第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),第一課時(shí),思考幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的釋放或吸收，這是為什么呢？,1、從化學(xué)鍵角度； 2、從物質(zhì)所具有的能量角度。,E1 E2,E1 E2,吸熱反應(yīng),放熱反應(yīng),化學(xué)鍵,反應(yīng)物總能量 生成物總能量,是放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量 < 生成物總能量,是吸熱反應(yīng),物質(zhì)總能量,整理,一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱,1、定義：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱為反應(yīng)熱。,2、符號(hào)：用Q表示 Q0，表示吸熱；,3、單位：J/mol或kJ/mol,4、測(cè)量工具：許多化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以直接測(cè)量，其測(cè)量?jī)x器叫做量熱計(jì),如何求算一個(gè)體系放出或吸收的熱量呢？ Q= - C(T2 -T1)- C0m(T2-T1) C熱容，當(dāng)物質(zhì)吸收熱量溫度升高時(shí)，溫度每升高1K所吸收的熱量，稱為該物質(zhì)的熱容； C0比熱容，單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容； T熱力學(xué)溫度，也叫開(kāi)爾文溫度， 單位為k，T(k)=t(0c)+273.15,1、儀器：,2、藥品：,量熱計(jì)、量筒（100ml）、溫度計(jì)、燒杯（250ml）,1.0mol/L的鹽酸 1.0mol/L的NaOH溶液 1.0mol/L的鹽酸 1.0mol/L的KOH溶液 1.0mol/L的硝酸 1.0mol/L的NaOH溶液,活動(dòng)探究,測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱,簡(jiǎn)易量熱計(jì)示意圖,3、測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱 a、量取一定體積的稀鹽酸加入 中，記錄 T1。 b、量取一定體積的稀堿溶液加入 中，使得溫度與T1 。 c、快速將堿液倒入 中，蓋好杯蓋，勻速攪拌，記錄 T2。,量熱計(jì),燒杯,量熱計(jì),最高溫度,初始溫度,相同,結(jié)論探究：,以上三組溶液中所發(fā)生的反應(yīng)均為： H+(aq) + OH(aq) = H2O(l)， 由于三次實(shí)驗(yàn)中所用溶液的體積相同，溶液中H+和OH的濃度也是相同的，反應(yīng)溫度又一樣。因此三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱也是相同的。 三個(gè)中和反應(yīng)都是在室溫下進(jìn)行的。,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：,所測(cè)得的上述三個(gè)中和反應(yīng)的反應(yīng)熱相同,為保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，在測(cè)定過(guò)程中應(yīng)注意：,（1）為了使中和反應(yīng)進(jìn)行完全，可以讓酸或堿 略稍過(guò)量。 （2）為了使測(cè)得的中和熱更準(zhǔn)確，所用酸和堿 的濃度宜小不宜大。 （3）宜使用有0.1刻度的溫度計(jì)。 （4）記錄最高溫度。 （5）反應(yīng)熱的計(jì)算式做了以下處理： a、忽略量熱計(jì)的熱容； b、認(rèn)為稀溶液與水的比熱相同； c、認(rèn)為熱容不隨溫度的變化而變化。,（1）定義：在稀溶液中，（強(qiáng)）酸跟（強(qiáng)）堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。 （2）中和熱的表示： H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1) H=-57.3kJmol （3）要點(diǎn)： 、條件：稀溶液 、反應(yīng)物： （強(qiáng)）酸與（強(qiáng)）堿。中和熱不包括 離子在水溶液中的生成熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨 的熱效應(yīng) 、生成1mol水。中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+和OH-化合生成H20，若離子反應(yīng)過(guò)程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應(yīng)熱也不在中和熱之內(nèi) 、放出的熱量：57.3kJ/mol,重要的反應(yīng)熱中和熱,重要的反應(yīng)熱燃燒熱,1.概念：,在101kPa時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒生成 穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做 該物質(zhì)的燃燒熱,2.單位：,kJ/mol,(1)燃燒的物質(zhì)必須為:1mol (2)完全燃燒是指物質(zhì)中下列元素完全轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的物質(zhì)：CCO2，HH2O(l)，SSO2等。 (3)燃燒熱通常由實(shí)驗(yàn)測(cè)得,3.注意：,4.表示的意義：,例如:C的燃燒熱為393.5kJmol (敘述燃燒熱時(shí)，用正值),表示: 在101kPa時(shí)1molC完全燃燒放出393.5kJ的熱量。, 燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒放出的熱量來(lái)定義的，因此在書(shū)寫(xiě)它的熱化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的系數(shù)。例如： C8H18(g)+25/2O2（g） 8CO2（g）十 9H2O(l)； H5518kJmol C8H18的燃燒熱為5518kJmol。,討論：燃燒熱與中和熱比較,101kPa時(shí)，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)放出的熱量; 不同物質(zhì)，燃燒熱不同,在稀溶液中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出的熱量；不同強(qiáng)酸強(qiáng)堿的中和熱大致相同，約為57.3kJ/mol,1mol,CCO2 HH2O(l) NN2 SSO2等。