(共25张PPT)
第一章
化学反应的热效应
第二节 反应热的计算
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 能进行有关反应热的简单计算。
2. 认识盖斯定律，能应用盖斯定律推理化学反应的反应热。
活 动 方 案
1. 25 ℃、101 kPa，乙烷和甲醇[CH3OH(l)]的燃烧热依次是1 559.8 kJ·mol－1、726.5 kJ·mol－1。分别写出乙烷和甲醇燃烧的热化学方程式。
【答案】 2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－3119.6 kJ·mol－1
2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 453 kJ·mol－1
活动一：学会有关反应热的简单计算
2. 一些化学键的键能数据如表所示。
已知反应CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF (g) ΔH＝－1940 kJ·mol－1，则C—H的键能是多少？
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol－1) a 489 565 155
【答案】 414 kJ·mol－1
3. 298 K、101 kPa时，将4.0 g硫粉在O2中完全燃烧生成SO2，放出37 kJ热量，计算S的燃烧热。
【答案】 296 kJ·mol－1
4. 已知：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1；
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.2 kJ·mol－1。
若要将1 t 碳酸钙煅烧成生石灰，理论上需用多少千克焦炭？
【答案】 54.34 kg
1. 某人要从山下的A点到达山顶B点，他从A点出发，可以历经不同的途径和不同的方式。你认为他有哪些可能的途径或方式？当他到达B点后所发生的势能变化是否相同？
活动二：认识并理解盖斯定律
【答案】 翻山越岭攀登而上或拾级蜿蜒而上或乘坐索道缆车直奔山顶。势能变化相同。
2. C(石墨)与O2(g)反应生成CO(g)、CO2(g)和H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)、H2O(l)的能量变化如图所示。实验测得ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1、ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1、ΔH5＝－44.0 kJ·mol－1、ΔH6＝－241.8 kJ·mol－1；科学家通过研究发现ΔH3＝－110.5 kJ·mol－1、ΔH4＝－285.8 kJ·mol－1。请你仔细分析ΔH1、ΔH2与ΔH3之间或ΔH4、ΔH5与ΔH6之间分别存在怎样的关系？
【答案】 ΔH3＝ΔH1－ΔH2或
ΔH1＝ΔH2＋ΔH3
ΔH4＝ΔH5＋ΔH6或
ΔH6＝ΔH4－ΔH5
3. 上面所发现的关系在科学上称为“盖斯定律”，请你用语言表述该定律的内容。
【答案】 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。或者说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，而与反应的途径无关。
1. 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) ΔH1＝＋68 kJ·mol－1；
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH2＝－534 kJ·mol－1。
请写出该次发射火箭时燃烧反应的热化学方程式。
【答案】 2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 136 kJ·mol－1
活动三：体会盖斯定律的应用
2. 已知：①C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1；
②C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－395.0 kJ·mol－1。
写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25 ℃、101 kPa时)，这个热化学方程式说明了什么？
【答案】 ①－②得：C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH＝＋1.5 kJ·mol－1
石墨的能量略低于金刚石的能量；石墨较金刚石要稳定，它不会自发变成金刚石。
3. 已知下列反应的反应热：
(1) CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－870.3 kJ·mol－1；
(2) C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1；
4. 已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(l)的燃烧热分别是－285.8 kJ·mol－1、－1 411.0 kJ·mol－1和－1 366.8 kJ·mol－1。计算由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的ΔH。
【答案】 －44.2 kJ·mol－1
课 堂 反 馈
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1.人体内葡萄糖的消耗可用下列热化学方程式表示：C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 800.6 kJ·mol－1，如果某人每天消耗12 540 kJ的热量，则他每天至少需摄入葡萄糖的质量为( )
A. 806 g B. 1 000 g
C. 1 250 g D. 15 000 g
【答案】 A
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【答案】 C
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3. (2023天水甘谷一中期末)已知：①2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ·mol－1；
②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1。
则制备水煤气的反应C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)的ΔH为 ( )
A. ＋262.6 kJ·mol－1 B. －131.3 kJ·mol－1
C. －352.3 kJ·mol－1 D. ＋131.3 kJ·mol－1
