myh上课--第一章化学反应及能量第一节焓变-反应热

引言复习回忆我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有能量变化热能电能光能当能量变化以热能的形式表现时：化学反应放热反应吸热反应常见的放热反应：（1）所有燃烧反应（2）中和反应（3）大多数化合反应（例外C+CO2=CO)（4）活泼金属跟水或酸反应（5）物质的缓慢氧化常见的吸热反应：（1）大多数分解反应（2）铵盐与强碱晶体间的反应（3）以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。那么化学反应中能量到底怎样变化为什么有的反应会放出热量，有的需要吸收热量呢？一个确定的化学反应，在发生过程中，是吸收能量还是放出能量，取决于。反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。问题探究一（宏观角度）生成物反应物能量图1吸收热量放出热量反应过程中能量变化曲线图：生成物图2反应物能量问题探究二（微观角度）化学反应的本质是什么？化学键的断裂和形成旧键断裂需要能量，新键形成会能量。放出吸收化学反应中能量变化的原因旧键断裂吸收能量新键形成放出能量==679kJ/mol862kJ/mol679kJ/mol－862kJ/mol=－183kJ/mol反应物的键能总和生成物的键能总和反应热＝所以：一个化学反应是放热还是吸热取决于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一、反应热焓变1、定义：2、符号：△H3、单位：kJ·mol-1或kJ/mol在恒压的条件下，化学反应过程中所放出或吸收的热量称为反应的焓变。化学反应过程中放出或吸收的热量（或转换成相应的热量）叫做化学反应的反应热。①反应热描述的是化学反应前后的热量变化②反应热描述的是一定温度下的热量变化③任何化学反应都有反应热，表现为吸热反应或者放热反应注意中学阶段反应热与焓变是一致的化学反应都伴随能量的变化，所以可以将化学反应分为两类。分析反应热之前，先弄清楚两个概念：环境和体系放热反应：体系环境H△H0为“-”Q0吸热反应体系环境H△H0为“+”Q0[结论]△H和Q的角度不同，△H从体系的角度，Q从环境的角度放热反应：吸热反应：ΔH＜0或ΔH为“－”ΔH＞0或ΔH为“＋”放热反应物生成物能量反应过程△H＜0吸热反应物生成物能量反应过程△H＞04、规定：请同学们分析P3的能量变化图焓变与键能的关系式如何表达？5、焓变与键能的关系ΔH=反应物的键能总和生成物的键能总和–例1：1molC与1molH2O(g)反应生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H=kJ/mol。+131.5例2：拆开1molH－H键、1molN－H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2生成NH3的反应热为△H=，－92.0kJ/molΔH=生成物的总能量–反应物的总能量或放热反应吸热反应键能变化生成物总键能反应物总键能生成物总键能反应物总键能能量变化反应物的总能量.生成物的总能量反应物的总能量.生成物的总能量表现行式联系大于大于△H﹤0或△H为“－”小于小于△H﹥0或△H为“+”键能越大，物质能量越低，物质越稳定；反之键能越小，物质能量越高，越不稳定。小结：△H=H（生成物）-H（反应物）△H=反应物键能-生成物键能•能够表示化学反应热效应的化学方程式应怎样书写？下面我们来讨论和研究∶化学反应中为什么会有能量的变化？宏观：反应物和生成物所具有的能量不同.微观：旧的化学键断裂时所吸收的能量与新的化学键形成时所放出的能量不同.键能与H的关系：键能越大，能量（焓H）越低，物质越稳定。二、热化学方程式什么是热化学方程式？表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫做热化学方程式。我们认识了反应热，那么能否用化学方程式表示化学反应热？【交流与讨论】：二、热化学方程式.能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式.观察以上热化学方程式，分析其与普通的化学方程式有何不同？H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)=-184.6kJ/molHCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)=-890.3kJ/molHNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)=-57.3kJ/molHH2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol1.热化学方程式：包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可.普通方程式：只包含物质变化一个部分.物质变化能量变化2.热化学方程式：需注明各物质的状态.用g、l、s、aq分别代表气态、液态、固态、水溶液。普通方程式：不需注明物质的状态.H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)==H2O(l)△H=－285.8kJ/mol12H2O(g)==H2O(l)△H=－44kJ/mol对于同物质的不同状态而言，焓H不相同，H气H液H固，所以不同状态的转化也会有能量的变化3.热化学方程式：系数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数.当系数加倍时，△H也要加倍普通方程式中：系数可以表示分子数目，也表示物质的量。只能为整数，不能为分数.2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)△H=－571.6kJ/molH2(g)+O2(g)==H2O(l)△H=－285.8kJ/mol12★书写热化学方程式的注意事项1、化学方程的右边必须写上△H，并用“空格”隔开，△H：吸热用“+”，放热用：“－”，单位是kJ/mol2、热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于常温常压下（25℃101kPa）时进行的反应可不注明。普通化学方程式不需注明温度和压强。3、热化学方程式需注明各物质的聚集状态（s、l、g、aq）。普通化学方程式除了某些情况需注明“↑”“↓”，一般不需注明物质的状态。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol12H2(g)+O2(g)==H2O(l)△H=－285.8kJ/mol124、热化学方程式中化学计量系数表示各物质的物质的量，可为整数或分数。