第一单元全部化学反应的热效应精选文档.ppt
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1、第一单元全部化学第一单元全部化学反应的热效应反应的热效应本讲稿第一页,共九十七页第一单元化学反应中的热效应第一单元化学反应中的热效应化学反应的焓变化学反应的焓变本讲稿第二页,共九十七页一、化学反应的焓变一、化学反应的焓变1反应热反应热在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同时时,所所或或的热量。的热量。2焓变焓变在在的条件下,化学反应过程中的条件下,化学反应过程中或或的热量。符号的热量。符号,常用单位,常用单位。温度温度吸收吸收放出放出恒温、恒压恒温、恒压吸收吸收释放释放kJmol1H本讲稿第三页,共九十七页3H与吸热反应、放热反应的关系与吸热反应、
2、放热反应的关系(1)H0时,反应物的总能量时,反应物的总能量生生成成物物的的总总能能量量,反反应过程应过程热量,为吸热反应。热量,为吸热反应。(2)H0时,反应物的总能量时,反应物的总能量生生成成物物的的总总能能量量,反反应应过程过程 热量,为放热反应。热量,为放热反应。4化学键与化学反应中能量变化的关系化学键与化学反应中能量变化的关系发生化学反应时,断开反应物中的化学键要发生化学反应时,断开反应物中的化学键要能能量量,形成生成物中的化学键要形成生成物中的化学键要能量。能量。小于小于吸收吸收E(生成物生成物),反应放热,反应放热,H0;E(反应物反应物)0。四、焓变与物质能量及键能的关系四、焓
3、变与物质能量及键能的关系焓变与反应物和生成物的能量有何关系?焓变与反应物和生成物的能量有何关系?本讲稿第十六页,共九十七页一个化学反应是放热还是吸热的本质原因所有断键吸收的总能量与所有形所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小成新键放出的总能量的相对大小本讲稿第十七页,共九十七页观察下列示意图:观察下列示意图:1、从该图你获得什么信息?、从该图你获得什么信息?2、你能计算出该反应过程中能量的变化为多、你能计算出该反应过程中能量的变化为多少吗?少吗?本讲稿第十八页,共九十七页HH436kJ/mol436kJ/mol243kJ/mol243kJ/mol 431kJ/mol2 431
4、kJ/mol2 183kJ/mol183kJ/mol本讲稿第十九页,共九十七页(2)由键能求焓变的公式由键能求焓变的公式H反应物的键能总和生成物的键能总和反应物的键能总和生成物的键能总和反应物的键能总和反应物的键能总和生成物的键能总和,反应吸热,生成物的键能总和,反应吸热,H0;反应物的键能总和反应物的键能总和生成物的键能总和,反应放热,生成物的键能总和,反应放热,H0。本讲稿第二十页,共九十七页已知已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ,且氧气中,且氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热键完全断裂时吸收热量量496 kJ,水蒸气中,水蒸气中
5、1 mol HO键形成时放出热量键形成时放出热量463 kJ,则氢气中,则氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为键断裂时吸收热量为()A920 kJB557 kJC436 kJ D188 kJ例例本讲稿第二十一页,共九十七页【答案】【答案】C【规律方法】【规律方法】任何一个化学反应在发生物质变化任何一个化学反应在发生物质变化的同时必然存在能量的变化,化学反应中化学键的断裂的同时必然存在能量的变化,化学反应中化学键的断裂和形成是反应过程中有能量变化的本质原因。注意:每和形成是反应过程中有能量变化的本质原因。注意:每个个H2O分子中存在分子中存在2个个OH键。键。反应热反应热(H)反应物的键能总
6、和生成物的键能反应物的键能总和生成物的键能总和。总和。本讲稿第二十二页,共九十七页小结:小结:H=生成物总能量生成物总能量-反应物总能量反应物总能量H=反应物总键能反应物总键能-生成物总键能生成物总键能宏观宏观:微观微观:本讲稿第二十三页,共九十七页反应热的测量与计算本讲稿第二十四页,共九十七页在在稀稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1mol水水时的反应热叫做时的反应热叫做中和热中和热HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)H=-kJ/mol一、中和热:一、中和热:本讲稿第二十五页,共九十七页【思考】观察量热计的构造【思考】观察量热计
7、的构造1 1、量热计直接测得的数、量热计直接测得的数据是什么?是焓变的数值据是什么?是焓变的数值吗?吗?是体系温度的变化是体系温度的变化本讲稿第二十六页,共九十七页(1)用一个量筒量取用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L盐酸,倒入盐酸,倒入j简简易量热计中,测量盐酸的温度易量热计中,测量盐酸的温度(t1),(注意要把温度计上的酸用水冲洗干净注意要把温度计上的酸用水冲洗干净)。温度计上的酸为何要用水冲洗干净?冲洗后温度计上的酸为何要用水冲洗干净?冲洗后的溶液能否倒入小烧杯?为什么?的溶液能否倒入小烧杯?为什么?因为该温度计还要用来测碱液的温度,若不冲洗,因为该温度计还要用来测碱液的温度
