第一单元 化学反应中的热效应优质课教案整理

化学反应的热效应

【学习目标】

1．了解反应热和焓变的含义，知道放热反应和吸热反应的概念。

2．理解能量变化实质，会根据键能估算反应热。

3．知道热化学方程式的概念，正确书写。

4．标准燃烧热和中和热的概念及相关计算。

【学习重点】

1．反应热和焓变的含义，热化学方程式的概念及正确书写。

2．标准燃烧热和中和热的概念及相关计算。

【学习过程】：

一

基本概念

1.体系：被研究的物质或空间系统称为体系

热力学体系可分为三种：

⑴敞开体系：体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。

⑵封闭体系：体系与环境之间有能量交换但没有

物质交换。在热力学中主要研究封闭体系。

⑶孤立体系：体系与环境之间既无能量交换，又无物质交换。

2.环境：体系以外的、与体系有联系的其他部分称为环境。体系和环境之间可以有明显的界面即真实的界面，也可以是假想的界面

3. 状态：由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的存在形式称为体系的状态。

4. 状态函数：借以确定体系状态的物理量。如：标准状态的P、

T、

V、

n。

5.热力学第一定律

【例1】某过程中，体系吸热

100 J，对环境做功20 J，求体系的内能改变量和环境的内能改变量。

二

热化学

㈠、化学反应的焓变

1．反应热

在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量称为反应热。

2．焓变

⑴在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量称为焓变

焓变

恒温、恒压条件下的反应热

⑵符号：△H

单位：kJ/mol ⑶焓变研究的是反应体系能量的变化：

放热反应:反应物总能量＞生成物总能量

△H ＜0 吸热反应:反应物总能量＜生成物总能量

△H ＞0 3．热化学方程式

1

⑴表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式

⑵热化学方程式的书写原则

①标明反应的温度和压强

(如在25℃、101kPa下进行的反应，可不注明).

②注明状态

（固体

s

液体

l

气体

g

溶液

aq）

③标明△H

（

△H

符号+数值+单位）

【例2】热化学方程式C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

△H ＝+131.3kJ/mol表示

A．碳和水反应吸收131.3kJ能量

B．1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3kJ热量

C．1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，并吸热

131.3kJ D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.1kJ

㈡、有关焓变（反应热）的计算

化学反应总是伴随着能量变化的原因？

(1)微观角度

旧键的断裂

吸收能量

差值

△H 新键的形成

释放能量

以N2(g)＋O2(g)===2NO(g)反应的能量变化为例

【动画展示NO的形成过程】

视频

能量变化过程

反应中能量变化

化学键

1 mol A—B化学键

N—N O—O 吸收____kJ 共吸收_____ kJ 吸收___kJ 反应中能量变化

N—O 放出___ kJ 共放出____ kJ

2

结论

N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的反应热

－ΔH＝＋180 kJ·mol1

1、从该表你获得什么信息？

ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和

HHHH436 kJ/molClCl243kJ/mol+Cl+ClHClHCl

431 kJ/mol2、你能计算出该反应过程中能量的变化为多少吗？

(2)宏观角度

ΔH＝生成物的总能量

－反应物的总能量

⑶利用盖斯定律计算

盖斯定律：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。

△H＝△H1+△H2

－【例3】已知：H2(g)＋1/2O2(g) ＝

H2O(g)

ΔH2＝-241.8kJ·mol1

－－H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)ΔH1＝-285.8kJ·mol1H2O(g) ＝

H2O(l) ΔH3＝

kJ·mol1

【例4】

某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知：

N2(g)+2O2(g)==2NO2(g)△H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。

2N2H4(g)+ 2NO2(g)== 3N2(g)+4H2O(l)

△H= 2△H2 -△H1 =-1135.2kJ/mol

3

焓变计算的几种类型

1．根据反应体系物质的物质的量

:与△H之间的正比关系

2．根据反应的实质，利用键能计算

3．根据盖斯定律计算

三

几种热效应

1.燃烧热

在101.3kPa下1mol物质在纯氧中完全燃烧时所放出的热量，叫该物质的燃烧热。用符号△c HT表示，常用298K时的数据。完全燃烧的产物为指定产物为：C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)、N→N2(g)、Cl→HCl(aq)等

。

【例5】

已知下列热化学方程式：

－2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－483.6 kJ·mol1

－H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)

ΔH＝－241.8 kJ·mol1

－2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol1

则氢气的标准燃烧热ΔH是

(

) A．－483.6 kJ·mol－1

B．－241.8 kJ·mol－1 C．－571.6 kJ·mol－1

D．－285.8 kJ·mol－1 2.中和热

(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热(即所放出的热量)。

＋－(2)强酸、强碱稀溶液中和热的表示方法：

H(aq)＋OH(aq)===H2O(l) －

ΔH＝－57.3 kJ·mol1。

【例6】某学习小组设计以下实验，探究化学反应中的热效应，把试管放入盛有25 ℃的饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管向其中滴加5 mL盐酸。试回答下列问题：

(1)实验中观察到的现象是___________ ________________________________________________。

(2)产生上述现象的原因是__________________________。

(3)写出有关反应的离子方程式：____________________。

(4)由实验推知，MgCl2和H2的总能量_______ (填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和盐酸的总能量。

(5)如果将本题中“25 ℃的饱和石灰水”换成“20

℃碳酸饮

料”进行实验探究，实验中观察到的另一现象是________ ________________________________________________，

其原因是________________________________________。

答案

(1)试管中镁片逐渐溶解，并有气体产生，烧杯中石灰水变浑浊

(2)镁与稀盐酸反应是放热反应，该反应放出的热量使石灰水温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小，故变浑浊

＋＋(3)Mg＋2H===Mg2＋H2↑

(4)小于

4

(5)烧杯中液体放出气泡的速率逐渐加快

气体的溶解度随着温度的升高而减小

【课后习题】：

1.根据盖斯定律和下列数据，计算反应①的△rH298值：

C(石墨) + 1O2(g) = CO(g)

△rH298

①

2C(石墨) + O2(g) = CO2(g)

△rH298= 393.5 kJ/mol

②

CO(g) + 1O2(g) = CO2(g)

△rH298= 283kJ/mol

③

2－2C(石墨)+O2(g)=2CO(g) △rH298=-221 kJ·mol1

2.已知：CH4(g) + 2O2(g) = CO(g) + 2H2O(l) △rH1；2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) △rH2；2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △rH3。常温下，取体积比为4︰1的甲烷和氢气的混合气体11.2 L （已折合成标准状态），经完全燃烧后恢复至常温，则放出热量为多少？

0.4 △rH1+ 0.05 △rH3

3.由N2和H2合成1 mol NH3时可放出46.2 kJ的热量。从手册上查出N≡N键的键能是948.9 －－kJ·mol1，H—H键的键能是436.0 kJ·mol1，试计算N—H键的键能是多少？

－391.5 kJ·mol1

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