1.1.2热化学方程式 燃烧热ppt课件1
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1、第一章 化学反应的热效应 第一节 反应热 第2课时 热化学方程式 燃烧热 学习目标学习目标 1 认识热化学方程式表示的意义,理解热化学方程式的书写规则。 2能用热化学方程式表示反应中的能量变化,能运用反应焓变合理选择和利 用化学反应。 3理解燃烧热的概念,掌握有关燃烧热的计算。 核心素养核心素养 宏观宏观辨识与微观探析辨识与微观探析: 能从宏观与微观相结合的角度认识热化学方程式的意义及书写,能分析物质发 生化学变化与发生的能量转化间的定量关系。 证据证据推理与模型认知推理与模型认知: 能通过定性分析和定量计算掌握热化学方程式的书写及燃烧热的概念,并进行 相关的计算和判断。 情境素材 CCS 技
2、术是将工业和有关能源产业中所产生的 CO2进行捕捉与封存的技术,被认 为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。其中一种以天然气为燃料 的“燃烧前捕获系统”的简单流程图如图所示(部分条件及物质未标出)。 一一、热化学方程式热化学方程式 联想质疑联想质疑 情境探究 1CH4在催化剂作用下实现的第一步反应,也称为甲烷的不完全燃烧,1 g CH4 不完全燃烧时放出 2.21 kJ 的热量,你能写出该反应的热化学方程式吗? 提示: 甲烷不完全燃烧的化学方程式为 2CH4O2= 点燃 2CO4H2, 1 g CH4 的物质的量为 1 g 16 g mol 1 1 16 mol,则 2 mol CH
3、4 不完全燃烧放出的热量 为 2.21 kJ 16 270.72 kJ。因此,第一步反应的热化学方程式为 2CH4(g) O2(g)=2CO(g)4H2(g) H70.72 kJ mol 1。 提示:由图可知,1 mol CO(g)与 1 mol H2O(g)完全反应生成 1 mol CO2(g)和 1 mol H2(g),放出 41 kJ 的热量,故该反应的热化学方程式为 CO(g)H2O(g)=CO2(g) H2(g) H41 kJ mol 1。 2第二步中涉及的化学反应为 CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g),其反应过程的 能量变化如图所示: 你能写出该反应的热化学方程式吗?
4、3已知 H2燃烧的热化学方程式如下: H2(g)1 2 O2(g)=H2O(l) H1285.8 kJ mol 1 H2(g)1 2 O2(g)=H2O(g) H2241.8 kJ mol 1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H3571.6 kJ mol 1 仔细分析以上三个热化学方程式,解决以下两个问题: (1)为什么热化学方程式中必须注明各物质的状态? (2)同一反应不同的热化学方程式中的焓变(H)与化学计量数之间有何关系? 提示: 由热化学方程式、 可知, 均是 1 mol H2与 0.5 mol O2反应生成 1 mol H2O,但生成 H2O 的状态不同,反应放出的热量不同,
5、由此可知,反应放出(或 吸收)热量的多少与物质的状态密切相关。因此,书写热化学方程式时要注明 物质的状态。 提示:对比热化学方程式、可知,同一反应不同的热化学方程式中的 H 与 物质的化学计量数成正比,即 H32H12 (285.8)kJ mol 1 571.6 kJ mol 1。 (1)为什么热化学方程式中必须注明各物质的状态? (2)同一反应不同的热化学方程式中的焓变(H)与化学计量数之间有何关系? 1热化学方程式热化学方程式 (1)概念:表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。 (2)意义:表明了化学反应中的物质变化和能量变化。 如热化学方程式 H2(g)1 2 O2(g)=H2O(l)
6、 H(25 ,101 kPa)285.8 kJ mol 1 的意义: 在 25 和 101 kPa 下, 1 mol H2(g)和1 2 mol O2(g)完全反应生成 1 mol H2O(l) 时放出的热量为 285.8 kJ。 归纳总结归纳总结 2热化学方程式的书写步骤及要求热化学方程式的书写步骤及要求 (1)写化学方程式 写出符合质量守恒定律的化学方程式, 因为热化学方程式中各物质化学式前的化学 计量数不表示分子个数,只表示物质的量,因此,可以用整数或分数表示。 (2)标状态 因为物质发生状态的变化时也伴随着能量的变化, 所以书写热化学方程式时必须标 明物质的状态。通常用 g、l、s、a
7、q 分别表示气态、液态、固态、在水溶液中。 (3)判正负 根据吸热反应或放热反应判断 H 的正、负:放热反应的 H 的符号为“” ,吸热 反应的 H 的符号为“”;H 的常用单位是 kJ mol 1(或 kJ/mol)。 (4)算数值 根据化学计量数计算写出 H 的值,同一反应的 H 的值与化学计量数成正比。 3书写热化学方程式时需注意的问题书写热化学方程式时需注意的问题 (1)热化学方程式书写的常见误区: 热化学方程式中不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。 由于已经标明了物质的状态,所以在热化学方程式中不再用“”“”来标记 气体生成物和难溶生成物。 热化学方程式中一般用“=”
