1、第8讲 化学反应中的热效应,-2-,-3-,-4-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.化学反应的焓变 (1)反应热(焓变): 定义:在化学反应过程中,当反应物 和生成物 具有相同温度 时,所吸收或放出的热量 称为化学反应的反应热。在恒温、恒压条件下,化学反应中吸收 或释放 的热量称为反应的焓变,用H 表示,单位常采用kJ mol-1 。 产生原因:化学反应过程中反应物分子中的化学键断裂时吸收 的能量与生成物分子中的化学键形成时放出 的能量不相等,故化学反应均伴随着能量变化。,-5-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(2)放热反应和吸热反应的比较:,-6-,基础梳理,感悟选考,对点训练,注意:焓变
2、是系统在恒温、恒压条件下,体系仅做体积功、不做其他功(如电功等)的变化过程中,所吸收或放出的热量。所以,测量反应的焓变实质是测量等温等压条件下反应的热效应。 (3)化学键与化学反应中能量变化的关系,-7-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.热化学方程式 (1)热化学方程式的定义: 表明反应所吸收或放出 的热量的化学方程式,称为热化学方程式。 (2)热化学方程式的意义: 表明化学反应中的物质变化和能量 变化。 H 0时,为吸热反应。例如:H2(g)+ O2(g) H2O(g) H=-241.8 kJ mol-1表明298 K、1.013105 Pa时,1 mol H2与 mol O2反应生成1
3、mol水蒸气时放出241.8 kJ的热量。,-8-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(3)热化学方程式的书写方法: 要注明反应的温度和压强,若反应是在298 K和1.013105 Pa条件下进行,可不予注明。 反应物和产物的聚集状态不同,反应热H不同,要注明反应物和生成物的状态 ,常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体和水溶液。 H与方程式中的化学计量数 有关,各物质化学式前面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数或原子数。因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。,-9-,基础梳理,感悟选考,对点训练,在所写化学反应方程式后写下H的“+”或“-”、 数值 和单位 ,方程式
4、与H应用空格隔开。 3.能源的充分利用 (1)能源的概念: 能源是可以提供能量的自然资源 ,它包括化石燃料、 阳光、风能、水能、潮汐能等。化石燃料是不可再生能源。 (2)标准燃烧热:在101 kPa下,1 mol 物质完全燃烧的反应热,叫做该物质的标准燃烧热。 规定在101 kPa压强下测出的反应热。因为压强不同,反应热数值不相同。 规定可燃物物质的量为1 mol 。,-10-,基础梳理,感悟选考,对点训练,规定以可燃物完全燃烧所放出的热量为标准。也就是说,燃烧物中的碳元素必须转化为二氧化碳 ,氢元素转化为水,而且是水呈液 态形式,硫元素转化为二氧化硫 ,氮元素转化为氮气 。 标准燃烧热是以1
5、 mol可燃物为标准来进行测定的,因此在计算标准燃烧热时,热化学方程式里其他物质的化学计量数常出现分数,如:H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=-285.8 kJ mol-1。 标准燃烧热单位中的“每摩尔”有别于一般的热化学方程式中的“每摩尔”。标准燃烧热单位中的“每摩尔”是指“1 mol可燃性物质”,而一般的热化学方程式中的“每摩尔”是指“每摩尔反应”,如反应为aA+bB cC+dD,则“每摩尔”是指“1 mol(aA+bB cC+dD)”。,-11-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(3)标准燃烧热与中和热的区别与联系:,-12-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(4)热值: 热值是指
6、在一定条件下,1 g物质完全燃烧所放出的热量。 (5)化石燃料 化石燃料的综合利用。 a.煤的综合利用:煤通过干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉煤气等。 b.石油的综合利用:石油通过蒸馏可得到汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等。 提高燃料的利用率。 a.改进燃料燃烧的设备和技术,使燃料充分燃烧。 b.对燃料进行深加工后综合利用。,-13-,基础梳理,感悟选考,对点训练,化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题 a.化石燃料是不可再生性资源。 b.化石燃料的利用造成的环境问题主要有:温室效应、酸雨、光化学烟雾等。 (6)太阳能、生物质能、氢能的利用: 太阳能的利用: 地球上最基本的能源是太阳能 。大
