化学反应的反应热、焓变.ppt

第1课时 化学反应的反应热、焓变,1.了解化学反应中能量的常见转化形式。 2.了解反应热、焓、焓变的概念及其表示方法，了解焓变与反应热、物质能量间的关系。 3.了解定量测定反应热的基本原理和方法，能进行简单的误差分析。 4.掌握热化学方程式的书写。,一、化学反应的反应热 (1)化学反应都有能量变化吗？ (2)如何定量测定并正确表示反应中能量的变化情况呢？,1.概念 当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量 称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。通常用符号 Q表示，单位为_。 2.Q值与反应热的关系 反应吸热：_；反应放热：_。,kJmol-1或Jmol-1,Q0,Q0,3.测定中和反应的反应热 (1)主要仪器量热计：,测定反应前后溶液的温度,使反应充分进行，体系的温度均匀,保温作用,反应容器,(2)原理： Q=-C(T2-T1)。 其中C表示溶液及量热计的_，T1、T2分别表示_ _。,热容,反应前和反,应后体系的温度,二、化学反应的焓变 (1)焓变与反应物和生成物的能量大小有何关系？ (2)如何把一个反应的物质变化和能量变化同时表示出来呢？,1.焓：描述物质所具有的能量的物理量，符号：H。 2.焓变： (1)含义：反应产物的总焓与反应物的总焓之差。符号：H，单位：_。 (2)表达式：H=H (反应产物)-H (反应物)。 (3)与反应能量变化的关系： 反应吸热，_；反应放热，_。,kJmol-1或Jmol-1,H0,H0,(4)与反应热的关系： 对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量 变化_，则反应前后物质的焓的改变就等于该 反应的反应热，数学表达式为H=Qp。,全部转化为热能,3.热化学方程式 (1)意义：可把一个化学反应中物质的变化和反应的焓变同时 表示出来。 (2)实例：298 K时，1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)反应生成 1 mol H2O(l)放热285.8 kJ，此反应的热化学方程式可表示 为_。,1.所有的化学反应都有能量的变化。( ) 分析：化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成， 化学键的断裂和形成过程中，能量变化不可能一致，故任何化 学反应中,既有物质变化,又会伴随能量变化。 2.伴随能量变化的物质变化过程,都是化学变化。( ) 分析：有能量变化的过程不一定是化学变化,如浓硫酸的稀释 过程；干冰的气化过程等。,3.当反应物的焓高于反应产物的焓时，该反应是吸热反应， H0。( ) 分析：当反应物的焓高于反应产物的焓时，该反应应为放热 反应，H0。 4.热化学方程式中H的单位kJmol-1，代表每生成1 mol产 物时能量的变化。( ) 分析：kJmol-1中的mol并不表示某一具体物质，而是表示 “1 mol反应”，或者说是“1 mol反应过程”，是指1 mol特 定的反应组合，数值随化学方程式中的化学计量数不同而 不同。,一、物质的能量、化学键能、焓变三者之间关系的辨析 1.微观角度：化学键与焓变 吸收能量E1 反应物 反应产物 放出能量E2 E1E2 反应吸收能量 H0 E1E2 反应放出能量 H0,旧化学键断裂 新化学键形成,化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学反应的热效应来源于反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化。,2.宏观角度：物质能量变化与焓变,【特别提醒】(1)化学反应是吸热还是放热，与反应是否需要 加热没有直接关系。许多放热反应也需要加热来引发，比如： 铝热反应2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe。 (2)常见的放热反应有：酸碱中和反应、活泼金属与酸反应、 燃烧反应等； 常见的吸热反应有：大多数分解反应、铵盐与碱的反应等。,【典例1】已知： 反应过程中的能 量变化如图，问：,(1)a、b、c分别代表什么意义？ a._； b._； c._； (2)该反应是_ (填“吸热”或“放热”)反应，H _(填“”或“”)0。,【思路点拨】解答本题时要注意以下两点： (1)看清图像中各个点的意义(包括起点，最高点，拐点等)。 (2)熟练掌握化学键断裂、形成过程中能量变化情况、焓变、热效应之间的关系。,【解析】(1)H2(g)和 与2H(g)和O(g)之间的能量差是 H2(g)2H(g)和 O(g)过程中断开HH键和O=O键需 吸收的能量，所以a代表旧键断裂吸收的能量。b代表2H(g) +O(g)结合成H2O(g)中的氢氧键所放出的能量，c则代表断 键所吸收的能量与成键所释放的能量之差，即abc。 (2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以 该反应为放热反应，H0。,答案：(1)代表旧键断裂吸收的能量 代表新键形成放出的能量 代表反应热 (2)放热 ,【方法技巧】反应热焓变的图像辨析题目是经常会出现的一类重要考点。关键是能根据图像的纵横坐标的意义，根据图线的走向趋势，顺利判断出物质在反应过程中的能量变化情况。同时，对于焓变、反应热、键能、物质的能量等概念要有清晰的认识。,【变式训练】(2012成都高二检测)2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧 化为1 mol SO3(g)的H199 kJmol1。,请回答下列问题： (1)该反应属于_反应(填“放热”或“吸热”)。 (2)图中C表示_。 (3)从化学键的角度分析，F代表什么意义？_ _。 (4)改变反应条件可改变E值大小，如加入V2O5作催化剂，可使E值减小。E的大小对该反应的反应热_。(填“无影响”“有影响”或“不确定”),(5)图中H_kJmol-1。 (6)若已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(l)的H2 Q kJmol-1，则H1_H2(填“”“”或“”)。