化学反应中的能量变化 Microsoft Word 文档.docx
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1.化学反应中除了物质的变化还伴随着_________的变化,能量的变化通常以热量的形式表现出来,因此化学反应还可以分为_________反应和_________反应。
2.在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同的的温度时,______叫反应热;
3..“焓”是用来描述物质所具有的能量的物理量,焓变是是在恒温,恒压的条件
下,化学反应过程中吸收或释放的能量,其符号为_________,单位为
4.若ΔH>0时,_________物所具有的能量大于_________物所具有的能量(即体系的能量_________),反应为____________反应;反之,若ΔH<0时,______物所具有的能量小于______________物所具有的能量(即体系的能量______________),
5.对放热反应,△H为数,即△H0;对吸热反应,△H为数,即△H0。
6.常见的放热反应和吸热反应有哪些?
【专项训练】根据生活经验和已学知识,判断下列反应是放热反应还是吸热反应
(1)镁条的燃烧()
(2)高温煅烧石灰石()
(3)氧化钙与水的反应()(4)盐酸和氢氧化钠溶液反应
【思考】放热反应的逆反应一定是吸热反应吗?
【思考】需要加热进行的反应是否就是吸热反应?
[问题探究]为什么化学反应中伴随能量变化呢?
1.从宏观(物质所具有的能量)的角度讨论:
为什么有些反应是放热的,而有些反应是吸热的?
:
2.从微观(化学键的断裂和形成)的角度讨论:
为什么有些反应是放热的,而有些反应是吸热的?
(1)化学反应的本质:
(2)化学键的断裂能量;化学键的形成能量
(3)化学反应伴随能量变化的本质原因:
【问题解决】
已知断开1molH2中的H-H键需要吸收436.4kJ能量,断开1molCl2中的Cl-Cl键需要吸收242.7kJ能量,生成1molHCl中的H-Cl键放出431.8kJ能量.试说明H2+Cl2=2HCl是吸热反应还是放热反应.
例、下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()
A.碳酸钙受热分解B.乙醇燃烧C.铝粉与氧化铁粉末反应D.氧化钙溶于水
例、据报道,科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。
下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是b
9、反应A+B→C(△H<0)分两步进行①A+B→X(△H>0)②X→C(△H<
下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
[
2.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()
A.N2(g)+3H2(g)=2NH3
(1)△H=2(a-b-c)kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=2(b-a)kJ·mol-1
思考]观察以下热化学反应方程式,与化学方程式对比,你发现了什么?
(1)H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)△H=-184.6kJ/mol
结论:
①②
(2)2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol
2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol
结论:
(3)2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)△H=-285.8kJ/mol
结论:
①②
1.将一个化学反应中____________变化和___________变化同时表示出来的化学方程式称为热化学方程式。
因此,热化学方程式既遵循_____________守恒,又遵循_________守恒。
2.热化学反应方程式的书写
(1)正确书写化学方程式。
(2)注明反应物和产物的聚集状态。
在物质的______________后面用括号注明物质的____________。
一般用英文字母g、l和s分别表示物质的_________态、____________态和____________态。
水溶液中的溶质则用______________表示。
热化学方程式中不用“↑”“↓”(因已注明状态),也不用标条件。
(3)△H写在化学方程式的右边,并用“空格”隔开。
若为放热反应△H为“—”;若为吸热反应△H为“+”。
△H的单位为J·mol-1或kJ·mol-1,一般用kJ·mol-1。
4)由于△H与反应完成物质的量有关,所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数只表示反应中各物质的____________,而不表示粒子个数;△H必须与化学计量系数相对应,若化学方程式中各物质的____________加倍,则ΔH的____________也加倍。
当反应逆向进行时,ΔH改变____________,但ΔH的不变。
[问题解决1]
下列热化学方程式书写正确的是()
A.2SO2+O2====2SO3△H=-196.6kJ/molB.H2(g)+O2(g)===H2O(g)△H=-241.8kJ
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)△H=-571.6kJ/molD.C(s)+O2(g)===CO2(g)△H=+393.5kJ/mol
[问题解决2]写出下列反应的热化学方程式:
1)、N2(g)与H2(g)反应生成1molNH3(g),放出46.1KJ热量。
2)、1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8KJ热量。
例、已知:
H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270kJ,下列说法正确的是
A.2L氟化氢气体分解成1L氢气与1L氟气吸收270kJ热量
B.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出热量小于270KJ
C.在相同条件下,1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量
D.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270热量
热化学反应方程式的应用
1.判断热化学方程式的正误;
例,已知在1×105Pa,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)ΔH=+242kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-484kJ·mol-1
