2017版专题六 化学反应的热效应
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化学反应的热效应高考资网第1 化学反应与能量变化第1节化学反应的热效应学习目标1.了解化学反应中的能量变化2.了解反应热和焓变的涵义,并能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算3.能用热化学方程式表示化学能与热能的的相互转化关系,理解热化学反应方程式的意义。
*4了解标准摩尔生成焓的定义知识梳理1.通常情况下,化学反应中能量的变化主要是__________和__________之间的转化,几乎所有化学反应都伴随着________的释放和吸收。
2.反应热是指___________________________________________________________ __。
通常用_______表示。
反应吸热时,表示为__________;反应放热时,则表示为_____________。
3.反应热通常用___________测量,其计算公式Q= –(T1 – T2)中,表示_____________,T1、T2分别表示_______________________________________。
4.各取10 l•L-1的盐酸100L,并分别加入100L10l•L-1的NaH溶液、H溶液,测得的反应热_______(填“相同”或“不同”),原因是______________________________。
在实际操作中往往让酸或碱略过量,这样做的目的是______________________________。
.化学反应的反应热是因反应前后_______________不同而产生的。
用符号______的变化描述与反应热有关的能量变化。
对于在等压条下的化学反应,如果反应中物质的能量变化只转化成热能,而没有转化为电能、光能等其他形式的能,则该反应的反应热就等于__________________________。
反应完成时,反应产物的总焓_____(填“大于”或“小于”)反应物的总焓,该反应就是放热反应,否则就是吸热反应。
化学《化学反应的热效应》教案化学反应的热效应是化学反应中释放或吸收的热量。
它是由反应物之间的化学键的断裂和形成引起的,热效应的大小可以通过测定反应物和产物之间的温度变化来确定。
热效应在日常生活中有着广泛的应用,比如热电偶、火柴的燃烧以及化学反应的热效应测定等。
一、教学目标:1.了解化学反应的热效应的概念和意义;2.掌握热效应的计算方法;3.掌握测定热效应的实验方法和仪器设备的使用;4.培养学生的实验技能和分析思维能力。
二、教学重点:1.化学反应的热效应的概念和意义;2.热效应的计算方法;3.测定热效应的实验方法和仪器设备的使用。
三、教学难点:1.热效应的计算方法;2.测定热效应的实验方法。
四、教学内容和步骤:1.导入(5分钟)教师可以简要介绍化学反应的热效应的概念和意义,引发学生对热效应的思考。
2.理论讲解(20分钟)教师通过讲解化学反应的热效应的计算方法,引导学生理解热效应的概念和计算方法,并结合示意图进行讲解。
3.实验演示(30分钟)教师可以进行一个测定热效应的实验演示,比如测定镁带燃烧时的热效应。
通过演示,学生可以观察到反应物和产物之间的温度变化,从而了解热效应的测量方法和实验步骤。
4.分组实验(45分钟)将学生分成小组,每个小组进行一个测定热效应的实验。
可以选择不同的反应来进行实验,比如酸和碱的中和反应,或是金属和酸的反应等。
学生在实验中需要仔细测量反应物和产物的温度变化,然后计算热效应值。
5.实验报告(10分钟)学生需要根据实验结果撰写实验报告,报告中包括实验目的、实验步骤、实验数据的处理和分析以及实验结论等内容。
6.小结和课堂讨论(10分钟)教师对本节课的重点和难点进行总结,并与学生一起进行课堂讨论,解答学生的疑惑和问题。
五、教学辅助:1.教材和教具:化学教材、示意图、实验室用具等。
2.多媒体技术:可以通过多媒体技术展示热效应的计算方法和实验步骤。
六、教学评价:1.学生学习效果的评价:根据学生的实验报告和课堂表现进行评价,检查学生是否掌握了热效应的计算方法和测定方法。
化学反应的热效应化学反应中的热效应是指反应过程中产生或吸收的热量变化。
热效应的正负值可以判断反应是吸热反应还是放热反应,同时也可以揭示反应的能量转化规律。
本文将介绍热效应的概念、计算方法以及与化学反应的关系。
一、热效应的概念热效应指的是在化学反应中释放或者吸收的热量变化。
当一种化学物质转变为另一种化学物质时,会伴随着化学键的形成和断裂,能量的吸收或者释放。
这种能量转化的结果通常以热量的形式表现出来,称为热效应。
热效应可以分为放热反应和吸热反应。
放热反应是指在反应过程中,系统向其周围环境放出热量,即反应产生的热量为负值。
吸热反应则相反,系统从外界吸收热量,反应产生的热量为正值。
二、热效应的计算方法1. 反应焓变(ΔH)反应焓变(ΔH)是描述反应热效应最常用的指标之一。
反应焓变可以由热量变化计算得到,其单位常用焦耳(J)或者千焦(kJ)。
反应焓变的计算公式为:ΔH = H(产物) - H(反应物)其中ΔH为反应焓变,H(产物)为产物的焓值,H(反应物)为反应物的焓值。
2. 反应热(q)反应热(q)是指在恒定压力下,化学反应过程中释放或者吸收的热量。
反应热的计算公式为反应焓变与反应物质的摩尔量之间的关系:q = ΔH × n其中q为反应热,ΔH为反应焓变,n为反应物质的摩尔量。
三、热效应与化学反应热效应与化学反应密切相关,可以通过热效应的性质来分析化学反应的特点。
1. 利用热效应判断反应类型根据反应热的正负值,可以判断化学反应是放热反应还是吸热反应。
放热反应的反应热为负值,意味着反应释放能量,反应物质的化学键被释放出来的能量远大于产生的化学键,这种反应往往是自发进行的。
