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1、第第1节节 化学反应的热效应化学反应的热效应一、化学反应的反应热一、化学反应的反应热1.吸热反应与放热反应吸热反应与放热反应2.反应热及其测定反应热及其测定二、化学反应的焓变二、化学反应的焓变1.焓及反应焓变焓及反应焓变2.热化学方程式书写热化学方程式书写三、反应焓变的计算三、反应焓变的计算1.盖斯定律盖斯定律2. 焓变计算举例焓变计算举例研究化学反应物质变化物质变化能量变化能量变化物理变化物理变化化学变化化学变化四种基本反应四种基本反应氧化还原反应氧化还原反应可逆反应可逆反应放热反应放热反应吸热反应吸热反应机械能机械能热能热能电能电能光能光能1课堂节课一、化学反应的反应热一、化学反应的反应热
2、 (一一)吸热反应与放热反应吸热反应与放热反应1.放热反应和吸热反应的比较放热反应和吸热反应的比较 类型类型 比较比较放热反应放热反应吸热反应吸热反应定义定义有热量放出的化学反应有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应吸收热量的化学反应形成原因形成原因反应物具有的总能量大于生反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量成物具有的总能量与化学键强弱与化学键强弱关系关系生成物分子成键时释放出的生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂总能量大于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量旧键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的生
3、成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断裂总能量小于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量旧键时吸收的总能量2.图像表示图像表示能量能量反应过程反应过程反应物反应物生成物生成物吸热反应吸热反应能量能量反应过程反应过程反应物反应物生成物生成物放热反应放热反应2课堂节课一、化学反应的反应热一、化学反应的反应热3.常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应常见的放热反应活泼金属与水或酸的反应。如活泼金属与水或酸的反应。如2Al+6HCl2AlCl3+3H2酸碱中和反应。如酸碱中和反应。如2KOH+H2SO4K2SO4+2H2O 燃烧反应。如燃烧反应。如C、CO、C2H5OH等到的燃
4、烧等到的燃烧多数化合反应。如多数化合反应。如Na2O+H2O 2NaOH，SO3+H2O=H2SO4常见的吸热反应常见的吸热反应多数分解反应，如多数分解反应，如CaCO3 CaO+CO22NH4Cl（s）+Ba(OH)28H2O （s）BaCl2+2NH3 +10H2OC(s)+H2O(g) CO+H2CO2+C 2CO高温高温高温高温高温高温3课堂节课1.反应热的相关概念反应热的相关概念一、化学反应的反应热一、化学反应的反应热 (二二)化学反应的反应热及其测定化学反应的反应热及其测定(1)反应热的意义反应热的意义:描述化学反应释放或吸收热量的物理量描述化学反应释放或吸收热量的物理量.(2)反
5、应热的定义反应热的定义:化学反应在一定温度下进行时化学反应在一定温度下进行时,反应所释放或吸收的热量反应所释放或吸收的热量.(3)反应热的符号反应热的符号:Q. 吸热反应吸热反应Q为正值为正值,放热反应放热反应Q为负值为负值.(4)反应热的单位反应热的单位:kJmol-1.2.反应热数据的实验测定反应热数据的实验测定(1)仪器仪器: 量热计量热计(2)步骤步骤(以测定以测定HCl+NaOH=NaCl+H2O中和反应的反应热为例中和反应的反应热为例):向量热计内加入一定量的盐酸向量热计内加入一定量的盐酸,用温度计测量初始温度用温度计测量初始温度T1;向量热计中加入稍过量的向量热计中加入稍过量的N
6、aOH溶液溶液,充分反应充分反应,记录体系的最高温度记录体系的最高温度;根据反应热计算公式根据反应热计算公式Q=-C(T2-T1)计算出反应热计算出反应热.(3) 若用若用KOH代替代替NaOH,HNO3代替代替HCl,当对应物质的量相同时当对应物质的量相同时,测定的反应热测定的反应热相同相同.(4)由此得出结论由此得出结论:对于强酸和强碱在溶液中发生的中和反应对于强酸和强碱在溶液中发生的中和反应,由于其实质是由于其实质是H+OH-=H2O,当当H+和和OH-的物质的量相同时的物质的量相同时,若反应温度又相同若反应温度又相同,则反应热相同则反应热相同.4课堂节课5课堂节课例题1例例1 下列说法
7、正确的是下列说法正确的是( )A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.放热反应在常温下一定很容易发生放热反应在常温下一定很容易发生C.反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小总能量的相对大小D.吸热反应大一定的条件下也能发生吸热反应大一定的条件下也能发生CD6课堂节课例2例例2下列反应属于放热反应的是下列反应属于放热反应的是( )A.Al+HCl(稀稀)B.Ba(OH)28H2O+NH4Cl(s)C.KClO3受热分解受热分解D.CaO+H2OAD7课堂节课例1例例350mL 0