8、(可逆反应中用“”),即使是有机反应的热化学 方程式中也不用“”。 (2)热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与 H 相对应, 若化学计量数加倍, 则 H 的数值也要加倍。 (3)当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热的数值相等,符号相反。 名师点拨 (1)H 的单位为 kJ mol 1(或 kJ/mol), 它并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量 变化是多少千焦,而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质 的量时伴随的能量变化是多少千焦。 (2)可逆反应的 H 和实际吸收或放出热量的区别:不论化学反应是否可逆,热化学 方程式中 H 都表示反应按照化学计量数所表示的物质
9、的量完全反应所放出或吸收 的热量。如 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) H197 kJ mol 1 是指 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)完全转化为 2 mol SO3(g)时放出的热量为 197 kJ。 若在相同的温度和压强 下,向某容器中加入 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g),反应达到平衡时放出的热量为 Q, 因反应不能进行彻底,故 Q197 kJ。 1下列热化学方程式书写正确的是 ( ) AC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g) H1 367.0 BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l) H57.3
10、kJ mol 1 CS(s)O2(g)=SO2(g) H296.8 kJ mol 1 D2NO2=O22NO H116.2 kJ mol 1 【解析】热化学方程式中反应热缺少单位,A 错误;酸碱中和反应为放热反应, 反应的 H0,B 错误;选项 C 中热化学方程式书写无误,C 正确;未注明各 物质的状态,不符合热化学方程式的书写要求,D 错误。 巩固练习巩固练习 C 2N2H4是一种高效清洁的燃料。0.5 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时, 放出 267 kJ 热量。则下列热化学方程式中正确的是 ( ) A1 2 N2H4(g) 1 2 O2(g)= 1 2 N2(g)H2O(
11、g) H267 kJ mol 1 BN2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H534 kJ mol 1 CN2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H534 kJ mol 1 DN2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g) H133 kJ mol 1 C 【解析】0.5 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出 267 kJ 热量,放热反 应的焓变为负值, 热化学方程式为1 2 N2H4(g) 1 2 O2(g)= 1 2 N2(g)H2O(g) H 267 kJ mol 1,可知 1 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出的热量为 2
12、67 0.5 kJ534 kJ,放热反应的焓变为负值,则热化学方程式为 N2H4(g) O2(g)=N2(g)2H2O(g) H534 kJ mol 1。 1概念概念 在101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成 时所放出的热量。 2单位单位 燃烧热属于反应热的一种,单位为 。 3指定产物的含义指定产物的含义 可燃物中的碳元素变为 ,氢元素变为 ,硫元素变为 ,氮元素变为 等。 kJ mol 1 CO2(g) SO2(g) N2(g) 二二、燃烧热燃烧热 知识梳理知识梳理 指定产物 H2O(l) 4意义意义 25 时,甲烷的燃烧热H890.3 kJmol1,热化学方程式为 。 表示 甲烷完
13、全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.3 kJ的热量。 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJ mol 1 1 mol 名师点拨 (1)燃烧热指1 mol可燃物质燃烧放出的热量,与可燃物的物质的量无关。 (2)配平燃烧热的热化学方程式时先把可燃物的化学计量数定为1,再配平其他 物质。 1正确理解燃烧热正确理解燃烧热 (1)燃烧热一般是由实验测得的。物质燃烧时放出的热量多少不仅与外界条件(如温 度、压强)有关(如果未注明条件,就是指 25 、101 kPa 时的热量),还与反应物和 生成物的聚集状态有关。 (2)概念中的“1 mol 纯物质”是指 1
