專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化

1、專題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化,第一單元化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng),,反應(yīng)熱的測(cè)量與計(jì)算,,一、反應(yīng)熱的測(cè)定：,活動(dòng)與探究：（P6-7）,量熱計(jì),簡易量熱計(jì),直接測(cè)得的是反應(yīng)前后的溫度的差值。,大燒杯（500 mL）、小燒杯（100 mL）、溫度計(jì)、環(huán)形玻璃攪拌棒、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個(gè)小孔）。,1. 簡易量熱計(jì)的構(gòu)造,簡易量熱計(jì),,一、反應(yīng)熱的測(cè)定：,實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)過程中如何保證測(cè)得的溫度準(zhǔn)確？,1.在大

2、、小燒杯中間墊泡沫塑料（或碎紙條）；大小燒杯口相平；加蓋。,保溫隔熱、減少熱量損失,2. 鹽酸倒入小燒杯中，用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。,此溫度計(jì)還要測(cè)NaOH溶液的溫度，未洗凈會(huì)發(fā)生反應(yīng)，造成熱量損失。,一、反應(yīng)熱的測(cè)定：,實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)過程中如何保證測(cè)得的溫度準(zhǔn)確？,3.NaOH迅速倒入量熱計(jì)，立即蓋上蓋板，用環(huán)形攪拌棒攪拌。,速度快為了減少熱量損失，攪拌是為了酸堿充分反應(yīng)。,,上下拉動(dòng)環(huán)形攪拌棒,計(jì)算：

3、,Q = c · m · △t,,中和反應(yīng)放出的熱量,,溶液的比熱容4.18 J·g-1·℃-1,,混合溶液的總質(zhì)量,,溫度差值,,m =ρHCl VHCl +ρNaOH VNaOH,,稀溶液密度近似為1 g·cm-3,,實(shí)驗(yàn)原理：,一元酸、一元堿的體積均為50 mL, 濃度均為0.50 mol/L。由于是稀溶液，近似地認(rèn)為，酸、堿溶液的密度均為1 g/cm3，且中和后所得溶液

4、的比熱容為 4.18 J/（g·℃),Q = c· （ ρ酸V酸＋ ρ堿V堿）·（t后－t前） ②,若鹽酸和NaOH溶液的原始溫度均為25℃，混合后體系最高溫度為28.4℃，試求反應(yīng)放出的熱量。,Q = 1421.2 J,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。,HCl (aq) + NaOH (aq) = NaCl (aq) + H2O (l),在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1mol水時(shí)放出的熱量。,二、中

5、和熱：,生成1mol水必定消耗1mol H+和 1mol OH-，所以中和熱應(yīng)為定值。,概念辨析：,1.1 L 1mol·L-1 H2SO4溶液與 2 L 1mol·L-1NaOH溶液完全反應(yīng)，表示該反應(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式為 ；此反應(yīng)放熱為 。,114.6 kJ,概

6、念辨析：,2. 1L 1mol·L-1NaOH溶液中加入稀醋酸、濃硫酸、稀硝酸，恰好完全反應(yīng)時(shí)的熱效應(yīng)分別為 、 、 ；則三者的大小關(guān)系為：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿,△H1 ＞△H3 ＞△H2,注意1：強(qiáng)酸與弱堿、強(qiáng)堿與弱酸、弱堿與弱酸 反應(yīng)，生成1mol水放出熱量均小于 57.3 KJ,弱酸、弱堿電離要吸熱,注意2：濃硫酸與堿反應(yīng)，還需考慮溶解放熱，

7、 生成1mol水放出熱量大于 57.3 KJ,1. 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)才能保證H+(aq)+OH－(aq)=H2O(l) △H= -57．3 kJ·mol－1,2.以生成1 mol水為基準(zhǔn)。,而弱酸或弱堿在中和反應(yīng)中由于電離吸收熱量，其放出的熱量小于57.3 kJ·mol－1；,因?yàn)闈馑崛芤汉蜐鈮A溶液在相互稀釋時(shí)會(huì)放熱。,3.中和熱不一定等于整個(gè)反應(yīng)的△H,討論：書上實(shí)驗(yàn)算得的數(shù)據(jù)比57.3 kJ·m

8、ol-1小，試分析產(chǎn)生誤差的原因。,可能的原因有： 量取溶液的體積有誤差2. 溫度計(jì)的讀數(shù)有誤或未到溫度最高點(diǎn)就讀數(shù)。3. 實(shí)驗(yàn)過程中有液體灑在外面。4. 混合酸、堿溶液時(shí)，動(dòng)作緩慢。5. 隔熱操作不到位，致使熱量損失。6.測(cè)了酸后的溫度計(jì)未用水清洗而便立即去測(cè)堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。,如何測(cè)定C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的反應(yīng)熱△H1?,CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) ΔH2=-283

9、.0kJ·mol-1C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5kJ·mol-1,① + ② = ③,ΔH1 + ΔH2 =ΔH3,ΔH1 =ΔH3- ΔH2 = -393.5kJ·mol-1 – (- 283.0kJ·mol-1)= - 110.5kJ·mol-1,蓋斯定律,不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。,化學(xué)反應(yīng)的焓變（ ΔH）只