吸热反应的反应热为正值,意味着反应需要吸收能量,反应物质的化学键被产生的化学键所吸收的能量远大于释放的能量,这种反应往往需要外界提供能量才能进行。
2. 热效应与反应速率的关系热效应也会对反应速率产生影响。
放热反应会释放能量,使反应体系的温度升高,从而加快反应速率;而吸热反应则冷却反应体系,降低反应速率。
第1讲化学反应中的热效应[考纲要求] 1.了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。
2.了解化学能与热能的相互转化,了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3.了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重要作用。
考点一化学反应的焓变1.化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化:________变化和__________变化。
(2)化学反应中的两大守恒:________守恒和__________守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式:________、光能、电能等。
通常主要表现为________的变化。
2.焓变、反应热(1)定义:在________条件下进行的反应的____________。
(2)符号:________。
(3)单位:____________或____________。
3.吸热反应和放热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析,如图所示。
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析(3)反应热ΔH的基本计算公式ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和(4)常见放热反应①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属跟酸的置换反应;⑤物质的缓慢氧化。
(5)常见吸热反应①大多数分解反应;②盐的水解和弱电解质的电离;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;④碳和水蒸气、C和CO2的反应。
4.盖斯定律对于一个化学反应,无论是________完成,还是__________完成,其反应的焓变是________的。
如由A到B可以设计如下两个途径:途径一:A→B(ΔH)途径二:A→C→B(ΔH1+ΔH2)则焓变ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为ΔH= 。
1.同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧,哪一个放出的热量多,为什么?2.放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不反应,对吗?3.做实验时,不管吸热反应和放热反应都用到酒精灯,怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应?放热反应加热的目的是什么?4.某反应过程中体系的能量变化如图所示,下列说法错误的是( )A.反应过程可表示为B.E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差,称为正反应的活化能C.正反应的热效应为ΔH=E1-E2<0,所以正反应为放热反应D.此图中逆反应的热效应ΔH=E1-E2<0,所以逆反应为放热反应5.(2011·重庆理综,13)SF 6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S —F 键。
《化学反应的热效应》讲义一、引言在我们的日常生活和工业生产中,化学反应无处不在。
从燃烧燃料获取能量,到食物的消化和新陈代谢,再到各种化学制品的制造,化学反应都在发挥着重要的作用。
而在这些化学反应中,一个重要的概念就是热效应。
二、什么是化学反应的热效应化学反应的热效应,简单来说,就是在化学反应过程中吸收或者放出的热量。
当反应物转化为生成物时,由于化学键的断裂和形成,能量会发生变化,这种能量变化以热量的形式表现出来,就形成了热效应。
如果反应过程中释放出热量,使体系的温度升高,这样的反应被称为放热反应。
比如燃烧煤炭、甲烷等燃料,都是典型的放热反应。
相反,如果反应过程中吸收热量,使体系的温度降低,这样的反应就是吸热反应。
例如碳酸钙在高温下分解为氧化钙和二氧化碳,就是一个吸热反应。
三、热效应的测量为了准确地了解一个化学反应的热效应,我们需要进行测量。
测量化学反应热效应的常用仪器是量热计。
量热计的工作原理基于热量守恒定律。
它将反应发生在一个绝热的环境中,通过测量反应前后体系温度的变化,以及体系的热容等参数,就可以计算出反应放出或吸收的热量。
例如,在一个简单的实验中,我们可以将一定量的反应物放入量热计中,记录初始温度,然后让反应发生,待反应结束后,再次测量温度。
根据温度的变化、反应物的质量以及物质的比热容,就能够计算出反应的热效应。
四、热化学方程式为了方便表示化学反应的热效应,我们引入了热化学方程式。
热化学方程式不仅表示了化学反应中物质的变化,还标明了反应的热效应。
热化学方程式的书写有一定的规则。
首先,要注明反应物和生成物的状态,通常用“s”表示固体,“l”表示液体,“g”表示气体。
其次,要在方程式后面注明反应的焓变(即热效应)。
焓变的单位通常是千焦每摩尔(kJ/mol)。
例如,氢气和氧气反应生成液态水的热化学方程式可以写为:H₂(g) + 1/2O₂(g) = H₂O(l) ΔH =-2858 kJ/mol这个方程式表示,当 1 摩尔氢气和 05 摩尔氧气反应生成 1 摩尔液态水时,会放出 2858 千焦的热量。