14、 mol 纯净物(单质或化合物)。 (3)可燃物完全燃烧的指定产物为 CCO2(g),HH2O(l),SSO2(g),NN2(g)。 CCO 不是完全燃烧,而 SSO3不是燃烧产物,生成的水为液态,不能是气态。 (4)因为物质燃烧都是放热反应,故用文字叙述燃烧热时用正值;用 H 表示燃烧热 时,要加“”,如 CH4的燃烧热为 890.3 kJ mol 1 或 H890.3 kJ mol 1。 归纳总结归纳总结 (5)燃烧热是以 1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量来定义的,因此 在书写表示燃烧热的热化学方程式时, 应以燃烧 1 mol 物质为标准来配平其余物质的 化学计量数,故
15、在其热化学方程式中常出现分数。 例如,C8H18燃烧的热化学方程式:2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l) H 11 036 kJ mol 1,C8H18 的燃烧热为 5 518 kJ mol 1,而不是 11 036 kJ mol1,表 示 C8H18燃烧热的热化学方程式:C8H18(l)25 2 O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H 5 518 kJ mol 1。 2反应热、燃烧热和中和热的比较反应热、燃烧热和中和热的比较 反应热 燃烧热 中和热 概念 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 在 101 kPa 时,1 mol 纯 物
16、质完全燃烧生成指定 产物时所放出的热量 在 25 和 101 kPa 下, 强酸的稀溶 液与强碱的稀溶液发生中和反应 生成 1 mol 液态水时所放出的热量 能量的 变化 放热或吸热 放热 放热 H 的 大小 放热时,H0 H0 H0 反应热 燃烧热 中和热 反应 条件 一定温度下 101 kPa 稀溶液 反应物 的量 不限 1 mol 纯物质 不一定是 1 mol 生成物 的量 不限 不限 1 mol 液态水 1下列热化学方程式中 H 的值能表示可燃物的燃烧热的是 ( ) A2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H484 kJ mol 1 BCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(
17、g) H802.3 kJ mol 1 C2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJ mol 1 DCO(g)1 2 O2(g)=CO2(g) H283 kJ mol 1 巩固练习巩固练习 D 【解析】可燃物 H2的物质的量不是 1 mol,且 H2O 的稳定状态是液态而不是 气态,因此不能表示燃烧热,A 错误;可燃物 CH4的物质的量是 1 mol,但反 应产生的水是气态,不是稳定状态液态,因此不能表示燃烧热,B 错误;可 燃物 H2的物质的量是 2 mol,因此该反应不能表示燃烧热,C 错误;可燃物 CO 的物质的量是 1 mol,燃烧产生的气态 CO2是其稳定存在形式,故该
18、热化 学方程式能够表示燃烧热,D 正确。 2下列关于燃烧热的说法中正确的是 ( ) A在 101 kPa 时,1 mol 物质完全燃烧时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热 B常温下,可燃物燃烧放出的热量 C在 25 、1.01105 Pa 时,1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量 D燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变 【解析】在 101 kPa 时,1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫 做该物质的燃烧热,A 错误,B 错误,C 正确。D 项,燃烧热是指 1 mol 可燃物 完全燃烧释放的热量,与化学计量数无关,D 错误。 C 情境素材 可燃冰具有使用
19、方便、燃烧值高、清洁无污染等特点,其储量巨大,所含有机碳资 源总量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍,被国际公认为石油、天然气 的接替能源。 三三、燃烧热的相关计算燃烧热的相关计算 联想质疑联想质疑 我国可燃冰第二轮试采在 南海神狐海域进行 可燃冰的燃烧 根据测算,1 立方米可燃冰可以分解释放出 160 立方米以上的天然气。以汽车 为例, 一辆使用天然气为燃料的汽车, 一次加 100 升天然气能跑 300 公里的话, 那么加入相同体积的可燃冰,这辆车就能跑 5 万公里。 已知甲烷的燃烧热为 H890.31 kJ mol 1,氢气的燃烧热为 H285.8 kJ mol 1。 情境探究 1写
20、出表示氢气燃烧热的热化学方程式。 提示:H2(g)1 2 O2(g)=H2O(l) H285.8 kJ mol 1。 210 g CH4(g)与 10 g H2(g)完全燃烧生成 CO2(g)和 H2O(l)时,二者放出的热量分别 是多少? 提示:CH4、H2的质量都为 10 g,则 n(CH4)10 16 mol,n(H2) 10 2 mol,二者完 全燃烧生成 CO2(g)和 H2O(l)放出的热量分别为 Q(CH4)10 16 mol 890.31 kJ mol 1556.4 kJ,Q(H2)10 2 mol 285.8 kJ mol 1142 9 kJ。 3 实验测得 CH4与 H2的
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