10、與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。,△H＝△H1+△H2,【例題1】已知:① CO(g) + 1/2 O2(g) =CO2(g) ΔH1= －283.0 kJ·mol-1② H2(g) + 1/2 O2(g) =H2O(l) ΔH2= －285.8 kJ·mol-1③C2H5

11、OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH3=-1370 kJ·mol-1試計(jì)算:④2CO(g)＋ 4 H2(g)= H2O(l)＋ C2H5OH(l) 的ΔH,ΔH＝ΔH1×2 ＋ΔH2×4 －ΔH3     ＝－339.2 kJ·mol-1

12、,問題解決 P 8-9,1. ① ΔH1 = －92.3 kJ·mol-1 ② ΔH2 = + 184.6 kJ·mol-1,2. ① ×2 + ② ×1/2 - ③ ×1/2 = ④ ΔH = + 226.8 kJ·mol-1,燃燒熱,定義：在25℃、101kPa時(shí)，1mol純物質(zhì)完全 燃燒生成穩(wěn)定的化合物時(shí)所放出的熱量，叫 做該物質(zhì)的燃燒熱。2.

13、燃燒熱的單位一般用kJ／mol表示。,3. 燃燒熱表示： H2的燃燒熱是285.8kJ/mol， △H= -285.8kJ/mol,如何理解燃燒熱？,1. 我們要從四個(gè)方面入手：① 25℃、101kPa； ② 1mol純物質(zhì)；③ 完全燃燒； ④ 生成穩(wěn)定的化合物。 注：一般情況下，物質(zhì)燃燒生成的穩(wěn)定的化合物有： C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；Cl→HCl

14、(g)。2. 燃燒熱表示的意義： 如：C的燃燒熱為393.5kJ／mol， 它的意義表示在25℃、101kPa時(shí)，1molC完全燃燒生成CO2時(shí)放出393.5kJ的熱量。,例２：某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知： N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H

15、2=-534kJ/mol 假如都在相同狀態(tài)下，請(qǐng)寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。,2 N2H4(g)+ 2NO2(g)== 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/mol,例３、同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時(shí)還很不完全，測(cè)定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點(diǎn)“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的”。已知：,P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；

16、 = -2983.2 kJ/mol,P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)； = -738.5 kJ/mol,試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式 。,D,（2）298K，101kPa時(shí)，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△H = -92.38kJ/m

17、ol。 在該溫度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量總是少于92.38kJ，其原因是什么？,該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，在密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)將達(dá)到平衡狀態(tài)， 1 mol N2(g)和3 mol H2(g)不能完全反應(yīng)生成2 mol NH3(g)，因而放出的熱量總小于92.38kJ,學(xué)與思,1. 已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：

18、 據(jù)此判斷，下列說法正確的是（ ） A. 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低 B. 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高 C. 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低 D. 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高,,,,A,2.已知①2C（S）+ O2（g）­===2CO

19、（g）△H=-221.0kJ/mol ，②2H2（g）+O2（g）==2H2O（g ）△H=-483.6kJ/mol 則制備水煤氣的反應(yīng)C(S)+H2O(g)==CO(g)+H2 (g) 的△H為( )A、+262.6kJ/mol B、-131.3kJ/molC、-352. kJ/mol D、+131.3kJ/mol,D,練習(xí)1.按照蓋斯定律，結(jié)合下述反應(yīng)方程式，回答問題，已知

20、：(1)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) △H1=-176kJ/mol(2)NH3(g)+H2O(l)=NH3· H2O(aq) △H2=-35.1kJ/mol(3)HCl(g) =HCl(aq) △H3=-72.3kJ/mol(4)NH3 · H2O(aq)+ HCl(aq)=NH4Cl(aq) +H2O(l) △H4=-52.3kJ/mol(5)NH4Cl(s)= NH

21、4Cl(aq) △H5=？ 則第（5）個(gè)方程式中的反應(yīng)熱△H是________。根據(jù)蓋斯定律和上述反應(yīng)方程式得： (4)+ (3)+ (2)- (1)= (5)，即△H5 = +16.3kJ/mol,求混合物的組成,[ 例4]在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為：2H2(q)+ O2(q) = 2H2O( l )ΔH =- 571.6 kJ/molC3H8(q+5O2(= 3CO2(q+4H2O(l)ΔH =-

22、2220 kJ/mol5mol 氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時(shí)放熱3847kJ 則氫氣和甲烷的體積比為 ( )(A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,B,,解1 ：設(shè)H2、C3H8的物質(zhì)的量分別為x，y,x + y = 5,(571.6/2)(x) + 2220y = 3847,V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1

23、.25 = 3:1,,,x = 3.75 mol,y = 1.25 mol,,,解2 ：1mol H2 燃燒放熱 285.8 kJ,1mol 混合氣 燃燒放熱 3847kJ/5 = 769.4 kJ,H2 285.8,C3H4 2220,769.4,1450.6,483.6,3,1,,,,,=,,,解3 ：( 巧解）,5mol 混合氣中，C3H8 物質(zhì)的量必小于2mol，,H2 的物質(zhì)的量必大于3mol。,∵ 2mol C3