8、.5mol/L盐酸与盐酸与50mL 0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装溶液在如图所示的装置中进行中和反应置中进行中和反应.通过测定反应过程中放出的热量可计算中和热通过测定反应过程中放出的热量可计算中和热,回答下回答下列问题列问题:(1)从实验装置上看从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是图中尚缺少的一种玻璃用品是 .(2)烧杯间塞满碎纸条的作用是烧杯间塞满碎纸条的作用是(3)大烧杯上如果不盖硬纸板大烧杯上如果不盖硬纸板,求得中和反应的反应热数值将求得中和反应的反应热数值将 (填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“无影响无影响”)(4)NaOH溶液的浓度大于溶液的浓度大于HCl溶液的
9、浓度的作用是溶液的浓度的作用是 , 当室温于当室温于10时进行时进行,对实验结果会造成较大误差对实验结果会造成较大误差,原因是原因是 .环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒减少实验过程中的热量损失减少实验过程中的热量损失偏小偏小确保盐酸完全被中和确保盐酸完全被中和散热较快散热较快碎纸屑碎纸屑温度计温度计硬纸板硬纸板8课堂节课二、化学反应的焓变二、化学反应的焓变 (一一)焓及焓变的定义焓及焓变的定义1.焓：焓： 物质所具有的能量称为焓（用物质所具有的能量称为焓（用H表示）。表示）。注意：注意： 焓是一个物理量；焓是一个物理量；焓是物质固有的性质，与密度相似。焓是物质固有的性质，与密度相似。2.焓变：焓变
10、： 反应产物的总焓与反应物的总焓之差，称为反应焓变。反应产物的总焓与反应物的总焓之差，称为反应焓变。3.焓变与吸热反应、放热反应的关系：焓变与吸热反应、放热反应的关系：吸热反应：吸热反应：H0，即产物的焓，即产物的焓(产物具有的总能量产物具有的总能量)大于反应物的焓大于反应物的焓(反应物反应物具有的总能量具有的总能量 )，当由反应物生成产物时，需吸收能量。，当由反应物生成产物时，需吸收能量。放热反应：放热反应：H0，即产物的焓，即产物的焓(产物具有的总能量产物具有的总能量)小于反应物的焓小于反应物的焓(反应物反应物具有的总能量具有的总能量 )，当由反应物生成产物时，需释放能量。，当由反应物生成
11、产物时，需释放能量。4.等压反应热与焓变之间的关系：等压反应热与焓变之间的关系：对于等压条件下的化学反应，若只存在化学能与热能之间的相互转化，则该对于等压条件下的化学反应，若只存在化学能与热能之间的相互转化，则该反应的反应热等于焓变，表示为：反应的反应热等于焓变，表示为：Qp=H。 (1)符号：符号： H (2)单位：单位：KJmol-1 (3)表达式：表达式： H=H（反应产物反应产物) H（反应物反应物）9课堂节课当当H为为“”（ H0）时，为吸热反应）时，为吸热反应10课堂节课二、化学反应的焓变二、化学反应的焓变 (二二)热化学方程式热化学方程式1.热化学方程式的定义：热化学方程式的定义
12、：表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。2.热化学方程式的意义：热化学方程式的意义：不仅表示反应中物质变化而且表示反应中的能量变化。不仅表示反应中物质变化而且表示反应中的能量变化。3.书写热化学方程式应注意的问题：书写热化学方程式应注意的问题：(1)要注明反应物和生成物的聚集状态。（一般不写反应条件，不写要注明反应物和生成物的聚集状态。（一般不写反应条件，不写或或。）。）(2)要要注明反应的温度和压强注明反应的温度和压强。如不注明，即表示在。如不注明，即表示在101KPa和和25 。(3)方程式中的计量数不表示分子个数，而是方程式中的计量数不表示分子个
13、数，而是表示物质的量表示物质的量，可以是整数也可，可以是整数也可以是分数。相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，以是分数。相同物质的化学反应，当化学计量数改变时， H也同倍数改变。也同倍数改变。(4)在热化学方程式中要表明反应放出或吸收的热量的在热化学方程式中要表明反应放出或吸收的热量的数值和单位数值和单位，并用并用“；”将化学方程式与将化学方程式与 H 隔开隔开。放热反应的为放热反应的为“-”，吸热反应的为，吸热反应的为“+”，单位为单位为J/mol或或kJ/mol。示例：示例：C（石墨）（石墨）+O2（g）= CO2 （g） ； H = -393.5kJ/mol示例：示例： H2（g）
14、+Cl2（g）= 2HCl （g） ； H = -184.6kJ/mol1/2H2（g） +1/2Cl2（g）= HCl （g） ； H = -92.3kJ/mol说明说明:气体用气体用g表示表示,固体用固体用s表示表示;液体用液体用l表示表示;溶液用溶液用aq表示表示11课堂节课例例4已知已知298K时，由氢气和氮气反应生成时，由氢气和氮气反应生成1mol氨气放热氨气放热46.2kJ,将下列化将下列化学方程式写成热化学方程式学方程式写成热化学方程式. (1)3/2H2+1/2N2=NH33/2H2(g)+1/2N2(g)=NH3(g); H=-46.2kJ/mol(2)3H2+N2=2NH3
15、2H2(g)+N2(g)=2NH3(g); H=-92.4kJ/mol(3) NH3=3/2H2+1/2N2NH3 (g) =3/2H2 (g) +1/2N2 (g) ; H=+46.2kJ/mol12课堂节课n8下列热化学方程式书写正确的是()A2SO2+O2=2SO3；H=1966kJmol-1BH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=2858kJmol-1C2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；H=5716kJDC(s)+O2(g)=CO2(g)；H=+3935kJmol-113课堂节课例例5写出下列反应的热化学方程式写出下列反应的热化学方程式(1)1molC2H5OH(l)完