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【答案】 D
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4.已知热化学方程式：C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 ①；
C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2 ②；
C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH3＝＋1.9 kJ·mol－1 ③。
下列说法正确的是( )
A. 石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
B. 金刚石比石墨稳定
C. ΔH3＝ΔH1－ΔH2
D. ΔH1＞ΔH2
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【答案】 A
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6.把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 ①
途径Ⅱ：先制成水煤气：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH2>0 ②
再燃烧水煤气：
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0 ③
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0 ④
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请回答下列问题。
(1) 途径Ⅰ放出的热量理论上______(填“>”“<”或“＝”)途径Ⅱ放出的热量。
(2) ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是_____________________。
(3) 已知：
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1；
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566 kJ·mol－1；
③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g) ΔH3＝＋141 kJ·mol－1。
则TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH＝_________________。
＝
－80 kJ·mol－1
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第一章
化学反应的热效应
第一节 反应热
课题1 反应热和热化学方程式
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 了解化学反应的体系与环境，了解反应热和焓变的含义。
2. 能说出常见的能量转化形式并举例说明化学能与热能的相互转化。
3. 了解化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
4. 认识热化学方程式的意义，能正确书写热化学方程式。
活 动 方 案
1. 举例说明常见的放热反应和吸热反应，并说出放热反应和吸热反应中的能量转化形式。
活动一：回顾常见的放热反应与吸热反应，了解反应热及焓变
2. 在研究物质或反应的热量变化时，将研究的对象(物质或反应)看作一个体系，与体系相互影响的其他部分看作环境。内能是体系内物质所含各种能量的总和。
(1) 现有一只装有浓硫酸的烧杯敞口露置于空气中。如果把浓硫酸看成是研究的体系，那什么是环境？
【答案】 装浓硫酸的烧杯、空气是环境。
(2) 如何从反应物体系和生成物所含总能量(内能)的高低判断放热反应和吸热反应？
【答案】 反应物总能量高于生成物总能量的反应是放热反应；反应物总能量低于生成物总能量的反应是吸热反应。
3. 人们用反应热来定量描述化学反应过程中释放或吸收的热量。在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。焓(H)是与内能有关的物理量。等压条件下的反应热等于焓变(ΔH)。放热时体系焓减小ΔH＜0，吸热时体系焓增大ΔH＞0。下图为反应过程中物质能量的变化图，请在下图中标出ΔH＜0还是ΔH＞0。
【答案】 ΔH<0 ΔH>0
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的变化过程及其能量变化如图所示。
1. 从微观角度看H2(g)和Cl2(g)反应生成HCl(g)的过程是什么？
活动二：以氯化氢的化合为例，从化学键角度探究化学反应中的能量变化的原因
【答案】 从微观角度看，H2和Cl2需先断裂化学键变成H原子和Cl原子，后H原子和Cl原子形成新的化学键得到HCl分子。
2. 根据图中提供的键能数据，计算1 mol H2与1 mol Cl2作用生成2 mol HCl的热效应。
【答案】 断裂1 mol H—H键需吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl键需吸收243 kJ能量；形成1 mol H—Cl键会释放431 kJ能量。所以反应总体上会放出183 kJ的能量。
3. 从化学键的角度看，化学反应中能量变化的原因是什么？如何判断反应是放热反应还是吸热反应？
【答案】 从微观角度看，化学反应中能量变化的原因是断裂化学键所需的能量和形成化学键所放出的能量不相等。断裂化学键所需总能量(反应物键能总和)大的是吸热反应，形成化学键所需总能量(生成物键能总和)大的是放热反应。
1. 表示化学反应热效应的化学方程式称为热化学方程式。查阅25 ℃、101 kPa的条件下氢气燃烧的热化学方程式时，找到如下几种表示形式：
活动三：认识热化学方程式
(1) 热化学方程式与普通化学方程式的不同点有哪些？如何理解上述热化学方程式中ΔH大小各不相同。
【答案】 不同点：不仅表示了物质的变化，而且表示了能量变化；指明了反应时的温度和压强，不特别注明条件，即指25 ℃、1.01×105 Pa；一定要用括号注明各物质在反应时的聚集状态：用“s”表示固体、“l”表示液体、“g”表示气体；ΔH一定要标明“＋”或“－”，且要有单位。化学计量数的单位是“mol”，因此可以使用分数，同时ΔH要相应变化。当反应物和生成物调换时，反应热效应发生变化。
(2) 实验测得，1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)作用生成2 mol HCl(g)放出184.6 kJ的热量。写出该反应的热化学方程式。比较活动二第2题中依据键能分析得到的理论值，你能得出什么结论？
【答案】 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJ·mol－1
理论分析与实验结果非常接近，说明化学键的断裂和形成是化学反应中产生能量变化的原因。