7、自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用 。有人估计,地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年消耗量的10 倍左右。 目前,科学家们正在研究利用太阳能分解水获得氢气 的方法。,-14-,基础梳理,感悟选考,对点训练,生物质能的利用: a.生物质与生物质能。 生物质包括农业废弃物(如植物的秸秆、枝叶)、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。这些物质中蕴藏着丰富的生物质能。 生物质能是指来源于植物 及其加工产品 所贮存的能量。 b.生物质能的利用:直接燃烧 、生物化学 转换(如制沼气、粮食发酵制乙醇)、热化学 转换。,-15-,基础梳理,感悟选考,对点训练,氢能源及其利用:
8、 氢气作燃料的优点:氢气完全燃烧放出的热量是等质量汽油完全燃烧放出热量的3 倍多;制取它的原料是水 ,资源不受限制;它燃烧的产物是水,不会污染环境 ,是理想的清洁燃料。液态氢还可用作火箭的燃料。氢气被人们看作绿色能源 。 注意:太阳能、地热能、风能、潮汐能、生物质能、核能和氢能等,都属于新能源。,-16-,基础梳理,感悟选考,对点训练,4.中和热的测定 (1)用简易量热计测定中和热的注意事项: 环形玻璃搅拌棒的作用:匀速搅拌,使溶液混合均匀。实验中不能用环形铜质搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒,因为铜丝易导热,使热量损失较大。 碎泡沫塑料(或碎纸条)的作用:保温隔热、减少实验过程中热量损失。 不能直接
9、用同一个量筒、温度计测量盐酸和NaOH溶液的体积或温度。因为量筒内壁、温度计上的酸会和碱发生反应而使热量散失。 酸、碱混合时,要把烧杯中的NaOH溶液快速倒入量热计中而不能缓缓倒入, 若动作迟缓,将会使热量损失而使误差增大。,-17-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(2)实验误差分析: 量取溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算,若实际量取时,多于50 mL或小于50 mL都会造成误差)。 温度计的读数有误。 实验过程中有液体洒在外面。 混合酸、碱溶液时,动作缓慢造成热量散失,导致实验误差。 隔热操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误差。 测酸后的温度计未用水清洗便立即去
10、测碱的温度,致使热量损失而引起误差。,-18-,基础梳理,感悟选考,对点训练,5.盖斯定律 (1)盖斯定律的内容: 盖斯定律表明一个化学反应的焓变只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。 例如右图中:H=H1+H2或H1=H-H2,所以热化学方程式间可进行“+”“-”等数学运算。,-19-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(2)盖斯定律的应用: 根据盖斯定律,我们可以利用已知反应的焓变去求未知反应的焓变: 若一个反应的焓变H=a kJ mol-1,则其逆反应的焓变H=-a kJ mol-1; 若一个反应的化学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
11、由这几个反应的焓变相加减而得到。,-20-,基础梳理,感悟选考,对点训练,难点释疑 常见的吸热反应和放热反应有哪些?是否在常温常压下,吸热反应就不能发生? 提示:燃烧(爆炸)反应、酸碱中和反应、活泼金属与水的反应、金属与酸的反应、绝大部分化合反应等,都是放热反应;盐类水解、绝大多数分解反应、C与CO2的反应等都是吸热反应。 不一定。如果吸热反应所需的热量能够从大气中获得,则常温常压下吸热反应也能发生。如常温下发生的反应Ba(OH)28H2O+2NH4Cl BaCl2+2NH3+10H2O为吸热反应。,-21-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.(20184浙江选考)氢卤酸的能量关系如图所示。下
12、列说法正确的是( )A.已知HF气体溶于水放热,则HF的H10 B.相同条件下,HCl的H2比HBr的小 C.相同条件下,HCl的(H3+H4)比HI的大 D.一定条件下,气态原子生成1 mol HX键放出a kJ能量,则该条件下H2=a kJ mol-1,答案,-22-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.(201711浙江选考)根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图:下列说法正确的是( ) A.H50 B.H1+H2=0 C.H3=H4+H2 D.H1+H2+H3+H4+H5=0,答案,-23-,基础梳理,感悟选考,对点训练,3.(20174浙江选考)已知断裂1 mol H2(g)中的H
13、H键需要吸收436.4 kJ的能量,断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量,生成H2O(g)中的1 mol HO键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是 ( ),答案,-24-,基础梳理,感悟选考,对点训练,4.(201610浙江选考)根据能量变化示意图,下列热化学方程式正确的是( ),答案,-25-,基础梳理,感悟选考,对点训练,5.(201510浙江选考)已知1 mol CH4气体完全燃烧生成气态CO2和液态H2O,放出890.3 kJ热量,则表示该反应的热化学方程式正确的是( ),答案,-26-,基础梳理,感悟选考,对点训练,6.(20164浙江选考)已知
