《焓与反应热》PPT课件.ppt
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1、第6讲 焓变与反应热,一、放热反应、吸热反应和反应热1.放热反应:具有的总能量大于 的总能 量时,反应释放能量,H 0(填“”或“”或“”)。3.反应热与键能的关系 反应物 生成物,H=E1-E2,反应物,生成物,反应物,生成物,旧化学键断裂,吸收能量E1,新化学键形成,放出能量E2,专题二 化学反应原理,二、化学反应的焓变1.焓(H)用于描述物质 的物理量。,具有的能量,2.焓变(H),表示为。,始、终状态焓的变化,H=H(反应产物),-H(反应物),3.焓变与反应热的关系 对于一定温度和压强下的化学反应,当物质所具 有的能量只以热能的形式释放或吸收时,有如下 关系:。,H=Qp,三、热化学
2、方程式的含义1.表明了化学反应中的物质变化和。,能量变化,2.方程式中的化学计量数只表示,不表示分子数。,该物质的物质,的量,3.H表示 的热量变化,与反应是否 可逆无关。,反应已完成,【例1】化学反应N2+3H2 2NH3的能量变化 如图所示,该反应的热化学方程式是(),考点一 化学键与反应热,A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l)H=2(a-b-c)kJ/molB.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=2(b-a)kJ/molC.N2(g)+H2(g)NH3(l)H=(b+c-a)kJ/molD.N2(g)+H2(g)NH3(g)H=(a+b)kJ/mol,解析 通过图分析起点 m
3、ol N2(g)+mol H2(g),变化三阶段为吸收能量a kJ;放出能量 b kJ;放出能量c kJ到1 mol NH3(l)。故可得热化学方程式:N2(g)+H2(g)NH3(l)H=(a-b-c)kJ/mol,扩大计量数后得到A。,答案 A,1.从宏观上分析,反应热的形成原因是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的相对大小;从微观上分析,反应热形成原因是断键时吸收的热量与成键时放出的热量的相对大小,注意从图示上去理解。,2.热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于H与反应完成物质的量有关,所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应,如果化学计量数加倍,则H也要加倍。当反应逆向进
4、行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。3.从能量角度比较物质的稳定性:物质本身具有的能量越高,其稳定性越差。,白磷与氧可发生如下反应:P4+5O2 P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:,P-P:a kJ/mol、PO:b kJ/mol、P O:c kJ/mol、O O:d kJ/mol。,根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H,其中正确的是(),A.(6a+5d-4c-12b)kJ/molB.(4c+12b-6a-5d)kJ/molC.(4c+12b-4a-5d)kJ/mol,D.(4a+5d-4c-12b)kJ/mol,解析 化学反应的实质是旧键断裂、新键形成
5、,其中旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成释放能量,反应方程式P4+5O2 P4O10中有6 mol P-P键和5 mol O O键断裂,同时生成4 mol P O键和12 mol P-O键,因此H=(6a+5d-4c-12b)kJ/mol。,答案 A,【例2】下列各组热化学方程式中,化学反应的H前者大于后者的是()C(s)+O2(g)CO2(g)H1 C(s)+O2(g)CO(g)H2 S(s)+O2(g)SO2(g)H3 S(g)+O2(g)SO2(g)H4 H2(g)+O2(g)H2O(l)H5 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H6 CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H7 C
6、aO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)H8,考点二 反应热的大小比较,A.B.C.D.,解析 由所给热化学方程式及H的含义可以判断H1H4、H5H6、H7H8,故选C。,答案 C,1.描述概念时,无论是用汉字“反应热”、“焓变”表示或者用符号H表示,其后面所跟数值须带“+”、“-”符号。2.单位为kJ/mol。符号、数值和单位三者缺一不可,是个整体。,3.所带的“+”、“-”符号均具有数学意义,参与大小比较。4.当描述反应热中的某些具体类别,比如中和热、燃烧热等时,由于反应放热是确定的,所以不带“-”符号。,已知:(1)胆矾失水的热化学方程式为CuSO4 5H2O(s)CuSO4(s)+
7、5H2O(l)H=+Q1 kJ/mol(2)室温下,无水硫酸铜溶于水的热化学方程 式为,CuSO4(s)Cu2+(aq)+SO(aq)H=-Q2 kJ/mol(3)胆矾(CuSO45H2O)溶于水时溶液温度降低。则Q1与Q2的关系是(Q1、Q2为正数)()A.Q1Q2 B.Q1=Q2C.Q1Q2 D.无法确定,2-4,解析 利用热化学方程式相加法,将胆矾失水和无水CuSO4溶于水的热化学方程式相加得:CuSO45H2O(s)Cu2+(aq)+SO(aq)+5H2O(l)H=(Q1-Q2)kJ/mol;由题意知,胆矾溶于水为吸热过程,即有H=(Q1-Q2)kJ/mol0,因此,Q1Q2。,2-4
