化学反应中的热效应
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化学反应过程中 , 所吸收或放出的热量称为化学反应的热效应。常见的放热反应:所有的燃烧反应
所有的中和反应
活泼金属与水、酸的反应
多数的化合反应
以下特殊的化合反应是吸热反应:C+CO2 2CO H2+I2 2HI
△ △
N2+O2 2NO放电
C+H2O ( g ) CO+H2
高温
常见的吸热反应:
所有的电离过程
所有的水解反应
多数的分解反应
Ba(OH)2+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+2H2O
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3↑+10H2O
一个化学反应是吸收能量还是放出能量,取决于
反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
△ H=E 生总能量 -E 反总能量
吸热反应: △ H>0 E 生总能量 >E 反总能量
放热反应 : △H<0 E 反总能量 >E 生总能量
化学反应过程中为什么会有能量的变化呢 ?
化学反应本质上是分子中的旧键断裂形成原子 ,
原子间重新组合形成新键 , 进而形成新的分子的
过程 . 旧键的断裂会吸收热量 , 而新键的形成会放
出热量 , 反应是放出还是吸收能量取决于两者之
间的相对大小 .
二、热化学方程式与化学方程式的差别 :
1 、△ H 只用在热化学方程式中,并写在右边
4 、与参加反应的物质的物质的量有关。同一化
学反应中,热化学方程式中物质的化学计量
数不同, △ H 也不同。化学计量数加倍,
△H 也要加倍。
3 、热化学方程式中的化学计量数可以是整数,
也可以是分数。
2 、热化学方程式中必须注明物质的聚集状态
气态( g )、液态( l )、固态( s )
5 、书写热化学方程式时应注明反应的温度
和压强。如果不注明温度和压强,则表
示是在 250C 、 101KPa 条件下的反应热。
另注意:热化学反应方程式中都用“ ”
不用标反应条件
第 3 页的交流与讨论
根据第 6 页中的“活动与探究”思考:
1 、测定反应热时,量热计直接测定的数据是
焓变吗?如果不是直接测定的是什么?
2 、实验中的反应原理是什么?
3 、要获得比较精确的数据,该实验应该注意
什么问题?
1 、量热计直接测定的是体系的温度变化
2 、 HCl 与 NaOH 反应的反应热测定原理:HCl(aq)+ NaOH (aq) NaCl (aq) +H2O (l) H=-akJ·mol△ -1
1mol 1mol -akJ
0.025mol 0.025mol -bkJ
由实验可以测定出 b 值,然后便可换算出 a
中和热:在稀溶液中,酸和碱发生中和反应生
成 1mol 水时所放出的热量
强酸与强碱的反应中和热都是 57.3 kJ·mol-1
H+(aq)+ OH- (aq) H2O (l) H=-△ 57.3 kJ·mol-1
由于电离过程是吸热的 , 而弱酸、弱碱都较难电离,
所以,强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸与弱碱反
应生成 1mol 水时所放出的热量都小于 57.3 kJ 。
二、盖斯定律
1 、概念:一个化学反应,不论是一步完成,还是
分步完成,其总的热效应是完全相同的。盖斯定律表明:一个化学反应的焓变仅与反应
的起始状态和反应的最终状态有关,而与反应
的途径无关。
第 7 页例题
2 、计算( 1 )若一个反应的焓变△ H=a kJ·mol1 ,则其逆反
应的焓变△ H=-a kJ·mol1
( 2 )若一个化学反应方程式可由另外几个反应
的化学方程式相加减而得到,则该反应的
焓变亦可以由这几个反应的焓变相加减而
得到。第 8 页的问题解决
强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为 : H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H= -57.3k kJ·mol1 ,
又知道溶液中的反应有:
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) △H=-Q1kJ·mol1
H2SO4( 浓 )+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) △H= -Q2 kJ·mol1
HNO3(aq)+KOH(aq)=KNO3 ( aq ) +H2O(l) △H= -
Q3 kJ·mol1 ,
则 Q1 、 Q2 、 Q3 的关系正确的是 ( )
A.Q1 = Q2 = Q3 B.Q2 > Q1 > Q3