16、全燃烧生成完全燃烧生成CO2(g)和和H2O(l)放出放出1366.8kJ的热量。的热量。(2)2molC2H2(g)在在O2(g)中完全燃烧生成中完全燃烧生成CO2(g)和和H2O(l)放出放出259.8kJ热量。热量。(3)1molC(石墨石墨)与适量与适量H2O(g)反应生成反应生成CO(g)和和H2(g)，吸收，吸收131.3kJ热量。热量。C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)；H(298K)=-1366.8kJmol-12C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)；H(298K)=-259.8kJmol-1C(s，石墨，石墨)+H2O(g
17、)=CO(g)+H2(g)；H(298K)=+131.3kJmol-114课堂节课n1.（1）由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式_。n（2）已知0.5mol甲烷与0.5mol水蒸气在t、pkPa时，完全反应生成一氧化碳和氢气，吸收了akJ热量，该反应的热化学方程式是：_。n213gC2H2(g)完全燃烧生成CO2和H2O(l)时，放出650kJ的热量，该反应的热化学方程式_。15课堂节课n总结：n1.一定要标明一定要标明各物质各物质的状态的状态n2. H 的单位为的单位为 。n3.热化学方程式中系数是指各物质的热化学方程式中系数是指各物质的物质的量物
18、质的量， H 的数值要与系数对应一致。的数值要与系数对应一致。16课堂节课三、盖斯定律及反应焓变的计算三、盖斯定律及反应焓变的计算盖斯定律：盖斯定律：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是相同的焓变是相同的HH1H2如如H H H或或H H H说明：说明：()盖斯定律的含义为：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态盖斯定律的含义为：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与反应进行的具体途径无关（各生成物）有关，而与反应进行的具体途径无关()根据盖斯定律，热化学方程式可以直接相加减
19、，焓变的数值随之进行相加减根据盖斯定律，热化学方程式可以直接相加减，焓变的数值随之进行相加减()利用盖斯定律，可以间接计算一些无法直接测得的反应的焓变利用盖斯定律，可以间接计算一些无法直接测得的反应的焓变例例6试利用试利用298时下述反应焓变的实验数据，计算在此温度下时下述反应焓变的实验数据，计算在此温度下C(s)+1/2O2(g)CO(g)的焓变的焓变已知：已知：C(s)+O2(g)CO2(g); H1393.5kJ/mol CO(g)+1/2O2CO2(g); H2283.0kJ/molH3 H1 H2 393.5kJ/mol 283.0kJ/mol110.5kJ/mol17课堂节课【例例
20、7】已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为C(金刚石，金刚石，s)+O2(g) CO2(g);H=395.41 kJmol-1,C(石石 墨，墨，s)+O2(g) CO2(g) ; H=393.51 kJmol-1,则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为则金刚石转化为石墨时的热化学方程式为_。由此看来更稳定的碳的同素异形体为由此看来更稳定的碳的同素异形体为_。若取金刚石和石墨的混合晶体共若取金刚石和石墨的混合晶体共1 mol 在在O2中完全燃烧，产生热量为中完全燃烧，产生热量为Q kJ,则则金刚石和石墨的物质的量之比为金刚石和石墨
21、的物质的量之比为_（用含（用含Q的代数式表示）。的代数式表示）。思路解析思路解析由盖斯定律，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程由盖斯定律，要得到金刚石和石墨的转化关系，可将两个热化学方程式相减即得，式相减即得，C（金刚石，（金刚石，s）C(石墨，石墨，s)=0。H3=H1H2=395.41 kJmol-1+393.51 kJmol-1=1.90 kJmol-1。即即C（金刚石，（金刚石，s）C（石墨，（石墨，s) H=1.90 kJmol-1。可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。可见金刚石转化为石墨放出热量，说明石墨的能量更低，较金刚石稳定。 n(金刚
22、石)Q393.51n(石墨)395.41Q用用“十字交叉十字交叉”法法C(金刚石，金刚石，s)C(石墨，石墨，s)；H=1.90 kJmol-1。石墨石墨395.41QQ393.5118课堂节课【例例8】 发射卫星时可用肼发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料，用二氧化氮为氧化剂，这两种为燃料，用二氧化氮为氧化剂，这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知：物质反应生成氮气和水蒸气。已知： N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ;H1=+67.7 kJmol-1 N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) ;H2534 kJmol-1 试计算试计算1 mol 肼和二氧化氮完全反应时放出的