14、298 K和101 kPa条件下:,则N2H4(l)的标准燃烧热H= 。,答案,-27-,基础梳理,感悟选考,对点训练,7.(201610浙江选考)氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。 (1)已知:900 K时,4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g),反应自发。 该反应是放热还是吸热,判断并说明理由 。 900 K时,体积比为41的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应,HCl的平衡转化率(HCl)随压强(p)变化曲线如图。保持其他条件不变,升温到T K(假定反应历程不变),请画出压强在1.51054.5105 Pa范围内,HCl的平衡转化率(HCl)随压强(p)变化曲
15、线示意图。,-28-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(2)已知:Cl2(g)+2NaOH(aq) NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) H1=-102 kJmol-1 3Cl2(g)+6NaOH(aq) 5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(l) H2=-422 kJmol-1 写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式 。 用过量的冷NaOH溶液吸收氯气,制得NaClO溶液(不含NaClO3),此时ClO-的浓度为c0 molL-1;加热时NaClO转化为NaClO3,测得t时刻溶液中ClO-浓度为ct molL-1,写出该时刻溶液中Cl-浓度的表达
16、式:c(Cl-)= molL-1(用c0、ct)。 有研究表明,生成NaClO3的反应分两步进行:,-29-,基础梳理,感悟选考,对点训练,常温下,反应能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,试用碰撞理论解释其原因: 。,答案,-30-,基础梳理,感悟选考,对点训练,1.氢气可用于制备H2O2。,其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g) H2O2(l)的H 0(填“”“”或“=”)。,答案,解析,-31-,基础梳理,感悟选考,对点训练,2.50 mL 0.50 molL-1盐酸与50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和
17、反应。通过测定反应过程中所放出的热量可测定中和反应的反应热。完成下列问题: (1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是 ,该玻璃用品不能用相同形状的铜质仪器代替的原因是 。 (2)烧杯间填满碎纸条的作用是 。,-32-,基础梳理,感悟选考,对点训练,(3)若大烧杯上不盖硬纸板,求得的反应热数值的绝对值会 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (4)实验中改用60 mL 0.50 molL-1盐酸与50 mL 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”或“不相等”),理由是 。,答案,解析,-33-,基础梳理,感悟选考,对点训练,3.已知: (
18、1)甲醇的脱水反应,则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)的H= kJmol-1。,答案,解析,-34-,一,二,一、忽视化学反应中的物理热效应【易错题1】 下列说法或表示错误的是( ) A.等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出热量多 B.由单质A转化为单质B是一个吸热过程,由此可知单质B比单质A稳定 C.稀溶液中:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) H=-57.3 kJmol-1,若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ D.密闭容器中,9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热
19、生成硫化亚铁17.6 g时,放出19.12 kJ热量。则Fe(s)+S(s) FeS(s) H=-95.6 kJmol-1 错因剖析:本题易忽视浓硫酸稀释时放热,而错误判断C选项。,-35-,一,二,正确解答:浓硫酸稀释时放热,故含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3 kJ,即C选项说法正确;硫固体变成硫蒸气需要吸收热量,故等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出热量多,故A选项正确;物质具有的能量越低越稳定,单质A转化为单质B吸热,则B的能量高,故A比B稳定,即B选项不正确;通过计算可知D正确。 答案:B 纠错笔记弱酸电离吸收热