2. 根据你的认识和理解，结合所给提示写出下列有关反应的热化学方程式。
(1) 1 mol CaCO3(s)分解生成CaO(s)和CO2(g)，吸收178.2 kJ热量。
【答案】 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.2 kJ·mol－1
(2) N2(g)与H2(g)反应生成1 mol NH3(g)，放出46.1 kJ热量。
(3) 1 g甲烷在空气中燃烧，恢复至常温下测得放出55.625 kJ热量。
【答案】 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1
(4) 红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。试回答下列问题。
①写出P和Cl2反应生成PCl3的热化学
方程式。
②写出PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式。
课 堂 反 馈
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1. 下列说法不正确的是( )
A. 化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化
B. 对于ΔH>0的反应，反应物的能量小于生成物的能量
C. 放热反应都不需要加热即能发生
D. 化学反应过程中的能量变化除了热能外，也可以是光能、电能等
【答案】 C
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2. (2023濮阳第一高级中学月考)下列反应属于吸热反应的是( )
A. 炭燃烧生成一氧化碳
B. 中和反应
C. 锌粒与稀硫酸反应制取H2
D. Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体反应
【答案】 D
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3. 下列物质间的反应，其能量变化符合下图的是( )
A. 由铝和盐酸制氢气
B. 灼热的炭与二氧化碳反应
C. 石灰石分解制生石灰
D. NH4Cl受热分解
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【答案】 A
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4. 在相同条件下，下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2。
则ΔH1与ΔH2比较正确的是( )
A. ΔH2>ΔH1 B. ΔH1>ΔH2
C. ΔH1＝ΔH2 D. 无法确定
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【答案】 B
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【答案】 B
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6. (2023上海宜川中学期中)已知H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A. 2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量
B. 1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
C. 在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量
D. 1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量
【答案】 C
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7. 根据下图所示能量变化，写出反应的热化学方程式并回答问题。
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(1) 反应过程①的热化学方程式：______________________________
_______________________。
(2) 反应过程②的热化学方程式：______________________________
________________________。
(3) Q与Q1的关系：Q______(填“>”“<”或“＝”)Q1。
1
A2(g)＋B2(g)===C(g)
ΔH＝－Q kJ·mol－1
C(g)===A2(g)＋B2(g)
ΔH＝＋Q1 kJ·mol－1
＝
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8. 0.1 mol氨气和一定量的氯化氢气体完全化合生成氯化铵固体，放出17.6 kJ热量，其热化学方程式是_________________________________
____________________________；1 mol CO还原适量Fe2O3固体生成Fe，放出8.2 kJ热量，其热化学方程式是________________________________
____________________________________。
1
NH3(g)＋HCl(g)=== NH4Cl(s)
ΔH＝－176 kJ·mol－1
3CO(g)＋Fe2O3 (s) === 2Fe(s)
＋3CO2 (g) ΔH＝－24.6 kJ·mol－1
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第一章
化学反应的热效应
第一节 反应热
课题2 燃烧热和中和反应反应热的测定
内容索引
学习目标
活动方案
课堂反馈
学 习 目 标
1. 认识反应热之一——燃烧热。
2. 学习中和反应反应热的测定方法。
活 动 方 案
1. 由于反应的情况不同，反应热可分为多种，例如燃烧热、中和热、溶解热等。下表所示是一些物质燃烧热：
活动一：认识一种反应热——燃烧热
物质 化学式(状态) 燃烧热/(kJ·mol－1) 物质 化学式(状态) 燃烧热/(kJ·mol－1)
石墨 C(s) －393.5 氢气 H2(g) －285.8
一氧化碳 CO(g) －283.0 甲烷 CH4(g) －890.3
甲醇 CH3OH(l) －726.5 乙醇 C2H5OH(l) －1 366.8
你能根据表中所给的数据写出相关物质燃烧的热化学方程式吗？如果不能，还缺少什么？
【答案】 不能，未指明燃烧热所得数值对应的可燃物的物质的量，也未指明生成物的种类和状态。如石墨燃烧成的是一氧化碳还是二氧化碳，水是液态还是气态。
2. 在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物[碳元素变为CO2(g)，氢元素变为H2O(l)，硫元素变为SO2(g)，氮元素变为N2(g)等]。写出石墨、氢气、乙醇燃烧的热化学方程式。
【答案】 C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1 366.8 kJ·mol－1
