第1節(jié)

化學反應的熱效應第1課時

化學反應的反應熱

內(nèi)能變化聯(lián)想質(zhì)疑

通常情況下，化學反應中能量的轉(zhuǎn)化主要是化學能與熱能之間的轉(zhuǎn)化?；瘜W反應幾乎都伴隨著熱能的釋放或吸收，而且在一定條件下，一個反應釋放或吸收的熱量是一定的。那么，應如何定量地描述一個化學反應釋放或吸收的熱能呢？用什么方法可以準確地測量一個化學反應釋放或吸收的熱量？通過理論方法能夠計算出化學反應釋放或吸收的熱量嗎？鋁粉與鐵的氧化物反應（放熱）氯化銨與氫氧化鈣的反應（吸熱）如何定量地描述一個化學反應釋放或吸收的熱能呢？問題一：一、化學反應的反應熱意義：定量地描述化學反應釋放或吸收的熱能定義：當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此溫度下的熱效應，簡稱反應熱

。符號：Q規(guī)定：Q＞0反應吸熱Q＜0反應放熱用什么方法可以獲得一個化學反應的反應熱呢？問題二：1.反應熱的數(shù)值可以通過實驗測得。2.反應熱的數(shù)值也可以通過理論計算求得。熱化學：用實驗方法和理論方法研究反應熱的化學分支。中和熱的測定蓋斯定律問題三：思考：如果知道體系的熱容，如何計算體系吸收或放出的熱量？熱容和比熱

在不發(fā)生化學反應和物質(zhì)聚集狀態(tài)變化的條件下,物質(zhì)吸收熱量，溫度升高時,溫度每升高1K所吸收的熱量稱為該物質(zhì)的熱容,用符號C表示。熱容的單位是J·K-1。

純物質(zhì)的熱容與其質(zhì)量成正比。單位質(zhì)量的物質(zhì)的熱容稱為該物質(zhì)的比熱容,簡稱比熱。比熱的單位是KJ·K-1·kg-1。常溫下,液態(tài)水的比熱為4.18KJ·K-1·kg-1。資料在線用什么方法可以準確地測量一個化學反應釋放或吸收的熱量呢？反應熱的實驗測定儀器和原理1.儀器2.原理量熱計Q=-C（T2-T1）表示體系的熱容（J·K-1）反應前體系熱力學溫度（K）反應后體系熱力學溫度（K）內(nèi)筒反應容器外筒保溫作用活動探究測定中和反應的反應熱1.向量熱計內(nèi)筒中加入1.0mol·L-1的鹽酸100mL，蓋上杯蓋，插入溫度計，勻速攪拌后記錄初始溫度T1。2.向250mL的燒杯中加入1.0mol·L-1NaOH溶液100mL，調(diào)節(jié)其溫度與量熱計中鹽酸的溫度相同。3.快速將燒杯中的堿液倒入量熱計中，蓋好杯蓋，勻速攪拌，記錄體系達到的最高溫度T2。4.近似認為溶液的比熱等于水的比熱，根據(jù)溶液溫度升高的數(shù)值計算此中和反應的反應熱。2.在實驗室中有玻璃攪拌器和金屬攪拌器,在進行測定反應熱的實驗時應選擇哪種攪拌器?

1.根據(jù)實驗原理分析，對實驗結(jié)果造成影響的主要因素是什么？在第三步操作中快速將燒杯總的鹽酸倒入量熱計的目的是什么？防止熱量散失交流研討應選用玻璃攪拌器。因為金屬是熱的良導體而玻璃不是,選用金屬攪拌器會增大反應過程中熱量的散失,造成實驗誤差。測定中和反應的反應熱實驗溶液溫度反應熱/JT1T2NaOH溶液與鹽酸反應KOH溶液與鹽酸反應NaOH溶液與硝酸反應T2-T1相同相同為什么三個反應的熱效應相同?交流研討2.所用溶液的體積相同，溶液中H＋和OH－的濃度相同，即H＋和OH－的量相同。1.反應的實質(zhì)相同：H++OHˉ==H2O3.反應溫度的變化值相同。三個反應的熱效應不完全相同，造成誤差的原因是什么?交流研討1.量取溶液的體積有誤差2.溫度計的讀數(shù)有誤。3.實驗過程中有液體灑在外面。4.混合酸、堿溶液時，動作緩慢，導致實驗誤差。5.隔熱操作不到位，致使實驗過程中熱量損失而導致誤差。6.測了酸后的溫度計未用水清洗便立即去測堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。知識擴展中和熱：在稀溶液中,強酸跟強堿發(fā)生中和反應生成1mol液態(tài)水時所釋放的熱量叫做中和熱。有11.2gKOH的稀溶液與1L0.1mol·L-1的H2SO4溶液反應,放出11.46kJ的熱量,則該反應的中和熱為

