第21講化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

1、第21講化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)(建議2課時完成)考試目標(biāo)(1) 了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。(2) 了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。(3) 了解熱化學(xué)方程式的含義，能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計(jì)算。(4) 了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。要點(diǎn)精析一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱當(dāng)一個化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時，反應(yīng)釋放或吸收的熱量稱為此反應(yīng)在該溫度下的反應(yīng)熱。反應(yīng)熱的單位是kJ/mol，反應(yīng)熱的大小與參加反應(yīng)的物質(zhì)的多少有關(guān)，也與參加反應(yīng)的物質(zhì)狀態(tài)和生成物狀態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。1化學(xué)反應(yīng)中能量變

2、化的原因及主要表現(xiàn)形式?；瘜W(xué)反應(yīng)通常都伴隨著能量的變化：化學(xué)反應(yīng)中，由于反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏倪^程中，經(jīng)歷了舊化學(xué)鍵斷裂和新化學(xué)鍵的形成過程，破壞舊鍵需要吸收能量；而形成新鍵則要釋放能量，因此，化學(xué)反應(yīng)通常都伴隨著能量的變化?；瘜W(xué)反應(yīng)發(fā)生能量變化的原因：化學(xué)反應(yīng)中有新物質(zhì)生成，由于生成物具有的總能量與反應(yīng)物具有的總能量不同，這就是化學(xué)反應(yīng)發(fā)生能量變化的原因?；瘜W(xué)反應(yīng)中能量變化的主要表現(xiàn)形式：化學(xué)能與熱能之間的轉(zhuǎn)化。2反應(yīng)熱及熱效應(yīng)的分類：反應(yīng)熱的分類：根據(jù)反應(yīng)類型和研究對象的不同，反應(yīng)熱可分為生成熱、分解熱、中和熱.燃燒熱、溶解熱等。 中和熱：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時所

3、放出的熱量。 燃燒熱：是指在25C.101kPa下，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量。熱效應(yīng)的分類：分為吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的比較類型比較'、吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)定義吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)放出熱量的化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)總能量關(guān)系刀E反應(yīng)物）v刀E生成物）刀E反應(yīng)物）刀E生成物）總鍵能關(guān)系反應(yīng)物的總鍵能生成物的總鍵能反應(yīng)物的總鍵能V生成物的總鍵能表示方法Q>0QV0能量生成物的能量3能j量反應(yīng)物的能量px*圖示吸收能量放出能量a反應(yīng)物的能量生成物的能量fc-反應(yīng)過程反應(yīng)過程反應(yīng)類型或?qū)嵗?所有的水解反應(yīng) 所有的電離反應(yīng) 大多數(shù)的分解反應(yīng) Ba（0H）28H2O

4、與NH4CI的反應(yīng) C+H2OCO+H2 所有的中和反應(yīng) 所有的燃燒反應(yīng) 大多數(shù)的化合反應(yīng) 絕大多數(shù)的置換反應(yīng)反應(yīng)熱的測量（了解） 儀器：量熱計(jì) 實(shí)驗(yàn)原理：Q=C（T2-T1）（C表示體系的熱容；Ti、T2分別表示反應(yīng)前和反應(yīng)后體系的熱力學(xué)溫度)二、化學(xué)反應(yīng)的焓變(只作一般性了解)1焓：焓是用來描述物質(zhì)所具有的能量的物理量，用符號H表示。2. 反應(yīng)焓變：生成物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差，用符號H表示。3. 反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系：反應(yīng)熱焓變含義化學(xué)反應(yīng)中釋放或吸收的熱量化學(xué)反應(yīng)中生成物總焓與反應(yīng)物總焓之差符號QH與能量變化的關(guān)系Q>0反應(yīng)吸收熱量Qv0反應(yīng)放出熱量 H>0反應(yīng)吸收熱量 H

5、V0反應(yīng)放出熱量二者的相互聯(lián)系在等壓條件下(即敞口容器中)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，如果反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能，而沒有轉(zhuǎn)化為電能、光能等其它形式的能，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱就等于反應(yīng)前后物質(zhì)的焓的改變，即Qp=H(Qp表示在壓強(qiáng)不變條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱)與鍵能的關(guān)系H=Qp=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能三、熱化學(xué)方程式1.熱化學(xué)方程式概念：表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學(xué)方程式，叫熱化學(xué)方程式、1熱化學(xué)方程式的含義：以反應(yīng)C(s,石墨)+Q(g)=CO2(s)H=-393.5kJmol為例，它表示1mol石墨固體與1molO2氣體完全化合生成1molCO2氣體時放出393.5kJ的熱量。(注意