1.(2016·江苏,8,2分)通过以下反应均可获取H2。
下列有关说法正确的是()①太阳光催化分解水制氢:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH1=571.6 kJ·mol-1②焦炭与水反应制氢:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2=131.3 kJ·mol-1③甲烷与水反应制氢:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH3=206.1 kJ·mol-1 A.反应①中电能转化为化学能B.反应②为放热反应C.反应③使用催化剂,ΔH3减小D.反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8 kJ·mol-11.D①中太阳能转化为化学能,A错误;②中ΔH2=131.3 kJ·mol-1,反应为吸热反应,B错误;使用催化剂不能改变反应的始终态,不能改变化学反应的焓变,C错误;根据盖斯定律:③-②得反应CH4(g)===C(s)+2H2(g)ΔH=74.8 kJ·mol-1,D正确。
2.(2014·重庆,6,6分)已知:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)ΔH=a kJ·mol-12C(s)+O2(g)===2CO(g)ΔH=-220 kJ·mol-1H—H、O===O和O—H键的键能分别为436、496和462 kJ·mol-1,则a为() A.-332 B.-118 C.+350 D.+1302.D定义C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)为反应①,2C(s)+O2(g)===2CO(g)为反应②。
利用“盖斯定律”,结合题中反应,反应②-反应①×2得:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=(-220-2a)kJ·mol-1,由题意得2E(H-H)+E(O===O)-4×E(H-O)=(-220-2a)kJ·mol-1,即2×436+496-4×462=-220-2a,解得a=+130。
3.(2013·北京,6,6分)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是()3.D A为太阳能转化为电能;B为化学能部分转化为电能;C为太阳能转化为热能;D为化学能转化为热能。
4.(2013·山东,12,4分)对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0,在其他条件不变的情况下()A.加入催化剂,改变了反应的途径,反应的ΔH也随之改变B.改变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变C.升高温度,反应速率加快,反应放出的热量不变D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变4.B对于给定的反应,反应的ΔH只受温度、压强的影响,温度、压强不变ΔH不变,故A错;升高温度,反应速率加快,平衡向吸热方向移动,反应放出的热量减少,C错;若在原电池中进行此反应,因化学能部分转化为电能,放出热量减少,D 错。
5.(2013·福建,11,6分)某科学家利用二氧化铈(CeO 2)在太阳能作用下将H 2O 、CO 2转变为H 2、CO 。
其过程如下:m CeO 2――→太阳能①(m -x )CeO 2·x Ce +x O 2(m -x )CeO 2·x Ce +x H 2O +x CO 2=====900 ℃②m CeO 2+x H 2+x CO下列说法不正确的是( )A .该过程中CeO 2没有消耗B .该过程实现了太阳能向化学能的转化C .下图中ΔH 1=ΔH 2+ΔH 3D .以CO 和O 2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO +4OH --2e -===CO 2-3+2H 2O5.C 由题意知CeO 2为该反应的催化剂,A 正确;将两反应叠加,得H 2O +CO 2=====太阳能CO +H 2+O 2,实现了太阳能向化学能的转化,B 正确;由图中箭头方向知:ΔH 1=-(ΔH 2+ΔH 3),C 错误;以CO 和O 2构成碱性燃料电池时,电极反应方程式分别为⎩⎨⎧负极:2CO +8OH --4e -===2CO 2-3+4H 2O正极:O 2+4e -+2H 2O===4OH -,D正确。
6.(2012·江苏,4,2分)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E 1表示正反应的活化能,E 2表示逆反应的活化能)。
下列有关叙述正确的是()A .该反应为放热反应B .催化剂能改变该反应的焓变C .催化剂能降低该反应的活化能D .逆反应的活化能大于正反应的活化能6.C H反应物<H生成物,为吸热反应,A错;催化剂可以降低反应的活化能但不能改变反应的焓变,B错,C对;由E2<E1知逆反应的活化能小,D错。
7.(2015·新课标Ⅱ,27,14分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。
利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3回答下列问题:(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:由此计算ΔH1=________kJ·mol-1;已知ΔH2=-58 kJ·mol-1,则ΔH3=______kJ·mol-1。