。遷移應用注意：1.必須是酸和堿的稀溶液，因為濃酸溶液和濃堿溶液在相互稀釋時會放熱．2.強酸和強堿的稀溶液反應才能保證H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)中和熱均57.3kJ·mol－1，而弱酸或弱堿在中和反應中由于電離吸收熱量，其中和熱小于57.3kJ·mol－1；3．以生成1mol液態(tài)水為基準。4.反應不可以生成沉淀（如Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4↓+2H2O)回顧思考化學反應能量變化的原因是什么？1.化學反應的實質(zhì)：舊化學鍵斷裂和新化學鍵的形成2.反應物和生成物所具有的能量不同舊化學鍵斷裂吸收能量＞新化學鍵的形成釋放能量

反應吸收能量舊化學鍵斷裂吸收能量＜新化學鍵的形成釋放能量

反應釋放能量反應物總能量＞生成物總能量

反應釋放能量反應物總能量＜生成物總能量

反應吸收能量內(nèi)能二、化學反應的內(nèi)能變化與焓變1.化學反應的內(nèi)能變化內(nèi)能：體系內(nèi)所含各種微觀粒子的能量總和影響因素：物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)、溫度、壓強符號：U內(nèi)能變化：△U=U(反應產(chǎn)物)-U(反應物)反應產(chǎn)物的內(nèi)能反應物的內(nèi)能問題四：物質(zhì)內(nèi)能與哪些因素有關？內(nèi)能變化與能量變化什么關系？U(反應產(chǎn)物)＞U(反應物)反應吸收能量U(反應產(chǎn)物)＜U（反應物）

反應釋放能量內(nèi)能變化與反應熱是否相同？有什么關系？問題五：體系與環(huán)境之間的能量交換

體系和環(huán)境之間能量的交換有兩種形式:熱和功。由于體系和環(huán)境的溫度不同而在體系和環(huán)境之間交換的能量稱為熱,用符號Q表示;并且約定,體系吸熱時Q取正值,體系放熱時Q取負值。除熱能外,體系與環(huán)境之間交換的其他形式的能(如電能、光能、機械能等)都稱為功,用符號W表示;并且約定,環(huán)境對體系做功時W取正值,體系對環(huán)境做功時W取負值。

在一定的環(huán)境壓強下,當體系的體積發(fā)生變化時,環(huán)境對體系(或體系對環(huán)境)做的功稱為體積功。知識支持內(nèi)能變化與反應熱的關系化學反應體系與環(huán)境間能量交換的形式熱：功:因溫度不同而傳遞的能量符號：Q

單位：KJ或J除熱以外的其他能量形式符號：W

單位：KJ或J△U=Q+W結(jié)論：根據(jù)能量守恒定律，化學反應中內(nèi)能的變化等于反應熱和功的加和。體積功、電功等

若反應過程中體系沒有做功，既W=0時，化學反應的反應熱（Q）等于化學反應前后體系內(nèi)能變化（△U）

△U=QU(反應產(chǎn)物)＞U(反應物)反應吸熱

Q＞0U(反應產(chǎn)物)＜U(反應物)反應放熱

Q＜0課堂小結(jié)反應熱Q內(nèi)能變化△U體系沒有做功Q＞0反應吸熱Q＜0反應放熱U(反應產(chǎn)物)＞U(反應物)U(反應產(chǎn)物)＜U(反應物)反應熱的測定：量熱計

Q=-C（T2-T1）

第1節(jié)