C. Q2 > Q3 > Q1 D. Q2 = Q3 > Q1
C
1 、已知 25℃、 101kPa 下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:C( 石墨 ) + O2(g) = CO2(g) ;△ H= - 393.51kJ ·mol-1C( 金刚石 ) + O2(g) = CO2(g) ;△ H= - 395.41kJ ·mol-1据此判断,下列说法中正确的是 ( )A. 由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,
石墨的能量比金刚石的低B. 由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,
石墨的能量比金刚石的高C. 由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,
石墨的能量比金刚石的低D. 由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,
石墨的能量比金刚石的高
A
1、下列说法中正确的是( )
A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
B.放热的反应在常温下一定很容易发生
C.反应是放热还是吸热必须看反应物和生
成物所具有的总能量的相对大小
D.吸热反应在一定的条件下也能发生
C
3.下列反应属于吸热反应的是 ( )
A. C6H12O6( 葡萄糖 aq)+6O2 6CO2+6H2O
B. CH3COOH+KOH CH3COOK+H2O
C. A+B C+D △; H<0
D.破坏生成物全部化学键所需能量小于破坏
反应物全部化学键所需能量
酶D
AC4 .同温同压下 ,下列各组热化学方程式中 Q2>Q 1 的是
A . 2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) △, H1 = - Q
1kJ·mol-1 ;
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) △, H2 = - Q 2kJ·mol-
1 ;
B . S(g)+O2(g) = SO2(g) △, H1 = - Q 1kJ·mol-
1 ;
S(s)+O2(g) = SO2(g) △, H2 = - Q 2kJ·mol-1 ;
C . C(s)+ O2(g) = CO(g) △, H1 = - Q
1kJ·mol-1 ;
C(s)+O2(g) = CO2(g) △, H2 = - Q 2kJ·mol-
1 ;
D . H2(g)+Cl2(g) = 2HCl(g) △, H1 = - Q
1kJ·mol-1 ;
H2(g)+ Cl2(g) = HCl(g) △, H2 = - Q
2kJ·mol-1
1
2
1
2
1
2
高
低
物 质所 具有 的总 能量
2 A (g) + B(g)
2 C (g)
5. 分析右面的能量变化示意图,下列热化学方程式正确的是 ( )
A.2A ( g ) + B(g)=2C ( g );△ H=a ( a > 0 )
B.2A ( g ) + B(g)=2C ( g );△ H=a ( a < 0 )
C.2A + B=2 C ;△ H=a ( a < 0 )
D.2C=2A +B ;△ H=a ( a > 0 )
B
6、化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开) 1mol 化学键时释放(或吸收)出的能量。已知白磷和 P4O6 的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能( kJ·mol1 ): P—P : 198 P—O : 360 O=O : 498 则反应 P4 (白磷) +3O2= P4O6
的反应热△ H 为 ( )
A . -1638 kJ·mol1
B . +1638 kJ·mol1
C . -126 kJ·mol1
D . +126 kJ·mol1
A
2 、能源又可以分为一次能源和二次能源。一次能源
是指直接取自自然界,没有加工转换的各种能量
和资源;二次能源是指由一次能源经过加工转换
后得到的能源。根据这种分类法,请将上面提到
的能源重新分类?一次能源;煤、石油、天然气、太阳能、核能 风能、生物质能、地热能、海洋能
二次能源:氢能、天然气水合物 、热力、电力
能源
思考:在许多场合将煤块直接燃烧,这种燃烧方式
存在什么缺陷?
采用这种方式燃烧煤,煤与空气的接触面积不够,
内部煤的燃烧效率偏低,浪费了能源。另外,直接
燃烧煤会使其中的硫转化为二氧化硫,引起大气的
污染。
有哪些可以提高煤的燃烧效率的方法吗?