8、,若不冲洗,温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失,温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失,故要冲洗干净;冲洗后的溶液不能倒入小烧杯,若故要冲洗干净;冲洗后的溶液不能倒入小烧杯,若倒入,会使总溶液的质量增加,而导致实验结果误倒入,会使总溶液的质量增加,而导致实验结果误差。差。1.1.实验步骤:实验步骤:二、反应热的测量本讲稿第二十七页,共九十七页(2)用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L NaOH溶液,并测量溶液,并测量NaOH溶液的温度溶液的温度(t2)(3)将量筒中的)将量筒中的NaOH溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中,溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计
9、中,立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒不断搅拌,观察温度计的温立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒不断搅拌,观察温度计的温度变化,准确读取并记录反应体系的最高温度度变化,准确读取并记录反应体系的最高温度(t3).酸、碱混合时,为何要把量筒中的酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOHNaOH溶液迅速入小溶液迅速入小烧杯而不能缓缓倒入?烧杯而不能缓缓倒入?.因为本实验的关键是测反应的反应热,若动作迟缓,因为本实验的关键是测反应的反应热,若动作迟缓,将会使热量损失而使误差增大。将会使热量损失而使误差增大。实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒?实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒?为什么?为什么?
10、不能。因为铜丝易导热,使热量损失较大不能。因为铜丝易导热,使热量损失较大本讲稿第二十八页,共九十七页(4)假设溶液的比热容与水的比热容相等,溶假设溶液的比热容与水的比热容相等,溶液的密度与水的密度相等,忽略量热计的比热,液的密度与水的密度相等,忽略量热计的比热,根据溶液温度升高的数值,计算该反应的反应根据溶液温度升高的数值,计算该反应的反应热并写出热化学方程式。可重复实验三次,取热并写出热化学方程式。可重复实验三次,取测量所得数据的平均值作为计算依据。测量所得数据的平均值作为计算依据。本讲稿第二十九页,共九十七页盐酸温度盐酸温度(t1)/氢氧化钠溶液温度氢氧化钠溶液温度(t2)/反应体系最高温
11、度反应体系最高温度(t3)/反应体系的温度变化反应体系的温度变化(t)=t3-/(t1+t2)2反应体系的质量反应体系的质量 m=(V酸酸酸酸V碱碱 碱碱)、)、g中和反应的反应热中和反应的反应热H=-C m t10-30.025KJmol-1本讲稿第三十页,共九十七页(5)如果用同样的方法测定氢氧化钾与盐)如果用同样的方法测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热,酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热,请预测其反应热是否相同,并设计实验方请预测其反应热是否相同,并设计实验方案加以验证。案加以验证。实验的结果相同,因为三个反应的本实验的结果相同,因为三个反应的本质一样,都是质一样,都是H
12、+OH-=H2O。本讲稿第三十一页,共九十七页在稀溶液中在稀溶液中,强酸与强碱的反应中和热都是强酸与强碱的反应中和热都是57.3kJmol-1H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3kJmol-1通过实验测得的数据普遍低于标准值,请分通过实验测得的数据普遍低于标准值,请分析原因,并提出减少实验误差的方案析原因,并提出减少实验误差的方案(如充分反应,减少热交换等如充分反应,减少热交换等)。本讲稿第三十二页,共九十七页可能的原因有:可能的原因有:误差分析:1.量取量取溶液的体积有误差(测量结果是按溶液的体积有误差(测量结果是按50 mL的酸、的酸、碱进行计算,若实际量取时,多于碱进行
13、计算,若实际量取时,多于50 mL或小于或小于50 mL 都会造成误差)都会造成误差)2.温度计温度计的读数有误。的读数有误。4.实验过程中有液体洒在外面。实验过程中有液体洒在外面。5.混合混合酸、碱酸、碱溶液时溶液时,动作缓慢,导致实验误差。,动作缓慢,导致实验误差。6.隔热隔热操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误 差。差。3.测了酸后的测了酸后的温度计温度计未用水清洗而立即去测碱的温度未用水清洗而立即去测碱的温度本讲稿第三十三页,共九十七页讨论下列问题讨论下列问题 1.若改用若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和100 mL