23、热量为肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为_kJ，写出，写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式：肼与二氧化氮反应的热化学方程式：_。解析：解析：由题意可知：由题意可知：N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) H1=+67.7 kJmol-1 N2H4(g)+O2(g) N2(g)+2H2O(g) H2=534 kJmol-1 根据盖斯定律，为在反应物中消去根据盖斯定律，为在反应物中消去O2并得到并得到N2H4和和NO2的反应。的反应。令令2-得：得：2 N2H4(g)N2(g) 2N2(g)+4H2O(g)2NO2(g)；H2H2-H1，整理得：，整理得：2 N2H4(g)+2NO2(g) 3N2
24、(g)+4H2O(g)H2H2H1534 kJmol-1267.7 kJmol-11 135.7 kJmol-1。则则1 mol N2H4反应放出的热量为反应放出的热量为567.85 kJ。答案：答案：567.85 2 N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ；H1 135.7 kJmol-1567.85 2 2 N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g) ；H1 135.7 kJmol-119课堂节课【例例9】 已知下列两个热化学方程式：已知下列两个热化学方程式：2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ; H=571.6 kJmol-1C3H8(g)
25、+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) ; H=2 220 kJmol-1根据上面两个热化学方程式，试回答下列问题：根据上面两个热化学方程式，试回答下列问题：(1)H2的燃烧热的燃烧热(指指1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量)为为_，C3H8的燃烧热为的燃烧热为_。(2)1 mol H2和和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为组成的混合气体完全燃烧释放的热量为_。(3)现有现有H2和和C3H8的混合气体共的混合气体共5 mol ,完全燃烧时放热完全燃烧时放热3 847 kJ,则在混合则在混合气体中气体中H2和和
26、C3H8的体积比是的体积比是_。解析：解析：(1)据题给的热化学方程式可知，据题给的热化学方程式可知，H2的燃烧热为的燃烧热为571.6 kJmol-12=285.8 kJmol-1，C3H8的燃烧热为的燃烧热为2 220 kJmol-1。(2)据公式据公式Q放放=n(可燃物可燃物)H，1 mol H2和和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧释组成的混合气体完全燃烧释放的热量为放的热量为285.8 kJmol-11 mol+2 220 kJmol-12 mol=4 725.8 kJ。(3)设混合气体设混合气体H2的物质的量为的物质的量为x，则，则C3H8的物质的量为的物质的量为5 mol
27、 x，所以：，所以：285.8 kJmol-1x+(5 mol x)2 220 kJmol-1=3847 kJ, 解方程得解方程得x=3.75 mol， 则则5 mol x=1.25 mol。 故故V(H2) V(C3H8)=3.75 mol 1.25 mol=3 1。答案：答案：(1)285.8 kJmol-1 2 220 kJmol-1 (2)4 725.8 kJ (3)3 1285.8 kJmol-12 220 kJmol-14 725.8 kJ3 120课堂节课【例例10】已知下列热化学方程式：已知下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ;
28、 H=25 kJmol-1(2)3Fe2O3（s）+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) ; H=47 kJmol-1(3)Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) ; H=+19 kJmol-1写出写出FeO(s)被被CO还原成还原成Fe和和CO2的热化学方程式：的热化学方程式：_。FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ; H=11 kJ mol-121课堂节课6FeO(s)+6CO(g) 6Fe(s)+6CO2(g)H2 Fe3O43Fe2O3-219+47-325H=+38+4775=66 kJmol-1FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ; H=11 kJ mol-122课堂节课D23课堂节课D24课堂节课化学反应化学反应的热效应的热效应反应热反应热反应的焓变反应的焓变等温条件下的定量描述等温条件下的定量描述等压条件下的反应热不等压条件下的反应热不做其他功做其他功定量测定定量测定热化学方程式热化学方程式定量计算定量计算根据盖斯定律根据盖斯定律吸热反应吸热反应放热反应放热反应案例：中和热的测定案例：中和热的测定用化学键解释用化学键解释用焓变解释用焓变解释定义、意义定义、意义书写方法书写方法第第1节节 化学反应的热效应：知识框架化学反应的热效应：知识框架25课堂节课
