《焓与反应热》PPT课件.ppt
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1、第第6 6讲讲 焓变与反应热焓变与反应热一、放热反应、吸热反应和反应热一、放热反应、吸热反应和反应热1.放热反应:放热反应:具有的总能量大于具有的总能量大于 的总能的总能 量时,反应释放能量,量时,反应释放能量,H H 0(填填“”或或“”或或“”)。3.反应热与键能的关系反应热与键能的关系 反应物反应物 生成物,生成物,H H=E E1-E E2反应物反应物生成物生成物旧化学键断裂,吸收能量旧化学键断裂,吸收能量E E1新化学键形成,放出能量新化学键形成,放出能量E E2专题二 化学反应原理二、化学反应的焓变二、化学反应的焓变1.焓(焓(H H)用于描述物质用于描述物质 的物理量。的物理量。
2、具有的能量具有的能量2.焓变(焓变(H H),表示为,表示为 。始、终状态焓的变化始、终状态焓的变化H H=H H(反应产物)(反应产物)-H H(反应物)(反应物)3.焓变与反应热的关系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,有如下有的能量只以热能的形式释放或吸收时,有如下 关系:关系:。H H=Q Qp三、热化学方程式的含义三、热化学方程式的含义1.表明了化学反应中的物质变化和表明了化学反应中的物质变化和 。能量变化能量变化2.方程式中的化学计量数只表示方程式中的化学计量数只表示 ,不表示
3、分子数。,不表示分子数。该物质的物质该物质的物质的量的量3.H H表示表示 的热量变化,与反应是否的热量变化,与反应是否 可逆无关。可逆无关。反应已完成反应已完成【例【例1】化学反应化学反应N2+3H2 2NH3的能量变化的能量变化 如图所示,该反应的热化学方程式是如图所示,该反应的热化学方程式是 ()考点一考点一 化学键与反应热化学键与反应热A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l)H H=2(a a-b b-c c)kJ/molB.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H H=2(b b-a a)kJ/molC.N2(g)+H2(g)NH3(l)H H=(b b+c c-a a)kJ/mo
4、lD.N2(g)+H2(g)NH3(g)H H=(a a+b b)kJ/mol解析解析 通过图分析起点通过图分析起点 mol N mol N2 2(g g)+mol H+mol H2 2(g)(g),变,变化三阶段为化三阶段为吸收能量吸收能量a a kJ kJ;放出能量放出能量 b b kJ kJ;放放出能量出能量c c kJ kJ到到1 mol NH1 mol NH3 3(l)(l)。故可得热化学方程式:故可得热化学方程式:N N2 2(g g)+H+H2 2(g)NH(g)NH3 3(l)(l)H H=(=(a a-b b-c c)kJ/mol,)kJ/mol,扩大计量数后得到扩大计量数后
5、得到A A。答案答案 A 1.从宏观上分析,反应热的形成原因是反应从宏观上分析,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。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。由于热化学方程式是表示反应已完成的数量。由于H H与反应完成物质的量有关,所以方程式中化学式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前面的化学计量数必
6、须与H H相对应,如果化学计量相对应,如果化学计量数加倍,则数加倍,则H H也要加倍。当反应逆向进行时,其反也要加倍。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。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。的能量越高,其稳定性越差。白磷与氧可发生如下反应: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:已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P-P:a a kJ/mol、PO:b b kJ/mol、P O:c c kJ/mol、O
7、 O:d d kJ/mol。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H H,其中正确的是,其中正确的是 ()A.(6a a+5d d-4c c-12b b)kJ/molB.(4c c+12b b-6a a-5d d)kJ/molC.(4c c+12b b-4a a-5d d)kJ/molD.(4a a+5d d-4c c-12b b)kJ/mol解析解析 化学反应的实化学反应的实质质是旧键断裂是旧键断裂、新键形成,其新键形成,其中中旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成释放能量,反旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成释放能量,反应方程式应方程式P P4 4+5
8、O+5O2 2 P P4 4O O1010中中有有6 mol P-P6 mol P-P键和键和5 mol5 mol O O O O键断裂,同时生成键断裂,同时生成4 mol P O4 mol P O键和键和12 mol 12 mol P-OP-O键,因此键,因此H H=(6 6a a+5+5d d-4-4c c-12-12b b)kJ/mol kJ/mol。答案答案 A【例【例2】下列各组热化学方程式中,化学反应的下列各组热化学方程式中,化学反应的H H前者大于后者的是前者大于后者的是 ()C(s)+O2(g)CO2(g)H H1 C(s)+O2(g)CO(g)H H2 S(s)+O2(g)S
