内容正文:
第一节 反应热
P4
环境
体系
体系与环境
体系与环境之间存在_______交换或_______交换。
物质
能量
盐酸
NaOH溶液
反应热(热效应):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。
一、反应热、焓变
中和反应 反应热的测量
实践活动
●实验目的: 测定强酸与强碱反应的反应热
●学习重点: 中和反应反应热的测定原理和方法
●实验用品:
大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)
温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、
泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、
环形玻璃搅拌棒。
0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液
P5
步骤1.保温
实验步骤
在大烧杯底部垫泡沫塑料,使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料,大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过,如图所示。
P5
答:两杯口相平,可使盖板把杯口尽量盖严,从而减少热量损失;填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置(如保温杯)会使实验结果更准确。
思考1:大、小烧杯放置时,为何要使两杯口相平?填碎泡沫塑料(或碎纸条)的作用是什么?对此装置,你有何更好的建议?
思考2:为什么不用环形铁搅拌棒?
答:铁与盐酸之间会发生反应,另外铁的导热性好,这样都会造成热量的损失。
步骤2. 用一个量筒取50 mL 0.50 mol/L盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
思考3:温度计上的酸为何要用水冲洗干净?冲洗后的溶液能否倒入小烧杯?为什么?
答:因为该温度计还要用来测碱液的温度,若不冲洗,温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失,故要冲洗干净;冲洗后的溶液不能倒入小烧杯,若倒入,会使溶液的总质量增加,而导致实验结果误差。
步骤3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液,并用温度计测量NaOH溶液的温度,记入下表。
思考4:
实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1∶1而是NaOH过量?
答:为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和,采用0.55 mol/L NaOH溶液,使碱稍稍过量。
思考5: 酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?
答:因为本实验的关键是测反应的反应热,若动作迟缓,将会使热量损失而使误差增大。
步骤4. 把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中,并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记为终止温度,记入下表。
步骤5. 重复实验两到三次,取测量所得数据的平均值作为计算依据。
温度
实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度
t2/℃ 温度差
(t2-t1)/℃
HCl NaOH 平均值
1
2
3
实验视频
P5
测出温度的变化量(t2 -t1)
求放出的热量Q
Q = c . m .(t2-t1)
比热容
质量
温度的变化量
中和反应反应热的测定
13
2. 计算反应热
50mL0.50 mol/L的盐酸的质量 m1=50g
50mL0.55 mol/L的氢氧化钠溶液的质量 m2=50g
中和后生成的溶液的比热容 c=4.18J/(g·℃)
ΔH=
-
0.418 (t2-t1)
0.025
kJ/mol
Q=(m1+ m2 )c (t2-t1) =0.418(t2-t1)kJ
反应放出的热量为:
生成1molH2O时放出的热量为:
引起误差的原因:
1、量取溶液的体积不准
2、量热计的隔热效果差
3、温度未达到最高值就立即观察温度计
4、操作动作缓慢,甚至有反应液外溅
[练习]50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是 。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是 。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值 (填“偏
大”“偏小”“无影响”)。
(4)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中
和热的数值会 ;用50 mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上
述实验,测得的中和热的数值会 。(均填“偏大”“偏
小”“无影响”)
环形玻璃搅拌棒
减少实验过程中的热量损失
偏小
偏小
偏小
焓
【定义】用来描述物质所具有的能量,符号为 H
【焓变】生成物的总焓与反应物的总焓之差,
符号为△H
在恒压条件下,焓变 = 反应热
一、反应热、焓变
一、反应热、焓变
(1)符号: △H ,
(2)单位: KJ /mol(或KJ·mol-1) 。
(3)数学表达式:
△H= 生成物的总能量 — 反应物的总能量
△H= H(生成物) — H(反应物)
【焓变】生成物的总焓与反应物的总焓之差。
2. 产生焓变的原因
宏观角度
焓(H)
反应物
生成物
反应过程(I)
H1
H2
△H = 生成物总能量 — 反应物总能量
反应 热量
△H为“ ”,△H 0
释放
负值
<
△H<0
物质的总能量的相对大小
△H<0 放热反应
19
宏观角度
反应物
生成物
反应过程(II)
△H>0
焓(H)
2. 产生焓变的原
物质的总能量的相对大小
△H = 生成物总能量 — 反应物总能量
反应 热量
△H为“ ”,△H 0
正值
>
吸收
H2
H1
△H>0 吸热反应
P7
20
旧键断裂 : 吸收能量
新键形成 : 放出能量
= 679kJ/mol
= 862kJ/mol
ΔH = 679kJ/mol - 862kJ/mol
= -183kJ/mol
ΔH =反应物总键能 — 生成物总键能
微观角度 键能的相对大小
2. 产生焓变的原因
(微观)
1.下列变化为放热的化学反应的是( )
A.H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
B.2HI(g)=H2(g)+I2(g) ΔH=+14.9 kJ/mol
C.形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应
D.能量变化如图所示的化学反应
D
22
C
4. 下表中的数据是破坏1 mol化学键所消耗的能量:
根据上述数据回答(1)~(3)题.