C.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=+242kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=+484kJ·mol-1
2.反应热的意义
热化学方程式中的反应热表示某状态的反应物按反应方程式中的物质的量(反应物的系数)完全反应时的热效应,而不论该反应事实上是否完全进行。
例.298K时,合成氨反应的热化学方程式为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。
在该温度下,取1molN2和3molH2放在密闭容器,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量总是小于92.4KJ。
其原因是______________________
3.有关热化学方程式的简单计算
1).根据反应热书写热化学方程式
例、250C,1.01×105Pa下,1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量,写出硫燃烧的热化学方程式。
例、将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ热量,该反应的热化学方程式为_____________。
又已知:
H2O(g)=H2O(l);△H2=-44.0kJ/mol,则11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ。
练习.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水,并放出热量bkJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-2bkJ/mol
B.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l);ΔH=2bkJ/mol
C.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-4bkJ/mol
D.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l);ΔH=bkJ/mol
2.)根据热化学方程式求反应热
例.在一定条件下,氢气和甲烷燃烧的化学方程式为:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-572kJ•mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890kJ•mol-1
求1mol氢气和3mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量
例、已知下列两个热化学方程式:
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)H=285.8kJ·mol1
C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l)H=2220.0kJ·mol1
实验测得氢气和丙烷的混合气体共5mol,完全燃烧时放热3847kJ,则混合气体中氢气和丙烷的体积比是_______,两者放出的热量之比约为_____
A、1:
3B、3:
1C、1:
4D、5:
13
3).热量比较
例.在相同条件下,比较下列热化学方程式
2A2(g)+B2(g)==2A2B(g)△H=-Q12A2B(g)==2A2(g)+B2(g)△H=+Q2
Q1与Q2的关系
2A2B(g)==2A2(g)+B2(g)△H=+Q32A2B(l)==2A2(g)+B2(g)△H=+Q4
Q3与Q4的关系
A2B(g)==A2(g)+½B2(g)△H=+Q52A2B(l)==2A2(g)+B2(g)△H=+Q6
Q5与Q6的关系
例:
在同温同压下,下列各组热化学方程式中,
的是
A.
B.
C.
D.
4)、利用反应热判断物质的稳定性
物质内部所含的能量越低,则该物质越稳定。
根据反应的热效应,可比较物质内部能量的高低。
例.已知石墨和金刚石燃烧的热化学方程式如下:
C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.8kJ/mol
C(金刚石)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-395.2kJ/mol试比较金刚石和石墨的稳定性。
5)、根据键能计算反应热
例:
CH3—CH3→CH2=CH2+H2;有关化学键的键能如下。
化学键C-HC=CC-CH-H
键能(kJ/mol)414.4615.3347.4435.3试计算该反应的反应热
例:
化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关。
键能可以简单的理解为断开1 mol 化学键时所需吸收的能量。
下表是部分化学键的键能数据:
化学键
P-P
P-O
O=O
P=O
键能/kJ·mol–1
197
360
499
X
已知白磷的燃烧热为2378.0 kJ/mol,白磷完全燃烧的产物结构如上图所示,则上表中X=。
盖斯定律:
1盖斯定律的内容:
,
2.使用盖斯定律应注意的问题。
1).化学反应的反应热只与反应的和有关,而与具体反应进行的途径无关。
2).如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之与该反应一步完成时的反应热.
3).若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到,则该化学反应的焓变即为这几个化学反应焓变的。
【例题1】已知
①CO(g)+1/2O2(g)====CO2(g)ΔH1=-283.0kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)ΔH2=-285.8kJ/mol
③C2H5OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=-1370kJ/mol
试计算④2CO(g)+4H2(g)====H2O(l)+C2H5OH(l)的ΔH
【例题1】已知
①CO(g)+1/2O2(g)====CO2(g)ΔH1=-283.0kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)ΔH2=-285.8kJ/mol
③C2H5OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=-1370kJ/mol
试计算④2CO(g)+4H2(g)====H2O(l)+C2H5OH(l)的ΔH
例、试利用298K时下列反应焓变的实验数据,已知:
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5KJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-283.0KJ·mol-1计算在此温度下2C(s)+O2(g)=2CO(g)的反应焓变?