9、O2(g)H H3 S(g)+O2(g)SO2(g)H H4 H2(g)+O2(g)H2O(l)H H5 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H H6 CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H H7 CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)H H8考点二考点二 反应热的大小比较反应热的大小比较A.B.C.D.解析解析 由所给热化学方程式及由所给热化学方程式及H H的含的含义 义可以判断可以判断H H1 1H H4 4、H H5 5H H6 6、H H7 7H H8 8,故,故选 选C C。答案答案 C 1.描述概念时,无论是用汉字描述概念时,无论是用汉字“反应热反应热”、“焓变焓变
10、”表示或者用符号表示或者用符号H H表示,其后面所跟表示,其后面所跟数值须带数值须带“+”、“-”符号。符号。2.单位为单位为kJ/mol。符号、数值和单位三。符号、数值和单位三者缺一不可,是个整体。者缺一不可,是个整体。3.所带的所带的“+”、“-”符号均具有数学意义,参与大符号均具有数学意义,参与大小比较。小比较。4.当描述反应热中的某些具体类别,比如中和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,所以不带热、燃烧热等时,由于反应放热是确定的,所以不带“-”符号。符号。已知:(已知:(1)胆矾失水的热化学方程式为)胆矾失水的热化学方程式为CuSO4 5H2O
11、(s)CuSO4(s)+5H2O(l)H H=+Q Q1 kJ/mol(2)室温下,无水硫酸铜溶于水的热化学方程)室温下,无水硫酸铜溶于水的热化学方程 式为式为CuSO4(s)Cu2+(aq)+SO (a aq)H H=-Q Q2 kJ/mol(3)胆矾)胆矾(CuSO45H2O)溶于水时溶液温度降低。溶于水时溶液温度降低。则则Q Q1与与Q Q2的关系是(的关系是(Q Q1、Q Q2为正数)为正数)()A.Q Q1Q Q2 B.Q Q1=Q Q2C.Q Q10,kJ/mol0,因此因此,Q Q1 1 Q Q2 2。2-2-4 4答案答案 A【例【例3】肼(肼(N2H4)是火箭发动机的一种燃料
12、,反)是火箭发动机的一种燃料,反 应时应时N2O4为氧化剂,生成为氧化剂,生成N2和和H2O(g)。已知:。已知:N2(g)+2O2(g)N2O4(g)H H=+8.7 kJ/mol(1)N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)H H=-534.7 kJ/mol(2)请写出肼跟请写出肼跟N2O4反应的热化学反应方程式反应的热化学反应方程式:。考点三考点三 热化学方程式的书写与盖斯定律的应用热化学方程式的书写与盖斯定律的应用解析解析 由反应式(由反应式(1 1)和反应式()和反应式(2 2)可推断出肼)可推断出肼与与N N2 2O O4 4反应的热化学方程式的反应的热化学方程式的总总
13、反应式可由反应式可由(2 2)2-(1)2-(1)得出,得出,则 则它的反应热为它的反应热为-534.7-534.7 kJ/mol2-8.7 kJ/mol=-1 078.1 kJ/molkJ/mol2-8.7 kJ/mol=-1 078.1 kJ/mol。故反应式故反应式为为2N2N2 2H H4 4(g)+N(g)+N2 2O O4 4(g)3N(g)3N2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(g)O(g)H H=-1078.1 kJ/mol=-1078.1 kJ/mol答案答案 2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)H H=-1 078.1 kJ/mol 1.热化学方
14、程式的书写规则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)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。聚集状态,否则反应热无实际意义。(2)热化学方程式中的)热化学方程式中的H H值一定要与方程值一定要与方程式式中的计量系数成比例,且要注明正、负和单位。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)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最好还是写最简整数,以免计算时造成不必要的麻烦。麻烦。(4
15、)一般来说热化学方程式必须注明反应条件,)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如不注明反应的温度和压强,则应将温度和压强分别视为视为25和和1.01105 Pa。2.利用盖斯定律进行利用盖斯定律进行H H计算时的注意事项计算时的注意事项 (1)合理进行方程式的叠加)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以某一化学计量数时,各物质前的化学计量数
16、和H H需同乘以该化学计量数。需同乘以该化学计量数。(2)“H H”在进行加、减、乘等运算时,一定要在进行加、减、乘等运算时,一定要注意其符号的改变,即注意其符号的改变,即H H的运算包括数值和符号的的运算包括数值和符号的双重运算。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 可根据盖斯提出的可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分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几步完成,这个总过程的热效应是相同的”观点来观点来 计
17、算反应热。已知:计算反应热。已知:P4(s,白磷)白磷)+5O2(g)P4O10(s)H H1=-2 983.2 kJ/mol P(s,红磷红磷)+O2(g)P4O10(s)H H2=-738.5 kJ/mol 则白磷转化为红磷的热化学方程式为则白磷转化为红磷的热化学方程式为 。相同状况下,能量状态较低的是相同状况下,能量状态较低的是 ;白磷的;白磷的稳定性比红磷稳定性比红磷 (填(填“高高”或或“低低”)。)。解析解析 依 依题意求:题意求:(s,(s,白磷白磷)4P(s,)4P(s,红磷红磷)H H=?可设计如下反应过程:可设计如下反应过程:P P4 4(s,s,白磷)白磷)P P4 4O