3. 氢气、甲烷、甲醇都可用作火箭燃料，等质量的氢气、甲烷、甲醇完全燃烧后，哪一种放出的热量最大？
【答案】 氢气
1. 将一杯装有热水的烧杯放置于空气中，热水的温度会发生什么样的变化，为什么？如何测定热水减少的热量？
【答案】 热水的温度会降低，因为环境温度低于热水的温度，热量会从热水传递给环境，所以热水温度降低。可以测定热水的质量m，初始温度t1和冷却后的温度t2，根据公式Q＝c·m·(t2－t1)可以测出热水减少的热量。
活动二：尝试测定反应热
2. 设计方案，尝试测定0.01 mol H2和0.005 mol O2反应的反应热。
【答案】 将0.01 mol H2和0.005 mol O2置于密闭铁质容器中，将铁质容器置入质量为m，初始温度为t1的水中。通过电火花使H2和O2完全反应，测量容器外水的最高温度，记为t2，根据公式Q＝c·m·(t2－t1)可以粗略测出反应热。
1. 现有50 mL 0.5 mol·L－1盐酸和50 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液，如果要测定两者发生中和反应的反应热，需要测量哪些数据？
提示：盐酸和NaOH溶液反应后放出的热量会使体系的温度升高，因为是稀溶液，所以，反应后溶液的比热近似等于水的比热。
【答案】 需要测量盐酸、NaOH溶液各自的质量或总质量，测定反应前溶液的温度和反应后溶液的最高温度。
活动三：测定中和反应的反应热
2. 按以下步骤，用简易量热计(如右图所示)测量盐酸和NaOH溶液反应的反应热。
步骤1：用量筒量取50 mL 0.5 mol·L－1的盐酸，倒入
量热计的内筒，盖上杯盖，用温度计测量盐酸的温度并
记录数据。将温度计洗干净、擦干备用。
步骤2：用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1的NaOH溶液，用温度计测量溶液温度并记录数据。
步骤3：打开杯盖，将NaOH溶液迅速倒入盐酸中，盖上杯盖，插入温度计，用玻璃搅拌器匀速搅拌，记录反应的最高温度。
步骤4：重复步骤1～3两次。
(1) 量热计采用了哪些措施为防止热量损失？
【答案】 在内筒外使用了隔热层，使用了杯盖，搅拌器使用的是玻璃材质。
(2) 根据记录数据计算反应的反应热。
【答案】 约为1.43 kJ
(3) 如果将中和热定义为稀的强酸和强碱反应生成1 mol H2O时放出的热量，则根据(2)的数据计算盐酸和NaOH溶液反应中和热的数值，并写出盐酸和NaOH溶液反应的热化学方程式。
【答案】 中和热ΔH＝(－1.43×40) kJ·mol－1＝－57.2 kJ·mol－1(准确值是－57.3 kJ·mol－1)
HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
(4) 能根据盐酸和NaOH溶液反应所得中和热的数值确定其他稀的强酸和强碱反应的中和热的数值吗，为什么？如果能，写出硫酸与NaOH溶液反应的热化学方程式。
课 堂 反 馈
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1.下列有关反应热及能量变化的说法正确的是( )
A. 不同物质的燃烧热数值均相等
B. 潮汐能、风能、太阳能属于不可再生能源
C. 放热反应不用加热可以自发进行，而吸热反应需加热才能进行
D. 从能量守恒的角度看，将水分解成氢气和氧气并放出能量是不可行的
【答案】 D
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2. 下列说法正确的是( )
A. 物质燃烧放出的热量是燃烧热
B. 1 mol C燃烧生成CO时放出的热量是C的燃烧热
C. 1 mol H2燃烧生成水蒸气时放出的热量是H2的燃烧热
D. 相同条件下，1 mol H2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1 mol H2O(l)放出的热量数值相等
【答案】 D
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【答案】 B
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4. 已知在25 ℃、101 kPa下，1 g液态C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ热量，能表示辛烷燃烧的热化学方程式是( )
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【答案】 B
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5.已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1；
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1。
现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)，使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应热为 3695 kJ。则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是( )
A. 1∶1 B. 1∶3
C. 1∶4 D. 2∶3
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【答案】 B
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6.为提高煤的燃烧效率，减少煤炭直接燃烧产生的污染，途径之一是将煤炭气化或液化。煤炭气化后得到的CO与H2在催化剂作用下反应
可生成甲醇，写出该反应的化学方程式：______________________。甲
醇的燃烧热是726.5 kJ·mol－1，写出甲醇燃烧的热化学方程式：
___________________________________________________________。
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7.城市使用的燃料大多是煤气、液化石油气。
(1) 煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。试写出制取水煤气的主要化学方程式：___________
_______________。
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C＋H2O(g)
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5
3
7
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7.9∶1
产生的热量大；H2来源丰
富；产物不污染环境
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