(2)反应①的化学平衡常数K表达式为________;图1中能正确反映平衡常数K 随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母),其判断理由是___________ _________________________________________________________。
(3)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。
α(CO)值随温度升高而________(填“增大”或“减小”),其原因是______________________;图2中的压强由大到小为________,其判断理由是__________________________。
7.【解析】 (1)反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值,则根据方程式CO(g)+2H 2(g)CH 3OH(g)可知ΔH 1=1 076 kJ·mol -1+2×436 kJ·mol -1-3×413 kJ·mol -1-343 kJ·mol -1-465 kJ·mol -1=-99 kJ·mol -1。
根据盖斯定律可知,②-①即可得到反应③,则ΔH 3=-58 kJ·mol -1+99 kJ 〃mol -1=+41 kJ 〃mol -1。
(2)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,则反应①的化学平衡常数表达式为K =c (CH 3OH )c (CO )〃c 2(H 2);正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,所以平衡常数减小,a 正确。
【答案】 (1)-99 +41(2)K =c (CH 3OH )c (CO )·c 2(H 2)[或K p =p (CH 3OH )p (CO )·p 2(H 2)] a 反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高而变小(3)减小 升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO 的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO 的量增大;总结果,随温度升高,CO 的转化率降低 p 3>p 2>p 1 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO 的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO 的量不受压强影响,故增大压强时,有利于CO 的转化率升高8.(2014·北京,26,14分)NH 3经一系列反应可以得到HNO 3和NH 4NO 3,如下图所示。
NH 3――→Ⅰ NO ――→Ⅱ NO 2――→Ⅲ HNO 3――→ⅣNH 4NO 3 (1)Ⅰ中,NH 3和O 2在催化剂作用下反应,其化学方程式是__________________。
(2)Ⅱ中,2NO(g)+O 2(g)2NO 2(g)。
在其他条件相同时,分别测得NO 的平衡转化率在不同压强(p 1、p 2)下随温度变化的曲线(如下图)。
①比较p 1、p 2的大小关系式:________。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________。
(3)Ⅲ中,降低温度,将NO 2(g)转化为N 2O 4(l),再制备浓硝酸。
①已知:2NO 2(g)N 2O 4(g) ΔH 12NO 2(g)N 2O 4(l) ΔH 2下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)________。
②N 2O 4与O 2、H 2O 化合的化学方程式是__________________________________。
(4)Ⅳ中,电解NO 制备NH 4NO 3,其工作原理如下图所示,为使电解产物全部转化为NH 4NO 3,需补充物质A 。
A 是________,说明理由:_____________________。
8.【解析】 (1)反应Ⅰ属于氨气的催化氧化,化学方程式为4NH 3+5O 2=====催化剂△4NO+6H 2O 。
(2)①反应Ⅱ为2NO(g)+O 2(g)2NO 2(g),同温下,压强越大,NO 的转化率越大,由图像可知p 1<p 2。
②温度升高,NO 转化率降低,该反应正反应是放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小。
(3)①降低温度,利于NO 2转化为N 2O 4,故ΔH 2<0;N 2O 4(g)能量高于N 2O 4(l)能量,由此判断A 正确。
②根据原子守恒可写出反应的化学方程式:2N 2O 4+O 2+2H 2O===4HNO 3。
(4)NO 在阳极发生氧化反应生成NO -3,电极反应为:NO +2H 2O -3e -===NO -3+4H +;NO 在阴极发生还原反应生成NH +4,电极反应为:NO +6H ++5e -===NH +4+H 2O ;总反应为8NO +7H 2O=====通电3NH +4+5NO -3+2H +,反应中生成硝酸,故需要通入氨气。
【答案】 (1)4NH 3+5O 2=====催化剂△4NO +6H 2O(2)①p 1<p 2 ②减小(3)①A ②2N 2O 4+O 2+2H 2O===4HNO 3(4)NH 3 根据反应:8NO +7H 2O=====通电3NH 4NO 3+2HNO 3,电解产生的HNO 3多(2015·北京,9,6分)最新报道:科学家首次用X 射线激光技术观察到CO与O 在催化剂表面形成化学键的过程。