,【解析】(1)由题目条件可知，1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的H199 kJmol-10,该反应为放热反应。 (2)图中C点为反应过程的最终时刻，即代表反应产物的总能量。 (3)E代表断裂旧键时吸收的能量，则F代表形成新键时释放的能量。 (4)E值的大小代表了断裂旧键时所吸收的能量，而反应热的数值取决于旧键断裂吸收能量与新键形成释放能量的差值，所以E的大小对反应热无影响。,(5)图示代表2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化，所以H2(99) kJmol-1=198 kJmol-1。 (6) SO3(g)=SO3(l) HH2。 答案：(1)放热 (2)反应产物的总能量 (3)形成新键释放的能量 (4)无影响 (5)198 (6),二、热化学方程式书写的注意事项 1.热化学方程式书写的注意事项 (1)化学计量数： 热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。因此化学计量数以“mol”为单位，数值可以是小数或分数。,(2)物质的聚集状态： 反应物和反应产物的聚集状态不同，反应热H也不同。因此，必须注明物质的聚集状态，g气态，l液态， s固态，aq溶液。由于已经注明物质的聚集状态，所以热化学方程式中不用标和。 (3)测定条件： 反应热H与测定条件如温度、压强等有关。因此，书写热化学方程式应注明H的测定条件。若不注明，则表示在298 K、101 325 Pa下测定的。,(4)H的符号和数值： H的符号 在所写的化学方程式的右边写下H的“+”或“”、数值和单位，方程式与H应用空格隔开。若为放热反应，H为“”；若为吸热反应，H为“+”。 H的数值 由于H与反应完成的物质的量有关，所以化学计量数必须与H相对应。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。H的单位为kJmol-1。,例如：已知 H=-285.8 kJmol-1 则 H=+285.8 kJmol-1 H=-571.6 kJmol-1,2.两种特殊的反应热燃烧热与中和热 (1)燃烧热：在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。燃烧热的单位一般用kJmol-1表示。 (2)中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量。,【特别提醒】(1)燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧 1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。 (2)燃烧产物必须是稳定的氧化物，如CCO2、H2H2O(l)等。 (3)对于强酸和强碱的稀溶液反应，其中和热都约是 57.3 kJmol-1。对于强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液反应，中和热一般低于57.3 kJmol-1，因为弱电解质的电离是吸热的。,【典例2】在25 、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是( ) A.CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=+725.8 kJmol-1 B.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H=-1 452 kJmol-1 C.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H=-725.8 kJmol-1 D.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) H=-1 452 kJmol-1,【思路点拨】解答本题时要注意以下三点： (1)计算出1 mol甲醇燃烧放出热的数值。 (2)标明各物质的聚集状态。 (3)注意焓变的符号、数值要与反应物的物质的量对应。,【解析】选B。本题考查热化学方程式的书写，首先计算1 mol甲醇燃烧放热数值为3222.68 kJ725.8 kJ，即1 mol甲烷完全燃烧的焓变为H=-725.8 kJmol-1。A项，焓变正负号错误；C项，数值错误；D项，水的状态标注错误。,【方法技巧】“四检”法判断热化学方程式书写的正误 (1)检查H的单位是否正确。 (2)检查H的“”“+” 是否与放热、吸热一致。 (3)检查物质的聚集状态是否标明及标明的聚集状态是否正确。 (4)检查H是否与反应物或反应产物的物质的量相对应(成正比)。,【变式训练】以下能表示固态碳或气态氢气的燃烧热的热化学方程式的是( ) A. H-110.5 kJmol-1 B.C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol-1 C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol-1 D. H241.8 kJmol-1,【解析】选B。A项C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其反应热不能叫燃烧热；B项符合燃烧热的定义；C项H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l)，但由于其反应热表示的是2 mol H2完全燃烧时的热量变化，故不能叫燃烧热；D项参加燃烧的H2虽然是1 mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反应热也不为H2的燃烧热。,三、热化学方程式中焓变数值的计算及大小的比较 1.焓变的数值与热化学方程式的书写方式密切相关，与化学方程式中的化学计量数成比例关系，计算时要做到单位统一，比例正确。 2.比较焓变的大小时要考虑“+”“-”号的影响。