(1)下列物质本身具有的能量最低的是( )
A.H2 B.Cl2 C.Br2 D.I2
(2)下列氢化物中,最稳定的是( )
A.HCl B.HBr C.HI
(3)相同条件下,X2 (X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,若消耗等
物质的量的氢气时,放出或吸收热量最多的是
物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2
键能( kJ/mol) 243 193 151 432 366 298 436
A
A
Cl2
25
(1)这个例子放在这里不太合适,偏难了点。(后记:看了参考书后知道这不算太难,这里本来就应该要求学生掌握)
(2)物质越稳定能量越低,物质越活泼能量越高,这个角度过于抽象,学生可能难以理解。所以不要推广。
复习与提高
课本P21
1.在相同条件下,质量相等的两份H2与足量的O2充分反应,分别生成液态 水(反应①)和水蒸气(反应②)。下列说法正确的是( )。
A.反应①放出的热量多
B.反应②放出的热量多
C.反应①、②放出的热量一样多
D.无法比较反应①、②放出的热量
A
2.已知:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol。若断裂 1molH-H、1molN-H需要吸收的能量分别为436kJ、391 kJ,则断裂1mol N≡N需要吸收的能量为( )。
A.431 kJ B.945.6 kJ
C.649 kJ D.869 kJ
B
课本P21
能够表示化学反应热效应的化学方程式
能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
1.定义:
二、热化学方程式
2.含义:
表示25℃ 101KPa时,1mol气态H2与1mol气态碘完全反应,生成2mol气态HI时,放出14.9kJ的热量。
物质变化
能量变化
H2(g)+I2(g) 2HI(g) △H=-14.9kJ/mol
P8
3.书写要点
① H2 (g) + O2(g) = H2O(g); △H= – 241.8 kJ/mol
② H2 (g) + O2(g) = H2O(l); △H= – 285.8 kJ/mol
③ 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l); △H= – 571.6 kJ/mol
④ 2H2O(l) = 2H2 (g) + O2(g) ; △H= + 571.6 kJ/mol
1
2
1
2
3.书写要点
②必须标明各种物质的状态(s—固体、l—液体、g—气体、aq—溶液)。
③方程式的右边注明ΔH的数值、“+”、“-”及单位。
①需注明反应的温度和压强;若在25℃、101KPa时进行的反应,可以不注明。
⑥可逆反应向逆向进行时,ΔH与正反应数值相等,符号相反。
⑤ΔH的数值与化学计量数成正比;计量数加倍, ΔH加倍。
④化学计量数只表示物质的量,可以为分数或小数。
⑦热化学方程式一般不要写反应条件。
P9
1. 当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl,放出
184.6kJ的热量,请写出该反应的热化学方程式。
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ∆H =-184.6 kJ/mol
2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) ∆H =-369.2 kJ/mol
H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) ∆H =-92.3 kJ/mol
1
2
1
2
2. 1mol N2(g) 与适量O2(g) 反应生成NO2 (g),需吸收68kJ的热量;
写出热化学方程式。
N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) ∆H = + 68 kJ/mol
3. 沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和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. CH4 ( g ) + O2 ( g ) = CO2 ( g ) + H2O ( l ) ΔH = – 890 kJ/mol
C
状态
ΔH = – 445 kJ/mol
1
2
1
2
4. 写出下列反应的热化学方程式
(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)0.5molCu(固态)与适量O2(气态)反应, 生成CuO(固态),
放出78.5 kJ的热量
C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H= +131.3KJ/mol
2Cu(s) + O2(g) = 2CuO(s) △H= - 314KJ/mol
33
5.已知:H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) △H= –184.6kJ/mol
则反应 HCl(g) = H2(g) + Cl2(g) 的△H为( )
D
A. +184.6 kJ/mol B. -92.3 kJ/mol
C. -369.2 kJ/mol D. +92.3 kJ/mol
6. 已知
(1)H2(g)+ O2 (g) = H2O (g) ΔH1 = a kJ/mol
(2)2H2(g) +O2 (g) =2H2O (g) ΔH2 = b kJ/mol
(3) H2 (g) + O2 (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
35
1.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出157.3 kJ的热量。
