化学反应中的热效应

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化学反应中的热效应. △. △. C+CO 2 2CO H 2 +I 2 2HI. 放电. N 2 +O 2 2NO. 高温. C+H 2 O(g) CO+H 2. 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 - PowerPoint PPT Presentation

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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、焓变

1 、概念:在恒温、恒压下,化学反应过程中吸

收或放出的热量称为反应的焓变。

2 、符号:△ H

单位: kJ/mol

3 、规定

放热: △ H<0 Q>0

吸热 : △H>0 Q<0

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 .

化学反应中 , 化学键的断裂和形成是反应过程中

有能量变化的本质原因。

△H=E 反总键能 -E 生总键能

第 5 页的问题解决

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

获得化学反应热的主要途径 :

1 、实验直接测定

2 、间接计算获得

( 1 )根据盖斯定律计算

( 2 )根据公式△ H=E 反总键能 -E 生总键能 计算

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 。

3 、测定反应热时一定要采取较好的绝热措施,

动作要快,以减小实验误差。

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

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

1 、你所了解的传统能源有哪些?新能源又有哪些?传统能源;煤、石油、天然气、热力、电力等

新能源:太阳能、核能、风能、生物质能、地

热能、海洋能、氢能、天然气水合物

能源

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

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”)。