,生成的水為1mol,放熱反應(yīng),Q0單位：kJ/mol,不一定是1mol,講燃燒熱或中和熱的大小：不帶“-”號(hào),熱值：1g物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量。,1、下列熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是 AHCl和NaOH反應(yīng)的中和熱H57.3kJ/mol， 則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱 H2(57.3)kJ/mol BCO(g)的燃燒熱是283.0kJ/mol， 則2CO2(g) 2CO(g)O2(g) 反應(yīng)的H2283.0kJ/mol C需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) D1mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳 所放出的熱量是甲烷燃燒熱,2、下列說(shuō)法正確的是 A.在101kPa時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱 B. 酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水，這時(shí)的反應(yīng)熱叫中和熱 C. 燃燒熱或中和熱是反應(yīng)熱的種類之一 D. 在稀溶液中，1mol CH3COOH和1mol NaOH完全中和時(shí)放出的熱量為57.3kJ,第二課時(shí),化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),二、化學(xué)反應(yīng)的焓變,物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì),1、“焓”是用于描述物質(zhì)所具有的能量的物理量，H,2、反應(yīng)焓變：在恒溫、恒壓下，如果不做非體積功（即沒(méi)有轉(zhuǎn)化為電能、光能等其他形式的能），化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或放出的熱量(QP)稱為反應(yīng)的焓變(H)。即：Qp= H H=H(反應(yīng)產(chǎn)物)-H(反應(yīng)物),H 0，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；H0，反應(yīng)放熱。,單位：kJ/mol,【交流與討論】,化學(xué)反應(yīng)中為什么會(huì)有能量的變化？,宏觀：,反應(yīng)物和生成物所具有的能量不同.,微觀：,舊的化學(xué)鍵斷裂時(shí)所吸收的能量與新的化學(xué)鍵形成時(shí)所放出的能量不同.,放熱反應(yīng)： 吸熱反應(yīng)：,H0或 H為“”,H0 或H為“”,放熱,H0,H生成物能量反應(yīng)物能量,吸熱,H0,反應(yīng)熱的計(jì)算：,Q= 679kJ 862kJ = 183kJ,H反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能,放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較,鍵能越大，能量越低，越穩(wěn)定.（全解第6頁(yè)）,熱化學(xué)方程式: 1、概念：能夠把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變同時(shí)表示出來(lái)的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H(298K)= 184.6 kJ/mol,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H(298K)=890.3 kJ/mol,NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H(298K)=57.3 kJ/mol,物質(zhì)變化,能量變化,2、寫(xiě)法：全解第4頁(yè) 1)熱化學(xué)方程式要注明反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng) （298 K,101 kPa時(shí)不寫(xiě)）一般不寫(xiě)其他反應(yīng)條件；不標(biāo)明生成沉淀或氣體符號(hào)。 2)要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)，常用s、l、g、aq(表示固體、液體、氣體、溶液。,H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H1= 285.8 kJmol-1,2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H2= 571.6 kJmol-1,3)H的值必須與方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)對(duì)應(yīng)。計(jì)量數(shù)加倍時(shí)，H也要加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其H與正反應(yīng)的數(shù)值相等，符號(hào)相反。 4)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)以“mol”為單位，不表示分子數(shù)，因此可以是整數(shù)，也可以是小數(shù)或分?jǐn)?shù)。 5) 可逆反應(yīng)的H表明的是完全反應(yīng)時(shí)的數(shù)據(jù)。,方法：一看化學(xué)方程式是否正確；（全解第六頁(yè)） 二看狀態(tài)是否標(biāo)明； 三看反應(yīng)熱的符號(hào)是否正確； 四看反應(yīng)熱數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)是否對(duì)應(yīng)。