化學反應的熱效應第2課時

化學反應的焓變

在實驗室里或在生產(chǎn)中,化學反應大多是在壓強不變的條件下進行的,如在敞口容器中進行。由于大氣壓強通常變化很小,此時反應體系的壓強可以近似看作不變。

在反應前后壓強不變的條件下發(fā)生的化學反應稱為等壓反應。等壓反應問題一：

在等壓反應中,可能伴隨著反應體系體積的改變而有體積功存在,因此反應熱不一定等于反應體系內(nèi)能的變化。如何來描述等壓反應的反應熱？新的物理量——焓2.化學反應的焓變焓的符號：H焓的定義：H=U+PV影響因素：物質(zhì)的種類、數(shù)量、聚集狀態(tài)、體系溫度、體系壓強U為內(nèi)能，P為壓強，V為體積焓是一個與內(nèi)能有關的物理量焓變：反應產(chǎn)物的焓與反應物的焓之差，符號△H△H=H(反應產(chǎn)物)-H(反應物)焓的單位：J或KJ問題二：反應熱與焓變的關系？Q

p=△H代表等壓條件下化學反應的反應熱Q

p

在等壓反應中，如果反應中物質(zhì)的能量變化沒有與電能、光能等其他形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，則該反應的反應熱等于反應前后體系的焓的變化。當反應產(chǎn)物的焓大于反應物的焓時，ΔH

＞0，反應為吸熱反應。當反應產(chǎn)物的焓小于反應物的焓時，ΔH

＜0，反應為放熱反應。問題三：化學反應同時伴隨著物質(zhì)變化和能量變化，如何定量描述化學反應中的物質(zhì)變化和熱效應呢？熱化學方程式

H2(g)+O2(g)====H2O(l)ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-12H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-1下列方程式屬于熱化學方程式：與化學方程式相比，熱化學方程式有哪些不同？思考交流2.既能表明反應中的物質(zhì)變化，又能表明能量變化。2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-11.要標明物質(zhì)的狀態(tài)，方程式后注明能量變化。

H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)ΔH

(298K)

=-285.8kJ·mol-1歸納總結(jié)3.熱化學方程式含義：把一個化學反應中物質(zhì)的變化和反應的焓變同時表示出來的式子

H2(g)+O2(g)==H2O(l)ΔH

(298K)

=-285.8kJ·mol-1含義：1mol氫氣和0.5mol氧氣充分反應生成1mol液態(tài)水，放出285.5KJ熱量。說明：g、l和s分別表示物質(zhì)的狀態(tài)為氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)

aq表示物質(zhì)為水溶液中的溶質(zhì)

注明反應溫度熱化學方程式的意義不僅表明了化學反應中的物質(zhì)變化,還表明了能量變化,同時還表明了“物質(zhì)的量”與“能量”之間的關系。C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ·mol-1

物質(zhì)變化能量變化標明物質(zhì)狀態(tài)用“+”“—”表明吸熱或放熱熱化學方程式△H的單位中mol-1的含義

反應焓變單位中的mol-1是指每摩爾反應，即反應完成時參加反應的各物質(zhì)的物質(zhì)的量的數(shù)值與熱化學方程式中各物質(zhì)化學式前的系數(shù)相同。而不是指每摩爾某物質(zhì)。例如：H2(g)+1/2O2(g)====H2O(l)ΔH

(298K)

=-285.8kJ·mol-1表示298K時,1molH2(g)與0.5molO2(g)反應生成1molH2O(l),放出285.8kJ熱量。若將化學方程式寫成:

2H2(g)+O2(g)====2H2O(l)ΔH(298K)=-571.6kJ·mol-1則表示298K時,2molH2(g)與1molO2(g)反應生成2molH2O(l),放出571.6kJ熱量。質(zhì)疑H的單位為J或KJ，為什么熱化學方程式中△H的單位為kJ·mol-1？資料在線交流研討1.已知在298K時，由氫氣和氮氣反應生成1molNH3（g）放熱46.1KJ，請將下列化學方程式改寫成熱化學方程式。H2(g)+N2(g)=NH3(g)△H=-46.1KJ·mol-1△H=-92.2KJ·mol-1△H=+46.1KJ·mol-1結(jié)論：1.熱化學方程式中ΔH的值與方程式的系數(shù)成正比。2.可逆反應的正反應與逆反應的ΔH數(shù)值相同，符號相反。交流研討2.已知在298K時，由1molH2(g)和0.5molO2(g)反應生成1molH2O(l)放出285.8KJ熱量，生成1molH2O(g)放出241.8KJ熱量。請分析這兩種情況下反應熱為何不同，并分別寫出這兩種情況下反應的熱化學方程式。H2(g)+0.5O2(g)==H2O(l)ΔH