18、 O1010(s s)4P(s,4P(s,红磷红磷););并把反应(并把反应(2 2)改写成:)改写成:P P4 4O O1010(s s)4P(s,4P(s,红磷红磷)+5O)+5O2 2(g g)H H3 3=-4=-4H H2 2,据盖斯定律有据盖斯定律有H H=H H1 1+(-4-4H H2 2)=(-2983.2-2983.2+4738.5+4738.5)kJ/mol=-29.2 kJ/mol,kJ/mol=-29.2 kJ/mol,即即P P4 4(s,(s,白磷白磷)4P)4P(s,s,红磷)红磷)H H=-29.2 kJ/mol=-29.2 kJ/mol。白磷转化为红白磷转化
19、为红磷是放热反应,稳定性比红磷低(能量磷是放热反应,稳定性比红磷低(能量越 越低低越 越稳定)稳定)。答案答案 P4(s,白磷)白磷)4P(s,红磷)红磷)H H=-29.2 kJ/mol 红磷红磷 低低考点四考点四 燃烧热、中和热、反应热的关系燃烧热、中和热、反应热的关系【例【例4】(1)在)在101 kPa时,时,H2在在1.00 mol O2中中 完全燃烧生成完全燃烧生成2.00 mol液态液态H2O,放出,放出571.6 kJ 的热量,的热量,H2的燃烧热为的燃烧热为 ,表示,表示H2燃烧热燃烧热 的热化学方程式为的热化学方程式为 。(2)1.00 L 1.00 mol/L H2SO4
20、溶液与溶液与2.00 L 1.00 mol/L NaOH溶液完全反应,放出溶液完全反应,放出114.6 kJ 的热量,该反应的中和热为的热量,该反应的中和热为 ,表示其中,表示其中 和热的热化学方程式为和热的热化学方程式为 。解析解析 (1 1)H H2 2的燃烧热应以燃烧的燃烧热应以燃烧1 mol H1 mol H2 2为标准,当为标准,当H H2 2完全燃烧生成完全燃烧生成2.00 mol H2.00 mol H2 2O O时时,需燃烧需燃烧2.00 mol H2.00 mol H2 2。故故H H2 2的燃烧热为的燃烧热为 =285.8 kJ/mol =285.8 kJ/mol。(2)(
21、2)中中和热和热以生成以生成1 1 mol Hmol H2 2O O为标准,而为标准,而1.00 mol/L H1.00 mol/L H2 2SOSO4 4溶溶液与液与2.00 L 1.00 2.00 L 1.00 mol/L NaOHmol/L NaOH溶溶液液反应生成反应生成2 mol H2 mol H2 2O,O,故该反应的故该反应的中中和热和热为为 =57.3 kJ/mol =57.3 kJ/mol。书写表示燃烧热书写表示燃烧热与中与中和热的热化学和热的热化学方程式时,必须体现燃烧热方程式时,必须体现燃烧热与中与中和热的研究标准和热的研究标准。答案答案 (1)285.8 kJ/mol
22、H2(g)+O2(g)H2O(l)H H=-285.8 kJ/mol (2)57.3 kJ/mol H2SO4(aq)+NaOH(aq)Na2SO4(aq)+H2O(l)H H=-57.3 kJ/mol 燃烧热、中和热、反应热三者之间的关系燃烧热、中和热、反应热三者之间的关系 弄清燃烧热的含义:在弄清燃烧热的含义:在101 kPa时,时,1 mol物物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫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:该物质的燃烧热,例如:C(s)+O2(g)CO2(g)H H=-393.5 kJ/mol,碳的燃烧热是,碳的燃烧热是393.5 kJ/m
23、ol。弄清中和热的含义:中和热是在稀溶液中,强弄清中和热的含义:中和热是在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成酸与强碱发生中和反应生成1 mol水时放出的热量,水时放出的热量,中和热为中和热为57.3 kJ/mol,反应热为反应热为H H=-57.3 kJ/mol。反应热随反应物的物质的量的变化而变化,一个反应热随反应物的物质的量的变化而变化,一个“可逆的可逆的”化学反应,它的正反应和逆反应的焓变大化学反应,它的正反应和逆反应的焓变大小相等、符号相反。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,并且都是定值,反应热既有正值(正号不是正值
24、,并且都是定值,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。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下列关于热化学反应的描述中正确的是 ()A.HCl和和NaOH反应的中和热反应的中和热H H=-57.3 kJ/mol,则则H2SO4和和Ca(OH)2反应的中和热反应的中和热H H=2 (-57.3)kJ/mol B.CO(g)的燃烧热是的燃烧热是283.0 kJ/mol,则则2CO2(g)2CO(g)+O2(g)反应的反应的H H=2283.0
25、kJ/molC.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D.1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热 量是甲烷的燃烧热量是甲烷的燃烧热解析解析 中中和热是以生成和热是以生成1 mol H1 mol H2 2O O作作为标准的,因此为标准的,因此A A不不正正确;燃烧热是确;燃烧热是指指1 mol1 mol燃料完全燃烧生成稳定氧燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,因此化物所放出的热量,因此B B正正确,确,D D不不正正确;有些反确;有些反应需加热才能发生,但却是放热反应,例如燃料的应需加热才能发生,但却是放热反应
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