14、 0.50 mol/L的的NaOH溶液,所测中和热的数值是否约为本实溶液,所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?答案:否。答案:否。因中和热是指酸与碱发生中和反应因中和热是指酸与碱发生中和反应生成生成1 mol H2O时放出的热量,其数值与反应物的量的多少无时放出的热量,其数值与反应物的量的多少无关,关,故所测结果应基本和本次实验结果相同(若所有操故所测结果应基本和本次实验结果相同(若所有操作都准确无误,且无热量损失,则二者结果相同)。作都准确无误,且无热量损失,则二者结果相同)。与上述实验相比,所放出的热量与上述实验相比,所放
15、出的热量(填(填“相等相等”“不相等不相等”),所),所求中和热求中和热_(填(填“相等相等”“不相等不相等”),),不相等不相等相等相等 有人建议用有人建议用50mL0.55mol/LNaOH50mL0.55mol/LNaOH进行上述实验,进行上述实验,测得的中和热数值会更加准确。为什么?测得的中和热数值会更加准确。为什么?可以保证盐酸完全反应。使测得的热量更加准确可以保证盐酸完全反应。使测得的热量更加准确本讲稿第三十四页,共九十七页强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸与弱碱反应强酸与弱碱、强碱与弱酸、弱酸与弱碱反应生成生成1mol水时所放出的热量都小于水时所放出的热量都小于57.3kJ。由于电离过
16、程是吸热的由于电离过程是吸热的,而弱酸、弱碱而弱酸、弱碱都较难电离。都较难电离。2.本实验中若把本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的的盐酸盐酸改为改为50 mL 0.50 mol/L醋酸醋酸,所测结果是否会有所变化?为什么?,所测结果是否会有所变化?为什么?答案:会有所变化。因为醋酸为弱电解质,其电离时要吸答案:会有所变化。因为醋酸为弱电解质,其电离时要吸热,故将使测得结果偏小。热,故将使测得结果偏小。本讲稿第三十五页,共九十七页概念辨析概念辨析若将若将1L1mol/LNaOH1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、溶液中加入稀醋酸、稀稀硫硫酸、稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别酸
17、、稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为为HH1 1、HH2 2 、HH3 3 ;则三者的大小;则三者的大小关系为关系为 。HH1 1 H H3 3=H=H2 2 本讲稿第三十六页,共九十七页【过渡】通过实验测定化学反应的反应【过渡】通过实验测定化学反应的反应热是最直接的方法,但是,并不是所有热是最直接的方法,但是,并不是所有反应的反应热都能通过实验测定。反应的反应热都能通过实验测定。如如C(s)+1/2O2(g)CO(g)的反应热不能由实验测得,的反应热不能由实验测得,因为在反应中总会有因为在反应中总会有CO2生成生成本讲稿第三十七页,共九十七页HH1H2393.5kJ/mol(283.0_k
18、J/mol)110.5kJ/mol已知:已知:C(s)+O2(g)CO2(g)H1=393.5kJ/molCO(g)+1/2O2(g)CO2(g)H2=283.0kJ/mol求:求:C(s)+1/2O2(g)CO(g)的反应热的反应热本讲稿第三十八页,共九十七页二、盖斯定律盖斯定律表明:一个化学反应的焓变仅与盖斯定律表明:一个化学反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关,反应的起始状态和反应的最终状态有关,而与反应的途径无关。而与反应的途径无关。1 1、概念:一个化学反应,不论是一步、概念:一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应完成,还是分几步完成,其总的热效应是完
19、全相同的。是完全相同的。本讲稿第三十九页,共九十七页本讲稿第四十页,共九十七页如何理解盖斯定律?如何理解盖斯定律?H H、H H1 1、H H2 2之间有何关系?之间有何关系?H=H=H H1 1+H H2 2BH HAC CH H1 1H2本讲稿第四十一页,共九十七页已知下列两个热化学方程式:已知下列两个热化学方程式:(1)P4(s,白磷,白磷)5O2(g)=P4O10(s)H12983.2kJ/mol本讲稿第四十二页,共九十七页应用盖斯定律计算反应热时应注意哪些事项?应用盖斯定律计算反应热时应注意哪些事项?【提提示示】(1)热热化化学学方方程程式式同同乘乘以以某某一一个个数数时时,反反应应
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