(298K)

=-285.8kJ·mol-1H2(g)+0.5O2(g)==H2O(g)ΔH

(298K)

=-241.8kJ·mol-1結(jié)論：熱化學方程式中ΔH的值與物質(zhì)狀態(tài)有關交流研討3.怎樣正確書寫熱化學方程式？應注意哪些問題？(1)在反應物和反應產(chǎn)物的化學式后面用括號注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，因為反應的焓變與各反應物和反應產(chǎn)物的聚集狀態(tài)有關。(2)ΔH的單位是J·mol-1或kJ·mol-1。(3)根據(jù)焓的性質(zhì)，若化學方程式中各物質(zhì)化學式前的系數(shù)加倍,則ΔH數(shù)值的絕對值也加倍;若反應逆向進行,則ΔH改變符號,但數(shù)值的絕對值不變。(4)指明反應的溫度和壓強。若不特別說明，反應溫度為298K，壓強為101KPa。遷移應用1.已知1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6kJ的熱量，判斷下列關于該反應的熱化學方程式是否正確。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

?H=-184.6kJ/mol2H2(g)+2Cl2(g)=4HCl(g)

?H=-369.2kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)

?H=-92.3kJ/mol1212√√√同一反應，熱化學方程式寫法可能不同，?H數(shù)值要與方程式系數(shù)對應2.沼氣的主要成分是甲烷。0.5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445kJ的熱量。則下列熱化學方程式中正確的是（

）A.2CH4(g)＋4O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH=+890kJ/molB.CH4＋2O2＝CO2＋H2OΔH=–890kJ/molC.CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=–890kJ/molD.1/2CH4(g)＋O2(g)＝1/2CO2(g)＋H2O(l)ΔH=–890kJ/molC狀態(tài)ΔH=–445kJ/mol判斷熱化學方程式的正誤的思路如下:(1)看各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否正確;(2)看ΔH的“+”“-”符號是否正確;(3)看反應熱的單位是否為kJ·mol-1;(4)看反應熱的數(shù)值與化學計量數(shù)是否對應。歸納總結(jié)課堂小結(jié)2.化學反應的焓變ΔH=H(反應產(chǎn)物)—H(反應物)=QpΔH

＞0，反應為吸熱反應;ΔH

＜0，反應為放熱反應。3.熱化學方程式C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ·mol-1

物質(zhì)變化能量變化第1節(jié)

化學反應的熱效應第3課時

反應焓變的計算聯(lián)想質(zhì)疑

如何得知碳單質(zhì)與氧氣生成CO這一反應的焓變呢？能否利用一些已知反應的焓變來計算其他反應的焓變呢？三.反應焓變的計算1.蓋斯定律內(nèi)容

一個化學反應無論是一步完成還是分幾步完成，反應熱都是一樣的。思考交流

所有化學反應的焓變都可以通過實驗進行測定嗎？例如碳和氧氣反應生成一氧化碳氣體的焓變，能否通過實驗進行測定？若不能進行測定你認為原因是什么？C燃燒時不可能完全生成CO，總有一部分CO2生成，因此這個反應的ΔH無法直接測得。存在問題1.化學反應不計其數(shù)，每一個反應在不同溫度下的反應焓變又不盡相同，通過實驗測定反應焓變工作量大；2.受反應條件的限制，有些反應的焓變很難直接測定。登山時上升的高度與登山路徑無關2.蓋斯定律的理解蓋斯定律的理解

在給定條件下，一個化學反應的焓變只取決于反應體系的始態(tài)和終態(tài)，與反應途徑無關。BΔHAΔH1ΔH2CΔH、ΔH1、ΔH2之間有何關系？ΔH=ΔH1+ΔH23.蓋斯定律的應用【例】已知在298K時下列反應焓變的實驗數(shù)據(jù)：(1)C(s，石墨)+O2(g)==CO2(g)

ΔH1=–393.5kJ·mol-1(2)CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)ΔH2=–283.0kJ·mol-1計算此溫度下C(s，石墨)+1/2O2(g)==CO(g)的反應焓變。