普通化学方程式中化学计量系数宏观上表示各物质的物质的量，微观上表示原子、分子数目，只能为整数，不能为分数。H2(g)+O2(g)==H2O(g)△H=－241.8kJ/mol122H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H=－483.6kJ/mol★△H的单位“kJ/mol”中的“mol”是指定的每mol反应。因此△H与方程式中的化学计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量系数不同时，其△H不同。热化学方程式表示的意义1、质：物质→反应物和生成物的种类、聚集状态2、量：物质的量→反应中各物质的物质的量3、能：能量→反应中放出或吸收的热量。质、量、能1、写出下列反应的热化学方程式（１）当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl，放出184.6KJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)∆H=-184.6KJ/mol巩固练习而这些书写也是对的！！！实践活动中和反应的反应热的测定H+(aq)+OH－(aq)=H2O(l)；=-57.3kJ/molH概念：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量。研究条件：稀溶液反应物：强酸与强碱生成物：1mol水放出的热量：57.3kJ/mol注：强酸与弱碱反应，强碱与弱酸、弱酸和弱碱反应生成1molH2O放出的热小于57.3KJ/mol中和热：理由：实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因弱酸弱碱电离吸热，会使测得中和热的数值偏低。［问题］1.中和热与反应热有什么联系？中和热是反应热的一种，中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol水时的反应热。能。取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，通过测定一些数据，从而计算出中和热。2.我们能否测定中和热呢？反应热的测量问题如何知道一定量的物质反应过程中的热量变化热量变化表现为温度变化，可以测定温度变化设计学生在设计基础上提出实验方案30思考讨论简易量热计实验名称：中和反应的反应热测定实验目的：测定强酸与强碱反应的反应热实验用品：大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）泡沫塑料、泡沫塑料板（中心有两个小孔）、量筒（50mL）两个、0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液、温度计、环形玻璃搅拌棒。实验报告。实验原理：Q=mcΔt①Q:中和反应放出的热量。m:反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。Δt：反应前后溶液温度的差值。Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）②V酸=V碱=50mL。ρ酸=ρ碱=1g/cm3c=4.18J/（g·℃）c酸=0.50mol/Lc碱=0.55mol/LQ=0.418（t2－t1）kJ③中和热的数学表达式：ΔH=－0.418m△t0.025kJ/mol实验步骤：⑴组装量热器在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如上图所示。用一个量筒最取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。⑵药品取用用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入表中。注意：a.实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。b.要使用同一支温度计.分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计（注意不要洒到外面）。立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入表中。⑶酸碱混合⑷数据处理⑸重复以上实验两次a.取三次测量所得数据的平均值作为计算依据；【思考】：如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显，怎么办？b.计算反应热：△H＝Q/n＝cm△t/n误差分析：（你所测得的数据是否为57.3kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因）①溶液的浓度不准确；②量取溶液的体积不准确；③量热计的隔热效果差；④混合酸、碱溶液时，动作缓慢导致实验误差；⑤测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差；⑥温度未到达最高点就停止观察温度计；⑦不做重复实验等。问题探究1、大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。问题探究2、为什么用50mL0.55mol/LNaOH进行上述实验？为了保证0.50mol·L－1的盐酸完全被NaOH中和，可以采用0.55mol·L－1NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。使测得的热量更加准确。3、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？问题探究因为该温度计还要用来测碱液的温度，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，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，而导致实验结果误差。4、酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？问题探究减少热量损失5、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？问题探究不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大。问题探究6、判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响？填变大变小或者不变。①大烧杯上没有盖硬纸板②用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行实验③用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液进行实验④实验中改用60mL0.50mol/L