,例 題,1、1molN2(g)與適量O2(g)反應(yīng)生成NO (g)，需吸收68kJ的熱量； 2、2molCu(s)與適量O2(g)反應(yīng)生成CuO(s)，放出314kJ熱量；,N2(g)+O2(g)=2NO (g) H =+ 68KJ/mol,2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H =-314KJ/mol,3、1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應(yīng)生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6KJ的熱量,H2(g) + Cl2(g) =2HCl(g) H =-184.6KJ/mol,練一練,、在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中，請(qǐng)比較H1 H2的大小 A、 H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H1 H2(g)+ Cl2(g)=HCl(g) H2 B、C(s)+1/2O2(g)=CO (g) H1 C(s)+O2(g)=CO2 (g) H2 C、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H2 D、 S(g)+O2(g)=SO2 (g) H1 S(s)+O2(g)=SO2 (g) H2,同一反應(yīng)，生成物聚集狀態(tài)不同時(shí)，生成固體放出的熱量多；反應(yīng)物聚集狀態(tài)不同 時(shí)，氣體反應(yīng)物放出的熱量多。,、已知在1105Pa，298K條件下，2mol氫氣 燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，下列熱化 學(xué)方程式正確的是,A、H2O(g)H2(g)+ O2(g) H+242 kJmol-1 B、2H2(g)+O2(g)2H2O(l) H484kJmol-1 C、H2(g)+ O2(g)H2O(g) H+242 kJmol-1 D、2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H+484 kJmol-1,3、已知在298K、101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃燒生 成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)放出48.40kJ 熱量。表示 上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式正確的是( ) 全解第4頁(yè) A、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g) +9H2O(g) H= - 48.40 kJmol -1 B、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l) H= - 5518 kJmol -1 C、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l) H= + 5518 kJmol -1 D、C8H18(l)+ O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l) H= - 48.40 kJmol -1,B,3、298K時(shí)，1molC燃燒生成CO2放出熱量393.5KJ,4、298K時(shí)，1mol碳酸鈣受熱分解吸收熱量178.2KJ,寫(xiě)出熱化學(xué)方程式,1、298K時(shí)，13克C2H2 （g）完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O時(shí)，放出659KJ的熱量,2、2.3克某液態(tài)有機(jī)物和一定量的氧氣混合點(diǎn)燃， 恰好完全燃燒，生成2.7克水和2.24升二氧化碳 （標(biāo)準(zhǔn)狀況）并放出68.35KJ熱量,4、已知 (1)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol (2)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol (3)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol (4)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol 則a、b、c、d的關(guān)系正確的是 。 A、ad0 C、2a=b0,C,第三課時(shí),化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),三、反應(yīng)熱的計(jì)算,（一）、蓋斯定律,不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變是相同的。 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。,蓋斯定律？,不管化學(xué)反應(yīng)是分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)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。,Q = Q1 + Q2 = Q3 + Q4 + Q5,【例】試?yán)?98K時(shí)下述反應(yīng)焓變的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算在此溫度下 C(s，石墨) + O2(g) = CO(g)的反應(yīng)焓變。 C(s，石墨) + O2(g) = CO2(g) H = -393.5kJ/mol CO(g) + O2(g) = CO2(g) H = -283.0kJ/mol,體會(huì)蓋斯定律,H3=H1H2 =393.5kJ/mol(283.0kJ/mol) =110.5kJ/mol,C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H =-110.5 kJ/mol, C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=? CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) H2=-283.0kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5kJ/mol, + = 則 H1 + H2 =H3 所以， H1 =H3- H2 =393.5kJ/mol（ 283.0kJ/mol） =110.5kJ/mol,應(yīng)用了什么規(guī)律？,若一個(gè)化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和。,CO(g)+1/2O2(g),C(s)+O2(g),CO2(g),C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1？,CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) H2-283.0 kJ/mol,C(s)+O2(g)=CO2(g) H3-393.5 kJ/mol,+),H1 + H2 = H3,H1 = H3 H2 = -393.5 kJ/mol (-283.0 kJ/mol) = -110.5 kJ/mol,因?yàn)橛行┓磻?yīng)進(jìn)行得很慢,有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生,有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純(有副反應(yīng)發(fā)生),這給測(cè)定反應(yīng)焓變?cè)斐闪死щy.