20、量,若以醋酸与氢氧化钠溶液反应来测定中和热,则醋酸电离吸收热量导致H偏大;若以浓硫酸来代替,因浓硫酸稀释放热,则导致H偏小。在有关反应热大小的比较与判断中还要注意固体物质溶解时的热效应,如硝酸铵溶于水时吸热,氢氧化钠固体溶于水时放热等。,-36-,一,二,二、错误理解反应物转化率与反应热的相互关系 【易错题2】在一定的条件下,当64 g SO2气体被氧化成SO3气体时,共放出热量98.3 kJ。已知SO2在此条件下转化率为80%,据此,下列热化学方程式正确的是( ),错因剖析:本题极易忽视SO2的实际消耗量,误认为64 g是SO2的投入量,于是错选C。,-37-,一,二,正确解答:计算反应热时
21、,不需要考虑反应物的转化率,只需清楚热化学方程式中参加反应的量物质的多少。64 g SO2气体为1 mol,这个量是参加反应的量,所以反应的热化学方程式为SO2(g)+ O2(g)SO3(g) H=-98.3 kJmol-1。 答案:A 纠错笔记计算反应热时,不是以投入的反应物的物质的量为计算依据,而是以参加反应的物质的量为基准。,-38-,2,3,4,1,6,7,8,5,9,1.(2018绍兴选考适应性考试)已知室温下,将CuSO45H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高。下列能量转化关系的判断不正确的是( )A.H10 B.H2H3 C.H3H1 D.
22、H2=H1+H3,答案,解析,-39-,2,3,4,1,6,7,8,5,9,2.(2018嘉兴一中高三期末考试)已知:H2(g)+F2(g) 2HF(g) H=-270 kJmol-1。下列说法正确的是 ( ) A.在相同条件下,1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和小于2 mol HF(g)的能量 B.1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol液态HF放出的热量大于270 kJ C.该反应的逆反应是放热反应 D.该反应过程的能量变化可用下图来表示,答案,-40-,2,3,4,1,6,7,8,5,9,3.(2018柯桥中学月考)CO、H2、C2H5OH三
23、种物质燃烧的热化学方程式如下:,答案,解析,-41-,2,3,4,1,6,7,8,5,9,4.(2018武义一中段考)已知下列反应的能量变化示意图如下:下列有关说法正确的是( ) A.1 mol S(g)与足量O2(g)完全反应生成SO2(g),反应放出的热量小于297.0 kJ B.在相同条件下,SO3(g)比SO2(g)稳定,答案,解析,-42-,2,3,4,1,6,7,8,5,9,5.(2018富阳中学检测)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理,下列说法不正确的是( )A.反应为反应提供了原料 B.反应也是SO2资源利用的方法之一 C.制得等量H2所需能
24、量较少的是系统(),答案,解析,-43-,2,3,4,1,6,7,8,5,9,6.(2018浙江十校联盟选考模拟)根据如下能量关系示意图分析,下列说法正确的是( ),-44-,2,3,4,1,6,7,8,5,9,A.1 mol C(g)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJ B.反应2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)中,反应物的总键能小于生成物的总键能 C.CCO的热化学方程式为2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-110.6 kJmol-1 D.热值是指一定条件下,单位质量的物质完全燃烧所放出的热量,则CO的热值为10.1 kJg-1,答案,解析,-45-,2,3,
25、4,1,6,7,8,5,7.已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(Q1、Q2均为正值):,有关上述反应的叙述中正确的是( ) A.Q1Q2 B.生成物总能量均高于反应物总能量 C.生成1 mol HCl气体时放出Q1 kJ热量 D.1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量,答案,解析,9,-46-,2,3,4,1,6,7,8,5,9,8.(2017台州模拟)已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ,18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如下表:则表中x为( ) A.920 B.557 C.463 D.188,答案,解析,-47-,2,3,4,1,6,7,8,5,9.(1)3 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收32.82kJ热量,此反应的热化学方程式为 。,常温下,取体积比41的甲烷和氢气的混合气体11.2 L(标准状况下),经完全燃烧后恢复至室温,则放出的热量为 。 (3)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时,该反应的热化学方程式为 。,答案,解析,9,