8、,答案 A,【例3】肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料,反 应时N2O4为氧化剂,生成N2和H2O(g)。已知:N2(g)+2O2(g)N2O4(g)H=+8.7 kJ/mol(1)N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H=-534.7 kJ/mol(2)请写出肼跟N2O4反应的热化学反应方程式:。,考点三 热化学方程式的书写与盖斯定律的应用,解析 由反应式(1)和反应式(2)可推断出肼与N2O4反应的热化学方程式的总反应式可由(2)2-(1)得出,则它的反应热为-534.7 kJ/mol2-8.7 kJ/mol=-1 078.1 kJ/mol。故反应式为2N2H4(g)+N2
9、O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=-1078.1 kJ/mol,答案 2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H=-1 078.1 kJ/mol,1.热化学方程式的书写规则(1)书写热化学方程式时一定要注明物质的聚集状态,否则反应热无实际意义。(2)热化学方程式中的H值一定要与方程式中的计量系数成比例,且要注明正、负和单位。(3)热化学方程式的计量系数只表示物质的量,可以为分数或小数,但高考表述时,考生们最好还是写最简整数,以免计算时造成不必要的麻烦。,(4)一般来说热化学方程式必须注明反应条件,如不注明反应的温度和压强,则应将温度和压强分别视为25和1.01105
10、 Pa。2.利用盖斯定律进行H计算时的注意事项(1)合理进行方程式的叠加热化学方程式的叠加类似于整式的运算,叠加时应遵循数学的运算规则,当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时,各物质前的化学计量数和H需同乘以该化学计量数。(2)“H”在进行加、减、乘等运算时,一定要注意其符号的改变,即H的运算包括数值和符号的双重运算。,同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率 较慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。现在 可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分 几步完成,这个总过程的热效应是相同的”观点来 计算反应热。已知:P4(s,白磷)+5O2(g)P4O10(s)H1=-2 983.2
11、 kJ/mol P(s,红磷)+O2(g)P4O10(s)H2=-738.5 kJ/mol 则白磷转化为红磷的热化学方程式为。,相同状况下,能量状态较低的是;白磷的稳定性比红磷(填“高”或“低”)。,解析 依题意求:(s,白磷)4P(s,红磷)H=?可设计如下反应过程:P4(s,白磷)P4O10(s)4P(s,红磷);并把反应(2)改写成:P4O10(s)4P(s,红磷)+5O2(g)H3=-4H2,据盖斯定律有H=H1+(-4H2)=(-2983.2+4738.5)kJ/mol=-29.2 kJ/mol,即P4(s,白磷)4P(s,红磷)H=-29.2 kJ/mol。白磷转化为红磷是放热反应
12、,稳定性比红磷低(能量越低越稳定)。,答案 P4(s,白磷)4P(s,红磷)H=-29.2 kJ/mol 红磷 低,考点四 燃烧热、中和热、反应热的关系,【例4】(1)在101 kPa时,H2在1.00 mol O2中 完全燃烧生成2.00 mol液态H2O,放出571.6 kJ 的热量,H2的燃烧热为,表示H2燃烧热 的热化学方程式为。(2)1.00 L 1.00 mol/L H2SO4溶液与2.00 L 1.00 mol/L NaOH溶液完全反应,放出114.6 kJ 的热量,该反应的中和热为,表示其中 和热的热化学方程式为。,解析(1)H2的燃烧热应以燃烧1 mol H2为标准,当H2完
13、全燃烧生成2.00 mol H2O时,需燃烧2.00 mol H2。故H2的燃烧热为=285.8 kJ/mol。(2)中和热以生成1 mol H2O为标准,而1.00 mol/L H2SO4溶液与2.00 L 1.00 mol/L NaOH溶液反应生成2 mol H2O,故该反应的中和热为=57.3 kJ/mol。书写表示燃烧热与中和热的热化学方程式时,必须体现燃烧热与中和热的研究标准。,答案(1)285.8 kJ/mol H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJ/mol(2)57.3 kJ/mol H2SO4(aq)+NaOH(aq)Na2SO4(aq)+H2O(l)H=-5
14、7.3 kJ/mol,燃烧热、中和热、反应热三者之间的关系 弄清燃烧热的含义: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,叫该物质的燃烧热,例如:C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJ/mol,碳的燃烧热是393.5 kJ/mol。弄清中和热的含义:中和热是在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1 mol水时放出的热量,中和热为57.3 kJ/mol,反应热为H=-57.3 kJ/mol。反应热随反应物的物质的量的变化而变化,一个“可逆的”化学反应,它的正反应和逆反应的焓变大小相等、符号相反。,三者既有联系又有区别,燃烧热和中和热都是正值,并且都是
