燃烧反应生成CO2(g)和H2O(l),放出890.3KJ热量
【答案】
(1)Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol
(2)C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H=-1411.0kJ/mol
(3)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5kJ/mol
(4)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol
教材P13 第1题
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教材P13 第2题
例2 已知:
(1)1molN2(g)中的化学键断裂时需要吸收946kJ的能量。
(2)1molO2(g)中的化学键断裂时需要吸收498kJ的能量。
(3)1molNO(g)中的化学键形成时要释放632kJ的能量。
请写出N2(g) 与O2(g)反应生成NO(g)的热化学方程式。
【答案】
(1)N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ/mol
(2)1/2 N2(g) +1/2O2(g)=NO(g) △H=+90kJ/mol
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[例3] 已知:C(s,金刚石) ===C(s,石墨) ΔH=-1.9 kJ·mol-1
C(s,金刚石)+O2(g) ===CO2(g) ΔH1
C(s,石墨)+O2(g) ===CO2(g) ΔH2
根据上述反应所得出的结论正确的是( )
A.ΔH1=ΔH2 B.ΔH1>ΔH2
C.ΔH1<ΔH2 D.金刚石比石墨稳定
C
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A
例4
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学习拓展:怎样理解可逆反应的反应热?
(1)无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底时的能量变化。
如2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g) ΔH=−196.64 kJ•mol−1,ΔH是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化为2 mol SO3(g)时放出的能量。
若在相同的温度和压强下,向某容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g),反应达到平衡时放出的能量为Q,因反应不能完全转化为SO3(g),故Q<196.64 kJ。
(2)对可逆反应,正逆反应的△H 数值相等,符号相反。
请写出逆反应的热化学方程式?
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A. H2(g)+ 1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.9kJ/mol
B. H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(l) △H=-241.8kJ/mol
C. H2(g)+ 1/2O2(g)=H2O(l) △H=+285.9kJ/mol
D. H2(g)+ 1/2O2(g)=H2O(g) △H=+241.8kJ/mol
1、由氢气与氧气反应生成1 mol水蒸气放出241.8 kJ的热量,1 g水蒸气转化为液态水放出2.45 kJ的热量,则下列热化学方程式书写正确的是( )
判断热化学方程式正误的“三看”
“一看”物质的聚集状态是否正确(根据题中表述);
“二看”ΔH的符号是否正确(根据反应是放热还是吸热);
“三看”ΔH的数值是否正确(根据反应热与化学计量数的对应关系)。
A
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2、已知充分燃烧a g乙烯气体时生成1 mol二氧化碳气体和1 mol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.1/2C2H4(g)+3/2O2(g) ===CO2(g)+H2O(l) ΔH=-b kJ/mol
B.C2H4(g)+3O2(g) ===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+2b kJ/mol
C.C2H4(g)+3O2(g) ===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2b kJ/mol
D.2C2H4(g)+6O2(g) ===4CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+b kJ/mol
AC
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3、 同温、同压下,比较Q1与Q2的大小:
S(g)+O2(g) = SO2(g) ΔH1= - Q1 kJ/mol
S(s)+O2(g) = SO2(g) ΔH2= - Q2 kJ/mol
Q1>Q2
再思考:若是比较ΔH1、ΔH2的大小呢?
ΔH1<ΔH2
4、已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-184.6kJ/mol 则反应HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)
的ΔH为( )
A. +184.6 kJ/mol B. -92.3 kJ/mol
C. -369.2 kJ/mol D. +92.3 kJ/mol
D
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三、燃烧热
我们知道物质燃烧都会放出热量,那么,不同物质燃烧放出的热量一样吗?如何比较不同物质的燃烧的热效率呢?