有些化學反應進行很慢或不易直接發(fā)生，很難直接測得這些反應的反應熱，可通過蓋斯定律獲得它們的反應熱數(shù)據(jù)。解：此反應分兩步進行：第一步：C(s，石墨)+O2(g)==CO2(g)

ΔH1=–393.5kJ·mol-1第二步：CO2(g)==CO(g)+1/2O2(g)ΔH2'=–ΔH2=+283.0kJ·mol-1將上述兩反應相加，得總反應為：C(s，石墨)+1/2O2(g)==CO(g)ΔH3=？根據(jù)蓋斯定律，總反應的ΔH3為兩步反應的ΔH之和，即：ΔH3=+ΔH1+ΔH2'

=–393.5kJ·mol-1+283.0kJ·mol-1=-110.5kJ·mol-1答：在298K時，反應C(s，石墨)+1/2O2(g)==CO(g)的ΔH為-110.5kJ·mol-1。C(s)+O2(g)CO2(g)CO(g)+1/2O2(g)

△H1△H3△H2’歸納總結(jié)

若一個化學反應的熱化學方程式可由另外幾個化學反應的熱化學方程式相加減而得到，則該化學反應的焓變即為另外幾個化學反應焓變的代數(shù)和。方法：1.分析給定反應與所求反應的物質(zhì)關系和焓變關系。2.將已知方程式進行變換、加和得到總反應的熱化學方程式。3.將焓變的數(shù)值根據(jù)關系進行加和計算出所求反應的焓變。已知下列反應的反應熱為⑴CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l)

ΔH1=-870.3kJ·mol-1⑵C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH2=-393.5kJ·mol-1⑶H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)ΔH3=-285.8kJ·mol-1試計算下述反應的反應熱：2C(s)+2H2(g)+O2(g)==CH3COOH(l)【解析】由題意可知2[(2)+(3)]－(1)即得目標方程式。即：ΔH=2[ΔH

2+ΔH3]－ΔH1ΔH

=2×[(-393.5kJ·mol-1)+(-285.8kJ·mol-1)]-(-870.3kJ·mol-1)=-488.3kJ·mol-1遷移應用聯(lián)想質(zhì)疑

人類的生活離不開能源，什么是能源？能源的利用存在哪些問題？如何合理利用能源？我國能源現(xiàn)狀1.能源總量豐富，人均能源可采儲量低2.能源結(jié)構不平衡、資源分布不均衡3.能源消費快速增長，能源利用率低，能源危機趨勢嚴重4.使用的主要能源煤為主，石油、天然氣為輔。思考：如何實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展？實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展措施開源：開發(fā)核能、風能、太陽能、氫能等新能源節(jié)流：加大節(jié)能減排的力度

提高能源利用效率交流研討1.燃料的合理利用和綜合利用是提高能源利用效率的重要途徑之一。人們通常會從哪些角度、依據(jù)什么標準來合理選擇燃料？燃燒釋放熱量的多少燃料的儲量燃料的開采、運輸燃料儲存的條件、價格燃料對生態(tài)環(huán)境的影響合理選擇燃料摩爾燃燒焓摩爾燃燒焓

在一定反應溫度和壓強條件下，1mol純物質(zhì)完全氧化為同溫下的指定產(chǎn)物時的焓變。并指定物質(zhì)中所含有的氮元素氧化為N2(g)、氫元素氧化為H2O(l)、碳元素氧化為CO2(g)。物質(zhì)化學式ΔH/（kJ·mol-1）石墨C(s)-393.5氫氣H2(g)-285.5一氧化碳CO(g)-283.0甲烷CH4(g)-893.0幾種物質(zhì)的摩爾燃燒焓交流研討2.請結(jié)合表中幾種物質(zhì)的摩爾燃燒焓數(shù)據(jù)，評價煤、天然氣、氫氣、一氧化碳作為燃料的優(yōu)缺點。（煤的燃燒焓可用石墨的燃燒焓粗略估計）燃料缺點優(yōu)點煤不可再生，污染嚴重，直接燃燒能量利用率低熱值穩(wěn)定，存儲量大價格便宜氫氣不易獲得熱值高，無污染一