例、根据下列热化学方程式分析,C(S)的燃烧热△H等于
C(S)+H2O(l)===CO(g)+H2(g); △H1==175.3KJ·mol—1
2CO(g)+O2(g)==2CO2(g); △H2==—566.0KJ·mol—1
2H2(g)+O2(g)==2H2O(l); △H3==—571.6KJ·mol—1
A.△H1+△H2—△H3 B.2△H1+△H2+△H3
C.△H1+△H2/2+△H3 D.△H1+△H2/2+△H3/2
〖练习1〗已知氟化氢气体中有平衡关系:
2H3F3 3H2F2;△H1=aKJ·mol—1; H2F2 2HF;△H2=bKJ·mol—1
已知a、b均大于0;则可推测反应:
H3F3 的△H3为 3HF
A.(a+b)KJ·mol—1 B.(a—b)KJ·mol—1C.(a+3b)KJ·mol—1 D.(0.5a+1.5b)KJ·mol—1
〖例题3〗发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料和NO2作氧化剂,这两者反应生成N2和水蒸气.又已知:
①N2(气)+2O2(气)==2NO2(气);△H=+67.7kJ/mol①
②N2H4(气)+O2(气)=N2(气)+2H2O(气);△H=-534kJ/mol②
试写出肼与NO2反应的热化学方程式_______________________________
〖练习3〗已知下列热化学方程式:
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g);ΔH=-25kJ·mol-1
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)====2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH=-47kJ·mol-1
(3)Fe3O4(s)+CO(g)====3FeO(s)+CO2(g);ΔH=+19kJ·mol-1
写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 .
〖练习4〗已知下列反应的反应热为:
(1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-870.3KJ/mol
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5KJ/mol
(3) H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H3=-285.8KJ/mol
试计算下列反应的反应热:
2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)
一.燃烧热
1.定义:
[概念要点]
①条件:
②可燃物的用量:
③反应程度:
如:
C完全燃烧应生成,S生成H2燃烧生成。
④单位:
⑤书写燃烧热的热化学方程式时,以可燃物为配平标准,则其余物质的化学计量数常出现分数如:
H2(g)+
O2(g)=H20
(1);
=-285.8kJ/mol
[练习]
1)25℃时,H2的燃烧热为285.8kJ/mol所表示的含义是?
2)分析以下几个热化学方程式,表示25℃时燃烧热的是()
A.C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH=-110.5kJ/molB.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.5kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/molD.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ/mol
2.有关燃烧热的计算
例10g硫磺在O2中完全燃烧生成气态S02,放出的热量能使500gH20
温度由18℃升至62.4℃,则硫磺的燃烧热为_____,热化学方程式为_____________
例.已知下列两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2220kJ•mol-1
(1)H2的燃烧热为__________,C3H8的燃烧热为__________
(2)2gH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为____________
例、下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃101Kp):
(1)C4H10(g)+
O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l);ΔH=-2878KJ/mol
(2)C4H10(g)+
O2(g)=4CO2(g)+5H2O(g);ΔH=-2658KJ/mol
(3)C4H10(g)+
O2
(g)=4CO(g)+5H2O(l);ΔH=-1746KJ/mol
(4)C4H10(g)+
O2(g)=4CO(g)+5H2O(g);ΔH=-1526KJ/mol
由此判断,正丁烷的燃烧热为
A.-2878KJ/molB.-2658KJ/molC.-1746KJ/molD.-1526KJ/mol
二.中和热
1定义:
[概念分析]
(1)条件:
(2)反应物:
(3)生成物及其物质的量:
(4)放出的热量:
【问题探讨】
1、测定酸碱中和热为什么要用稀溶液?
2、为什么强酸强碱的中和热是相同的?
3、为什么弱酸、弱碱参加的中和反应中和热小于57.3kJ/mol?
【专项训练】:
1.下列酸与碱中和反应热化学方程式可用:
H+(aq)+OH-(aq)
H2O(l);ΔH=-57.3kJ·mol-1来表示的是()
A.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)
CH3COONa(aq)+H2O(l);ΔH=-Q1kJ·mol-1
B.1/2H2SO4(浓)+NaOH(aq)
1/2Na2SO4(aq)+H2O(l);ΔH=-Q2kJ·mol-1
C.HNO3(aq)+NaOH(aq)
NaNO3(aq)+H2O(l);ΔH=-Q3kJ·mol-1
D.1/3H3PO4(aq)+1/2Ba(OH)2(aq)
1/6Ba3(PO4)2(s)+H2O(l)
;ΔH=-Q4kJ·moL
2.已知H
(aq)+OH
(aq)=H20
(1);
=-57.3kJ\mol,计算下列中和反应中放出的热量。
(1)用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____kJ的热量.
(2)用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应,放出______kJ的热量
1.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)
A.C2H5OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(g)ΔH=-1367.0kJ/mol(燃烧热)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)====NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=+57.3kJ/mol(中和热)
C.S(s)+O2(g)====SO2(g)ΔH=-296.8kJ/mol(反应热)
D.2NO2====O2+2NOΔH=+116.2kJ/mol(反应热)
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