1、第一章 化学反应与能量转化,第1节 化学反应的热效应,联想质疑,1、化学反应中为什么有能量变化?,2、哪些反应是放热反应？哪些反应是吸热反应？,化学反应包括两个过程：旧化学键的断裂和新化学键的形成，前者吸收能量，后者放出能量，这两个过程的能量不同，所以有能量变化，整个反应放热还是吸热取决于两个过程能量的相对大小。 所有的化学反应都有能量的变化，其中大部分都是热量的变化,常见的放热反应和吸热反应,常见的放热反应,活泼金属与水或酸的反应。如：2Al+6HCl2AlCl3+3H2 酸碱中和反应。如：2KOH+H2SO4K2SO4+2H2O 燃烧反应。如：C、CO、C2H5OH等的燃烧 多数化合反应。
2、如：Na2O+H2O 2NaOH，SO3+H2O=H2SO4,常见的吸热反应, 多数分解反应，如CaCO3 CaO+CO2 2NH4Cl(s)+Ba(OH)28H2O(s)BaCl2+2NH3+10H2O C(s)+H2O(g) CO+H2 CO2+C 2CO,总之：吸热反应和放热反应是用来定性描述化学反应的能量变化。 那化学上又是如何定量描述化学反应的能量变化呢？,1、什么是反应热? 2、反应热的符号是什么？怎样表示反应吸、放热？ 3、反应热的单位是什么 4、如何获得一个反应的反应热呢？,1、化学上规定，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为该反应在此温度下的热效应。 2、
3、符号：用Q表示Q0，表示吸热； 3、单位：Jmol-1或KJmol-1,（二）反应热的测定,（一）反应热的涵义,1.测量仪器：量热计,C热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每 升高1K所吸收的热量，称为该物质的热容；单位：JK-1 C0比热容，单位质量物质的热容；单位：kJK-1kg-1；液态水的比热为4.18kJK-1kg-1 T热力学温度，也叫开尔文温度，单位为k，T(k)=t(0c)+273.15,2.反应热的计算,计算公式： Q= - C(T2 -T1)- C0m(T2-T1),中和反应的反应热中和热,在稀溶液中,强酸和强碱反应生成1mol水放出的热量。,3、测定中和反应的反应热,（1
4、）仪器：,量热计、量筒（100ml）、温度计、烧杯（250ml）,（2）药品：,1.0molL-1的盐酸 1.0molL-1的NaOH溶液 1.0molL-1的盐酸 1.0molL-1的KOH溶液 1.0 molL-1的硝酸 1.0molL-1的NaOH溶液,实验内容, 向量热计内筒中加入1.0molL-1的盐酸100mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1。 向250mL烧杯中加入1.0molL-1的NaOH溶液100mL，调节其温度，使与量热计中盐酸的温度相同。 快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。 假设溶液的比热等于水的比热并忽略
5、量热计的热容，根据溶液温度升高的数值，计算此中和反应的反应热。,各组按要求实验记录数据计算各反应的反应热,-5684.8,-5684.8,-5684.8,在测定过程中应注意什么问题？,(1)用保温性能好的仪器测量。 (2)混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失。 (3)所用药品浓度的配制须准确,用强酸和强碱溶液,而且要是稀溶液。 (4)宜用有0.1分刻度的温度计，读数尽可能准确，且估读至小数点后二位。同时应注意水银球部位要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测的精度。 (5)记录最高温度。,议一议你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。,可
6、能的原因有： 1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按100 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于100mL或小于100mL都会造成误差） 2.温度计的读数有误。 3.实验过程中有液体洒在外面。 4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。 5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。 6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。,反应热测定的误差分析,问题与研讨,1.本实验中若把100mL1.0 molL-1的盐酸改为100 mL 1.0molL-1醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？ 2.若改用200mL 1.0molL-1的盐酸和200mL
7、 1.05 molL-1的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？,答案：1.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。 2.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。,50 mL0.50 molL-1盐酸与50mL0.55 molL-1NaOH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
8、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”）。,环形玻璃搅拌棒,减少实验过程中的热量损失,偏小,练习,（4）实验中改用60 mL 0.50molL-1盐酸跟50mL 0.55 molL-1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”“不相等”），所求中和热（填“相等”“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，测得的中和热的数值会 ；用50 mL 0.50molL-1 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”）
9、,不相等,相等,因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关,偏小,偏小,为保证测定结果的准确性，在测定过程中应注意什么？,(1)为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱略 稍过量。 (2)为了使测得的中和热更准确，所用酸和碱的浓度宜小不宜大。 (3)宜使用有0.1刻度的温度计。 (4)记录最高温度。 (5)进行反应热的计算式进行了以下处理：a、忽略量热计的热容；b、认为稀溶液与水的比热相同c、认为热容不随温度的变化而变化。,课堂小结,热化学,下列说法正确的是 ( ) A、物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热 B、化学反应除了生成新物质外，还发生能量变