(2)1 mol C2H4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l),放出 1411.0 kJ 的热量。
(3 )1 molC(s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.5kJ的热量。
Cu(s)+ 1/2O2(g) = CuO(s) △H=-157.3 kJ/mol
C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H=- 1411.0kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5kJ/mol
练习与应用
课本P13
2.已知:
( 1)1 molN2(g)中的化学键断裂时需要吸收946 kJ 的能量。
(2)1 molO2(g)中的化学键断裂时需要吸收498kJ的能量。
(3)1 molNO(g)中的化学键形成时要释放632 kJ的能量。
请写出N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)的热化学方程式。
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180kJ/mol
课本P13
3.在25℃和101kPa下,1gH2燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量,则下列热化学方程式中书写正确的是( )。
A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-142.9 kJ/mol
B.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-571.6 kJ/mol
D.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=+285.8 kJ/mol
B
课本P21
4.已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-184.6 kJ/mol。
则HCI(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的ΔH=_______________。
+92.3 kJ/mol
课本P21
7.写出下列反应的热化学方程式。
(1)1mol C2H2(g)在O2中完全燃烧生成CO2和液态水,放出1299.6kJ的热量。
(2)23gC2H5OH(l)在O2中完全燃烧生成CO2和液态水,放出683.4kJ的热量。
C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1366.8 kJ/mol
C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.6 kJ/mol
课本P22
1. 定义:
25℃,101kPa 时, 1mol 纯物质 完全燃烧 生成 指定产物时所放出的热量。
研究的条件
生成物不能继续燃烧
C—CO2 (g)
S—SO2 (g)
H—H2O(l)
N—N2 (g)
限定燃料的物质的量
限定燃料类别
三、燃烧热
2.单位: kJ/mol
P10
3. 表示的意义:
如: CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。
CH4 (g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = - 890KJ/mol
含义:
在25℃、101kPa时, 1molCH4完全燃烧放出890.3kJ的热量。
三、燃烧热
P10
7. 分析以下几个热化学方程式,表示25℃时燃烧热的是( )
A. C(s)+O2(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)+ O2(g) = H2O(g); ΔH= - 241.8 kJ/mol
BE
E. H2(g)+ O2(g) = H2O(l); ΔH= - 285.8kJ/mol
1
2
1
2
3.适量H2(g)在1molO2(g)中完全燃烧,生成2molH2O(l),放出571.6kJ的热量。请写出表示H2燃烧热的热化学方程式。
H2(g)+1/2O2(g)=2H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
课本P13
5.在标准状况下,1.68L仅由C、H两种元素组成的某气体质量为1.2g,在25℃和101kkPa下完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时,放出66.77kJ的热量。
(1)该气体的分子式为______________。
(2)表示该气体燃烧热的热化学方程式为_____________________。
CH4
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol
课本P21
6.已知:
①H2O(g)=H2(g)+1/2O2((g) ΔH=+241.8 kJ/mol
②C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-110.5k.5 kJ/mol
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
请填写下列空白。
(1)上述反应中属于吸热反应的是_____________(填序号)。
(2)表示C的燃烧热的热化学方程式为_________(填序号)。
(3) 10gH2完全燃烧生成水蒸气,放出的热量为_______________。
(4)写出CO燃烧的热化学方程式:__________________________________。
①
③
1209 kJ
CO(g)+1/2O2(g)=CO2 ΔH=-283.0 kJ/mol
课本P21
$