木材燃烧
煤炭燃烧
燃气燃烧
酒精燃烧
人类对燃料的燃烧放出的热量利用深刻影响着人类生活、生产、科技等意义重大。
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三、燃烧热
1、燃烧热: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,单位为kJ/mol。
“完全燃烧生成指定产物”是指单质或化合物燃烧后变为常温常压下最稳定的物质。完全燃烧时,下列元素要生成对应的物质:
C→CO2(g) 、H→H2O(l)、S→SO2(g)、 N→N2(g)等 。
示例
H2(g)+ O2(g) =H2O(l) ∆H2=_____________
1
2
H2(g) + O2(g) =H2O(g) ∆H1=−241.8 kJ/mol
1
2
− 285.8 kJ/mol
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2、书写燃烧热的热化学方程式
以1mol可燃物为配平标准,其余可出现分数。
C
产物应为CO2(g)
H2的燃烧热是指生成液态H2O的燃烧反应所放出的热量
燃料C8H18应为1 mol
三、燃烧热
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【例2】依据反应事实,写出下列反应燃烧热的热化学方程式(常温下)
(1)8 g CH4完全燃烧,放出445.0 kJ热量
(2)1 mol气态丙烷在O2中燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),放出2219.9 kJ热量
CH4(g) +2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) ∆H=−890 kJ/mol
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4H2O(l) ∆H=−2219.9 kJ/mol
燃烧热的热化学方程式是唯一的
可燃物必须是 1 mol
完全燃烧到指定产物
ΔH的数值和单位正确
注意
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【例3】我国的长征运载火箭燃料之一为偏二甲肼(C2H8N2),已知:
1.5 g偏二甲肼(液态)完全燃烧生成液态水放出50 kJ热量。
(1) 计算偏二甲肼的燃烧热时,碳、氮元素产生的指定产物是_____、____。
(2)根据材料中所给信息计算偏二甲肼的燃烧热为______________。
(3)下列表示偏二甲肼燃烧的热化学方程式正确的是______(填字母,下同),
其中表示偏二甲肼燃烧热的热化学方程式为______。
A.C2H8N2(g)+4O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g)+N2(g) ΔH=-2 000 kJ·mol-1
B. C2H8N2(l)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)+N2(g) ΔH=-1 000 kJ·mol-1
C.C2H8N2(l)+4O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)+N2(g) ΔH=-2 000 kJ·mol-1
CO2
N2
2 000 kJ·mol-1
BC
C
燃烧热的应用——了解火箭推进剂
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【练习1】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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【练习2】已知充分燃烧a g乙烯气体时生成1 mol二氧化碳气体和1 mol液态水,并放出热量b kJ,则乙烯的燃烧热的热化学方程式正确的是( )
A.1/2C2H4(g)+3/2O2(g) ===CO2(g)+H2O(l) ΔH=-b kJ/mol
B.C2H4(g)+3O2(g) ===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+2b kJ/mol
C.C2H4(g)+3O2(g) ===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2b kJ/mol
D.2C2H4(g)+6O2(g) ===4CO2(g)+4H2O(l) ΔH=+b kJ/mol
C
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【练习3】航天燃料从液态变为固态,是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭材料,燃烧时放出巨大的能量,已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是(铍的相对原子质量为9)( )
A.Be+1/2O2===BeO ΔH=-564.3 kJ·mol-1
B.Be(s)+1/2O2(g)===BeO(s) ΔH=+564.3 kJ·mol-1
C.Be(s)+1/2O2(g)===BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
D.Be(s)+1/2O2(g)===BeO(g) ΔH=-564.3 kJ·mol-1
C
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【练习4】已知下列两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 220 kJ·mol-1
请根据上面两个热化学方程式,回答下列问题:
(1)H2的燃烧热为________________,C3H8的燃烧热为________________。
(2)1 mol H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为____________。
(3)现有H2和C3H8的混合气体共5 mol,完全燃烧时放热3 846.75 kJ,则在混合气体中H2和C3H8的体积比是________。
285.8 kJ·mol-1
2 220 kJ·mol-1
4 725.8 KJ
3∶1
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第一节
反应热
第3课时
概念
热化学方程式
书写要求
概念
燃烧热
意义
注意事项
本课总结
26
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