10、化。 C、化学反应中放出的热才是反应热 D、需要加热方能发生的反应一定是吸热反应,B,练习：,1.焓（H）：是与体系的内能、压强、体积有关的一个物理量 2.焓变（H）：H=H生成物- H反应物在等温等压条件下的化学反应，如果不做非体积功（即没有转化为电能、光能等其他形式的能），则该反应的反应热等于反应前后物质的焓变。即：Qp= H Qp0为吸热反应，Qp0为放热反应 当H 0时，为吸热反应。当H 0时，为放热反应。,当H为“”（ H0）时，为放热反应,当H为“”（ H0）时，为吸热反应,与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？ 正确书写热化学方程式应注意哪几点？,交流研讨,下列方程式属于热化
11、学方程式：,H2与I2 反应的化学方程式为：,意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。,问题：二者在书写形式上有哪些异同点？,1.定义：把一个化学反应物质的变化和反应的焓变同时表示出来的方程式，叫做热化学方程式。 2.写法： 1)热化学方程式要注明反应的温度、压强（298 K, 101 kPa时不写）一般不写其他反应条件；不标明生成沉淀或气体符号。 2)要注明反应物和生成物的聚集状态，常用s、l、g、aq表示固体、液体、气体和溶液。,3) H后要注明反应温度，H的单位为Jmol-1或KJmol-1 4)H的值必须与方程式的化学计量数对应。计量数加倍时，H
12、也要加倍。当反应逆向进行时， 其H与正反应的数值相等，符号相反。 5)方程式中的化学计量数以“mol”为单位，不表示分子数，因此可以是整数，也可以是分数。 6) 可逆反应的H表明的是完全反应时的数据。,例 题,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 = -184.6KJmol-1,1.写出下列反应的热化学方程式,课堂练习,（1）1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO (g)，需吸收68kJ的热量；（2）2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s
13、)，放出314kJ热量；,N2(g)+O2(g)=2NO (g)； H = +68KJmol-1,2Cu(s)+ O2(g)=2CuO(s)，H = -314KJmol-1,Cu(s)+ 1/2O2(g)= CuO(s)，H = -157KJmol-1,A,、已知在1105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是( ),A. H2O（g）H2（g）1/2O2（g）；H242kJmol1 B. 2H2（g）O2（g）2H2O（l）；H484kJmol1 C. H2（g）1/2O2（g）H2O（g）；H242kJmol1 D. 2H2（g）O2（
14、g）2H2O（g）；H484kJmol1,、已知在25、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是( )A、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(g)H= - 48.40kJmol -1B、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(l)H= - 5518kJmol -1C、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(l)H= + 5518kJmol -1D、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(l)H= - 48
15、.40kJmol -1,B,（一）盖斯定律,无论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是相同的。 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。,C（s）+ O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的H无法直接测得，请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案计算该反应的H。,提示：(1) C(s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5 kJmol-1(2) CO(g) + O2(g) = CO2(g) H3=-283.0 kJmol-1,H1 = H2+ H3 H2 = H1- H3= -393.5 kJmol
16、-1 -(-283.0 kJmol-1)= -110.5 kJmol-1C(s)+O2(g)=CO(g) H=-110.5 kJmol-1,（二）反应热的计算,1.应用热化学方程式的计算 【例1】25、101kPa时，使1.0 g钠与足量的氯气反应，生成氯钠晶体并放出17.87 kJ的热量，求生成1 mol氯化钠的反应热。,【解】 Na(g) + Cl2(g) = NaCl(s)Q=17.87kJ/1g23gmol-1 = 411kJmol-1 答：生成1molNaCl时放出热量411kJ。,2.应用盖斯定律计算 【例2】已知下列反应的反应热为 CH3COOH(l)+ 2O2(g)= 2CO2
17、(g)+ 2H2O(l)H1= -870.3 kJmol-1 C(s)+ O2(g)= CO2(g) H2= -393.5 kJmol-1 H2(g)+ O2(g)= H2O(l) H3= -285.8 kJmol-1 试计算下述反应的反应热： 2C(s)+ 2H2(g) + O2(g) = CH3COOH(l),【解】 分析各方程式的关系，知将方程式按2+-组合得上述反应方程式即：H=2H2 +H3-H1H =2(-393.5kJmol-1)+(-285.8kJmol-1)-(-870.3kJmol-1)= -488.3kJmol-1 答：反应2C(s)+2H2(g)+ O2(g)= CH3
18、COOH(l) 反应热为-488.3kJmol-1,3.根据键能计算 H=反应物键能总和-生成物键能总和,已知：N2(g)+ 2O2(g) = 2NO2(g) H = +68kJmol-1N2H4(l)+ O2(g) = N2(g)+ 2H2O(l) H = -622kJmol-1 火箭发射时用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化剂，反应生成N2和H2O(l)，写出该反应的热化学方程式。,练习1,N2H4(l) + NO2(g)= 3/2 N2(g)+2H2O(l) H =-622kJmol-1 (68kJmol-1)/2=-656kJmol-1,将焦炭转化为水煤气的主要反应为: C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) 已知: C (s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5kJmol-1 H2(g) + O2(g) = H2O(g) H2=-242.0kJmol-1 CO(g) + O2(g) = CO2(g) H3=-283.0kJmol-1 写出制取水煤气的热化学方程式.,练习2,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=131.5kJmol-1,同学们，再见！,