此時(shí)如果應(yīng)用蓋斯定律,就可以間接地把它們的反應(yīng)焓變計(jì)算出來(lái).,蓋斯定律的應(yīng)用,關(guān)鍵：目標(biāo)方程式的“四則運(yùn)算式”的導(dǎo)出。,方法：寫(xiě)出目標(biāo)方程式確定“過(guò)渡物質(zhì)”（要消去的物質(zhì)） 然后用消元法逐一消去“過(guò)渡物質(zhì)”，導(dǎo)出“四則運(yùn)算式”。,下列數(shù)據(jù)表示H2的燃燒熱嗎？為什么？,H2(g)+1/2O2(g) = H2O (g) H1241.8kJ/mol,H2(g)+1/2O2(g) = H2O (l) HH1 H2285.8kJ/mol,實(shí)例2,（二）、反應(yīng)熱的計(jì)算,有關(guān)熱化學(xué)方程式的計(jì)算 【例1】25、101kPa時(shí)，使1.0 g鈉與足量的氯氣反應(yīng)，生成氯鈉晶體并放出17.87 kJ的熱量，求生成1 mol氯化鈉的反應(yīng)熱。,【解】Na(g) + Cl2(g) = NaCl(s) Q=17.87 kJ / 1g 23 g / mol = 411 kJ / mol 答：生成1 mol NaCl時(shí)放出熱量411 kJ。,3、 1g 硫粉在氧氣中充分燃燒放出 9.36kJ熱量，寫(xiě)出硫燃燒的熱化學(xué)方程式。,4、 4g CO在氧氣中燃燒生成CO2，放出 9. 6kJ熱量，寫(xiě)出CO燃燒的熱化學(xué)方程式。,S(s)+O2(g)=SO2(g ) H =-299.52kJ/mol,2CO (g)+O2(g)=2CO(g) H =-134.4kJ/mol,應(yīng)用蓋斯定律的計(jì)算 【例3】已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱為 CH3COOH (l) + 2O2(g) = 2CO2(g) + 2H2O(l) H1= -870.3 kJ/mol C(s) + O2 (g) = CO2(g) H2= -393.5 kJ/mol H2(g) + O2(g) = H2O(l) H3= -285.8 kJ/mol 試計(jì)算下述反應(yīng)的反應(yīng)熱： 2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l),【解】分析各方程式的關(guān)系，知 將方程式按2 + - 組合得上述反應(yīng)方程式 即：H = 2H 2 + H3 - H1 H =2(-393.5kJ/mol) + (-285.8kJ/mol) -(-870.3kJ/mol) = - 488.3kJ/mol 答：反應(yīng)2C(s) + 2H2 (g) + O2 (g) = CH3COOH (l) 反應(yīng)熱為- 488.3kJ/mol,思考：參考書(shū)中數(shù)據(jù)，用蓋斯定律，寫(xiě)出石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式。,已知： C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) H1=393.5kJ/mol C(金剛石，s)+O2(g)=CO2(g) H2=395.0kJ/mol,所以， - 得： C(石墨，s)= C(金剛石，s) H=+1.5 kJ/mol,或者 CO2(g)=C(金剛石，s)+O2(g) H3=+395.0kJ/mol,所以， + 得： C(石墨，s)= C(金剛石，s) H=+1.5 kJ/mol,已知：N2 (g) + 2O2 (g) = 2NO2 (g) H = 68 kJ/mol N2H4(l) + O2 (g) = N2(g) +2 H2O(l) H = - 622kJ/mol 火箭發(fā)射時(shí)用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化劑，反應(yīng)生成N2和H2O(l)，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。,練習(xí)1,N2H4(l) + NO2 (g) = 3/2 N2(g) +2 H2O(l) H =-622kJ/mol ( 68kJ/mol )/2 =-656kJ/mol,將焦炭轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要反應(yīng)為: C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) 已知: C (s) + O2(g) = CO2(g) H1=-393.5kJ/mol H2(g) + O2(g) = H2O(g) H2=-242.0kJ/mol CO(g) + O2(g) = CO2(g) H2=-283.0kJ/mol 寫(xiě)出制取水煤氣的熱化學(xué)方程式.,練習(xí)2,C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) H=131.5kJ/mol,【小結(jié)】書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式注意事項(xiàng): （1）要注明測(cè)定反應(yīng)熱時(shí)的溫度、壓強(qiáng)，不注明則指:298K ， 1.01105Pa 。 （2）反應(yīng)物和生成物要標(biāo)明其聚集狀態(tài)，用g、l、s分別代表氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。 （3）熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù)，只表示物質(zhì)的量，因此可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。 （4）對(duì)同一反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí)，其H 也不同，即H 的值與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。,（5）注明H 的正、負(fù)及數(shù)值、單位，用空格與方程式隔開(kāi)。,、熱化學(xué)方程式表示的意義,（1）表示什么物質(zhì)參加反應(yīng)，結(jié)果生成什么物質(zhì),（2）反應(yīng)物和生成物之間的質(zhì)量比、物質(zhì)的量比,（3）反應(yīng)物完全變成生成物后所放出或吸收的熱量。,質(zhì)量能,H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H(298K)= 241.8 kJmol-1,心花怒放！,