目前常用的方法主要有三种:
( 1 )将煤制成蜂窝状,以增加与空气的接触面积
( 2 )通过一定的方法将煤转化为液体燃料(如甲醇)
( 3 )通过一定的方法将煤转化为气体燃料(如煤气)
完成第 9 页的“交流与讨论”,提出你的观点。
虽然将煤转化为水煤气再燃烧与直接燃烧煤所获得
的能量是一样的,而且将煤转化为水煤气会增加消
耗。但将煤转化为水煤气至少有两个优点:
一是将固体煤转化为气体,极大地提高了燃烧效率;
二是通过转化除去了硫,避免了 SO2 气体的产生。
除了将煤制成蜂窝状外,日常生活中还常采用
如下措施节能:
( 1 )在农村燃烧秸秆时,常使用鼓风机(或
风箱),通过鼓入足量的空气,使秸秆
充分燃烧
( 2 )在使用煤气或天然气作燃料时,常通过
调节煤气的进风口,通入足量的空气,
保证气体的充分燃烧
思考:如果在燃料燃烧时通入过量的空气,对
充分利用能源有没有影响?
通入过量的空气,会导致空气带走过多的
热量,使燃料的利用效率下降。
在生产和生活中,还需要充分利用燃料燃烧所放
出的热量,例如:火力发电厂会产生大量的余热,
电厂的附近常建有一些其他工厂(如水泥厂)用
电厂的余热进行生产。
由于传统能源逐渐枯竭,因此,开发新能源显得
十分重要。氢能是一种重要的新能源,请讨论下
列问题;
1 、根据第 9 页表 1—3 计算 H2 、 CH4 及 C2H2
的热值
2 、讨论 H2 作为能源有何优点,目前在利用氢能
方面主要存在什么问题?
1 、 H2 、 CH4 及 C2H2 的热值分别为 142.9kJ·g-1 、 55.6kJ·g-1 、 50kJ·g-1 。 说明 H2 作为能源具有热值高的特点。另外, 用 H2 作为能源还具有无污染的特点。2 、目前在应用氢能方面最重要的问题是 H2
的
制取。
点燃
天然气和液化石油气(主要成分为 C3~C5 的烷烃)燃烧的化学方程式分别为:
CH4+ 2O2 CO2+ 2H2O , C3H8+ 5O2 CO2+4H2O 现有一套以天然气为燃料的灶具,今改用液化石油气,应采取的正确措施是 ( )A.增大空气进入量或减小石油气进入量B.增大空气进入量或增大石油气进入量C. 减小空气进入量或减小石油气进入量D. 减小空气进入量或增大石油气进入量
点燃
A
已知:
化学键 Si—Cl
H—H H—ClSi—Si
键能 / kJ·mol1
360 436 431 176
工业上高纯硅可通过下列反应制取:
SiCl4 (g) + 2H2(g) Si(s) + 4HCl(g) 该反应的反应热△ H = ___________ kJ·mol1
高温
236
作业:
1 、在 100g碳不完全燃烧所得的气体中, CO占
1/3 体积, CO2 占 2/3 体积,且
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) △H =-110.35 kJ·mol1
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H =-282.57 kJ·mol1
与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是多少?
2 、已知下面热化学方程式: CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △ H= -890.36 kJ·mol1
H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g) △H= -241.8 kJ·mol1
H2(g)+1/2O2(g)= H2O(l) △ H= -285.8k kJ·mol1
常温下取体积比为 4:1 的甲烷和氢气的混合气体 11.2L
( 标准状况下 ) ,在 101kPa 下经完全燃烧后恢复至常温,
求放出的热量。
3 、已知两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H1 =-571.5 kJ·mol1
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H2 =-2220 kJ·mol1
实验测得氢气和丙烷的混合气体共 5 mol 完全燃烧时共
放热 3847kJ ,则混合气体中氢气和丙烷的体积比为多
少?
50ml0.50mol·L-1盐酸与 50mL0.55mol·L-1NaOH 溶液在
如下图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程
中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,图中伤缺少的一种玻璃仪器
是 。
( 2 )烧杯间填满碎纸条的作用是 。
。
( 3 )若大烧杯上不盖硬纸板,求得的中和热数值
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
( 4 )实验中改用 60mL0.50mol·L-1盐酸跟 50mL0.55mol·L-1NaOH 溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”),所求中和热 (填“相等”或“不相等”),简述理由:
( 5 )用相同浓度和体积的氨水代替 NaOH 溶液进行上述实验,测得的中和热数值会 ;用 50mL0.50mol/LNaOH 溶液进行上述实验,测得的中和热数值会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。