,【典例3】(2012揭阳高二检测)已知： CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H1=-Q1 kJmol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H2=-Q2 kJmol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H3=-Q3 kJmol-1,常温下，取体积比为41的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(已折合成标准状况)，经完全燃烧后恢复至常温，则下列说法正确的是( ) A.放出的热量为(0.4Q1+0.05Q3) kJmol-1 B.放出的热量为(0.4Q1+0.05Q2) kJmol-1 C.H2=H3 D.H2H3,【思路点拨】解答本题时要注意以下两点： (1)准确计算出甲烷和氢气的物质的量。 (2)注意燃烧后恢复至常温，此时水为液态。 【解析】选A。n (CH4)=(4/5)(11.2 L/22.4 Lmol-1) =0.4 mol n(O2)=(1/5)(11.2 L/22.4 Lmol-1)=0.1 mol 混合气体放热数值为(0.4Q1+0.05Q3) kJmol-1 因为H2O(g)=H2O(l) HH3。,【警示钟】 (1)比较H大小时，特别注意焓变是有正负号的物理量。 (2)计算吸收或放出的热量时，看清方程式的化学计量数，化学计量数不同，会有不同的H数值。,【变式备选】SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在SF键。已知1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol FF、SF键需要吸收的能量分别为160 kJ、 330 kJ，则S(s)+3F2(g)=SF6(g)的反应热H为( ) A.-1 780 kJmol-1 B.-1 220 kJmol-1 C.-450 kJmol-1 D.+430 kJmol-1,【解析】选B。断裂1 mol SS键吸收能量280 kJ，断裂3 mol FF键吸收能量3160 kJ，则吸收的总能量为Q吸=280 kJ+ 3160 kJ=760 kJ，释放的总能量为Q放=330 kJ=1 980 kJ， 由反应方程式：S(s)+3F2(g)=SF6(g)可知，H=760 kJmol-1 -1 980 kJmol-1=-1 220 kJmol-1。,1.下列有关化学变化中的能量关系的说法中，错误的是( ) A.任何一个化学变化的过程中都包含着能量的变化 B.化学变化过程中能量变化的实质就是旧键断裂要吸收能量，新键生成会放出能量 C.如果生成物的能量比反应物的能量高，则该反应为放热反应 D.如不特别注明，化学反应的反应热就是该反应的焓变,【解析】选C。化学反应的实质为旧化学键的断裂和新化学键的生成，这些过程都会伴随有能量的变化。A、B选项都正确；若生成物的能量比反应物的能量高，则为吸热反应，C项错误。,2.下列说法中不正确的是( ) A.CO2、甲烷都属于温室气体 B.用甘蔗生产的乙醇燃料属于可再生性能源，利用乙醇燃料不会产生温室气体 C.太阳能、风能和生物能源属于新能源 D.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能 【解析】选B。乙醇燃烧产生温室气体CO2。,3.下列属于放热反应的是( ) A.铝和盐酸反应 B.焦炭和二氧化碳共热 C.C与水蒸气反应 D.氯化铵与氢氧化钡反应 【解析】选A。常见的放热反应有：酸碱中和反应、活泼金属与酸反应、燃烧反应等；常见的吸热反应有：大多数分解反应、铵盐与碱的反应等。A项为活泼金属与酸的反应，属放热反应。,4.(2012福州高二检测)沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，常温下0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和水时，放出445 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是( ) A.2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) H=+890 kJmol-1 B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=+445 kJmol-1 C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-890 kJmol-1 D.2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H=-890 kJmol-1,【解析】选C。 A、B项，H均大于零，题目条件为反应放热，H应小于零，所以皆错；H与方程式中的化学计量数成比例，所以，若1 mol甲烷完全燃烧，应放热890 kJ， D错。,5.50 mL 1.0 molL-1盐酸跟50 mL 1.1 molL-1氢氧化钠溶液在如图装 置中进行中和反应，并通过测定反应 过程中所放出的热量来计算中和热。 试回答下列问题： (1)小烧杯中_(填“能”或 “不能”)将环形玻璃搅拌棒改为环形金属(如铜)，其原因是_。 (2)大小烧杯中间填充满碎泡沫塑料的作用是_。,(3)如果不盖硬纸板，对求得中和热数值的影响是_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 (4)如果改用60 mL 1.0 molL-1盐酸跟50 mL 1.1 molL-1氢氧化钠溶液进行反应，则与上述实验相比，所放热量_ (“增加”“减少”或“不变”)，所求中和热数值_ (“增加” “减少”或 “不变”)。,【解析】中和热的测定过程要保证放出的热量没有损耗，不能跟外界有热量的交换，所以不能使用金属搅拌棒，填充泡沫塑料以减少热量的损失。若不盖硬纸板，由于热量的散失，会造成测量数值的偏低。如果改用60 mL 1.0 molL-1盐酸跟 50