6、：熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前邊的系數(shù)只表示物質(zhì)的量，所以可以是分?jǐn)?shù)。而不代表幾個分子或原子。H的單位kJmol-1是指反應(yīng)方程式中的物質(zhì)用“mol”來衡量時，所對應(yīng)的能量變化是多少kJ，并非特指“1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時，吸收或放出的熱量”。)書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意的幾點(diǎn)：表示焓變的數(shù)值H寫在方程式的右邊，吸熱反應(yīng)在數(shù)值前加“+”號，放熱反應(yīng)在數(shù)值前加“-”號，單位用kJmol-1表示。必須在各物質(zhì)的化學(xué)式后邊注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)或晶型。反應(yīng)系數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示分子數(shù)，因此系數(shù)可以是分?jǐn)?shù)，也不用最簡系數(shù)，但要注意焓變數(shù)值與相應(yīng)的方程式相配。如：2H2(g)+O2(g)=2出0(l)H=-571

7、.6kJmol-1H2(g)+1/202(g)=H2O(l)H=-285.8kJmol兩個式子都對，但意義不盡相同。-1需注明測定的溫度和壓強(qiáng)，若不注明則指25C.101kPa條件。2反應(yīng)熱（焓）的計(jì)算蓋斯定律:化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)的最初狀態(tài)和生成物的最終狀態(tài)有關(guān)，而與這個反應(yīng)的變化途徑無關(guān)。即對于一個化學(xué)反應(yīng),無論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)的熱效應(yīng)是一樣的。例：已知C（s,石墨）+O2（g）=CO2（g）Hi=-393.5kJmol-1-1CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）H2=-283.0kJmol求C（s,石墨）+1/2O2（g）=CO2）的H由蓋斯定律可得：H+H2=

8、H1所以H=比-h2=-393.5kJmol-1+283.0kJmol-1=-110.5kJmol-1根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算：例已知出©）+Cl2（g）=2HCI（g）,H=-184.6kJ/mol，求反應(yīng)HCl（g）=H2（g）+Cl2（g）的厶H?解：由熱化學(xué)方程式可知生成2molHCl氣體放出184.6kJ熱量，因此1molHCl氣體分解需吸收熱量184.6kJ-2=92.3kJ所以H=+92.3kJ/mol。由生成反應(yīng)的焓變計(jì)算：-1例298K時，Ca（s）+C（s,石墨）+3/2O2（g）=CaCO（s）比=-1206.8kJmol-1Ca（s）+1/2O2（g）=CaO（s

9、）出=-635.1kJmolC（s,石墨）+O2（g）=CO2（g）H3=-393.5kJmol-1計(jì)算CaCO（s）=CaO（s）+CO2（g）出=?解:由化學(xué)方程式+-可得反應(yīng)式CaCQs）=CaO（s）+CO2（g）-1-1-1所以H4=H2+H3-H1=-635.1kJmof-393.5kJmo-（-1206.8kJmo）=178.2kJmol-1（注:焓變的加減等換算要與方程式的加減等換算一致）反應(yīng)熱的大小比較： 同一反應(yīng)生成物狀態(tài)不同時A（氣）+B（氣）=C（氣）+Q1A（氣）+B（氣）=C（液）+Q因?yàn)镃（氣）tC（液）要放出熱量，所以Q>Q。 同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時S

10、（氣）+O2（氣）=SO2（氣）+Q1S（固）+O2（氣）=SO2（氣）+Q2因?yàn)镾（固）tS（氣）需吸收熱量，所以Q>Q。 兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比C個）+O2（氣）=CQ（氣）+Q1C（固）+1/2Q（氣）=CO（氣）+Q因Q是1molC完全燃燒放出的熱量，而Q是1molC不完全燃燒放出的熱量,所以Q1>Q2。四、能源的主要類型及其利用凡是能提供某種形式能量的物質(zhì)，或是物質(zhì)的運(yùn)動，統(tǒng)稱為能源。它是發(fā)展工農(nóng)業(yè).國防和科學(xué)技術(shù)以及提高人們生活水平等的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源通常是指煤、石油、天然氣等化石燃料以及各種火力、水力等發(fā)電手段；而氫能、太陽能、核電、風(fēng)能、地?zé)岬确Q為新能源。1化石燃料的利弊：目前使用最多的燃料是煤、石油、天然氣等，它們是由古代動植物的遺體在地層下，經(jīng)過一系列復(fù)雜漫長的變化而逐漸形成的。它們是一種非再生能源，所以稱為化石燃料。化石燃料的開發(fā)利用，保證人類社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步。但這些能源的開發(fā)利用也帶來了一些弊