15、定值,反应热既有正值(正号不能省略)又有负值,符号不表示大小而表示吸热或放热,反应热随反应物的物质的量的变化而变化。,下列关于热化学反应的描述中正确的是()A.HCl和NaOH反应的中和热H=-57.3 kJ/mol,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H=2(-57.3)kJ/mol B.CO(g)的燃烧热是283.0 kJ/mol,则2CO2(g)2CO(g)+O2(g)反应的H=2283.0 kJ/mol,C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热 量是甲烷的燃烧热,解析 中和热是以生成1 mol H2O作为标准的,因此A不正确;燃烧
16、热是指1 mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,因此B正确,D不正确;有些反应需加热才能发生,但却是放热反应,例如燃料的燃烧需点燃引发才能发生,但却是放热反应,因此C不正确。,答案 B,高考失分警示 1.物质本身具有的能量与物质的聚集状态有关。反应物和生成物的聚集状态不同,反应热H的数值以及符号都可能不同。因此,必须注明物质(反应物和生成物)的聚集状态(气体g、液体l、固体s、稀溶液aq),才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中,不用“”和“”。2.判断表示燃烧热的热化学方程式的正误或进行燃烧热的计算要注意两点:一是1 mol物质完全燃烧;二是生成稳定化合物,如C(s)CO
17、2(g),H2(g)H2O(l),S(s)SO2(g)等。,3.中和热是以生成1 mol H2O为基准,因为表示中和热的热化学方程式中,水的化学计量数为1,其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数。注意:必须以生成1 mol水为标准;中和反应对象为稀溶液;强酸与强碱中和时生成1 mol H2O均放热57.3 kJ,弱酸或弱碱电离要吸收热量,所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3 kJ/mol。4.比较反应热H的大小要注意反应热的数值和符号。若为放热反应,热量越多,H越小;若为吸热反应,热量越多,H越大。审题时要特别注意,如果题中说出了“放出”或“吸收”热量,则不用再写“+”、“-”号,热量多少也
18、只看数值。,如果题中只说“反应热为”等,则数值前应标出“+”、“-”分别表示“吸热”和“放热”。5.反应热H的单位kJ/mol中的“/mol”是指该化学反应整个体系(即指“每摩化学反应”),而不是指该反应中的某种物质。如2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJ/mol指“每摩2H2(g)+O2(g)2H2O(l)反应”,放出571.6 kJ的能量,而不是指反应中“H2(g)、O2(g)或H2O(l)”的物质的量。6.不论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热H 表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。,如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197 kJ/mo
19、l是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化为 2mol SO3(g)时放出的能量。若在相同的温度和压强时,向某容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)反应达到平衡时,放出的能量为Q,因反应不能完全转化生成2 mol SO3(g),故Q197 kJ。,1.(2009上海理综,10)下图是一个一次性加热杯的 示意图。当水袋破裂时,水与固体碎块混合,杯内 食物温度逐渐上升。制造此加热杯可选用的固体碎 块是(),解析 加热杯选用的固体碎块与水混合时能放出大量的热。所提供的物质中只有生石灰与水的反应是放热的,故答案选B。,A.硝酸铵 B.生石灰 C.氯化镁 D.食盐
20、,B,2.在下列各说法中,正确的是()A.H0表示放热反应,H0表示吸热反应 B.热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是分数 C.1 mol H2SO4与1 mol Ba(OH)2反应生成BaSO4 沉淀时放出的热叫做中和热 D.1 mol H2与0.5 mol O2反应放出的热就是H2的燃 烧热,解析 A项,H0表示吸热反应,H0表示放热反应;C项,“中和热”是指在稀溶液中,酸和碱发生中和反应,生成1 mol水时放出的热量,,1 mol H2SO4与1 mol Ba(OH)2反应生成2 mol水,放出的热大于中和热;D项,在25、101 kPa 时,1mol H2与0.5 mol
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