高一化學(xué)選修一課內(nèi)同步化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)

2023-07-24 15:11 作者:你錳哥 0人讀過(guò) | 我要投稿

第一節(jié)　反應(yīng)熱

一、反應(yīng)熱與焓變

1.體系與環(huán)境——以鹽酸與NaOH溶液之間的反應(yīng)為例

(1)體系(又稱系統(tǒng)):試管中的鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個(gè)反應(yīng)體系。

(2)環(huán)境:盛溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環(huán)境。

2.反應(yīng)熱:在等溫條件下,化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量,稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。

3.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定

(1)實(shí)驗(yàn)裝置

(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)

a.反應(yīng)物溫度( $t_%7B1%7D%20$ ℃)的測(cè)量:用一量筒量取50 mL 0.50? $mol%2FL$ 鹽酸,打開(kāi)杯蓋,倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒中,蓋上杯蓋,插入溫度計(jì),測(cè)量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計(jì)上的酸沖洗干凈,擦干備用;用另一量筒量取50 mL 0.55? $mol%2FL$ ?NaOH溶液,用溫度計(jì)測(cè)量并記錄NaOH溶液的溫度,取兩溫度平均值為 $t_%7B1%7D%20$ ℃。

b.反應(yīng)后體系溫度( $t_%7B2%7D%20$ ℃)的測(cè)量

打開(kāi)杯蓋,將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒中,立即蓋上杯蓋,插入溫度計(jì),用攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化,將最高溫度記為反應(yīng)后體系的溫度 $t_%7B2%7D%20$ ℃。

c.重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作3次,記錄每次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),取其平均值作為計(jì)算依據(jù),其中如果有數(shù)據(jù)明顯偏離正常值,該數(shù)據(jù)應(yīng)舍去。

d.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

所用鹽酸、氫氧化鈉溶液均為稀溶液,其密度近似地認(rèn)為都是1g·cm-3,反應(yīng)后生成的溶液的比熱容c=4.18J/(g·℃)。該實(shí)驗(yàn)中鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)放出的熱量是0.418( $t_%7B2%7D%20$ - $t_%7B1%7D%20$ )kJ,中和反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH= $-%5Cfrac%7B0.418(t_%7B2%7D%20-t_%7B1%7D)%7D%7B0.025%7D%20$ kJ·mol-1。

4.反應(yīng)熱與焓變

(1)焓(H)是與內(nèi)能有關(guān)的物理量,焓變(ΔH)是生成物與反應(yīng)物的焓值差。

(2)從微觀角度認(rèn)識(shí)反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)

二、熱化學(xué)方程式

1.熱化學(xué)方程式

(1)概念:能表明反應(yīng)所釋放或吸收的熱量的化學(xué)方程式。

(2)注意問(wèn)題

a.指明了反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng),若在25 ℃、101 kPa條件下進(jìn)行的反應(yīng),可不注明。

b.注明了各物質(zhì)的狀態(tài): s (固體)、l (液體)、g (氣體)或 aq (液體)。

c.在方程式的右邊注明了ΔH的“+”或“-”及數(shù)值和單位。

d.注意可逆反應(yīng)的ΔH和實(shí)際吸收或放出熱量的區(qū)別:不論化學(xué)反應(yīng)是否可逆,熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱ΔH都表示反應(yīng)進(jìn)行到底時(shí)的能量變化。

2.熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)步驟及要求

三、燃燒熱

1.燃燒熱的概念:25 ℃、101 kPa時(shí),1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量。燃燒熱的單位是kJ·mol-1。

2.注意事項(xiàng):“完全燃燒生成指定產(chǎn)物”是指單質(zhì)或化合物燃燒后變?yōu)橄鄬?duì)穩(wěn)定的物質(zhì)。完全燃燒時(shí),可燃物中的碳元素變?yōu)镃O2(g),氫元素變?yōu)镠2O(g),硫元素變?yōu)镾O2(g),氮元素變?yōu)镹2(g)等。

3.燃燒熱的意義:甲烷的燃燒熱ΔH=-890.3 kJ·mol-1,它表示25 ℃、101 kPa時(shí),1 mol CH4(g)完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)H2O時(shí)放出890.3 kJ的熱量。

4.燃燒熱的計(jì)算:由燃燒熱定義可知,25 ℃、101 kPa時(shí),可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量=可燃物的物質(zhì)的量×燃燒熱,即 $Q_%7B%E6%94%BE%7D%20$ $%3Dn_%7B%E5%8F%AF%E7%87%83%E7%89%A9%7D%C3%97%7C%CE%94H%7C$ 。此公式中的ΔH是指表示物質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式對(duì)應(yīng)的反應(yīng)熱,而不是指一般反應(yīng)的反應(yīng)熱。

第二節(jié)　反應(yīng)熱的計(jì)算

一、蓋斯定律

1.內(nèi)容：一個(gè)化學(xué)反應(yīng),不管是一步完成的還是分幾步完成的,其反應(yīng)熱是相同的。

2.特點(diǎn)

(1)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。

(2)反應(yīng)熱總值一定,如下圖表示始態(tài)到終態(tài)的反應(yīng)熱。

則ΔH=ΔH1+ΔH2 =?ΔH3+ΔH4+ΔH5 。

3.意義

有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無(wú)法直接測(cè)得,但可通過(guò)間接的方法測(cè)定。如:C(s)+ $%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7D%20$ $O_%7B2%7D%20$ (g) $%3D%3D$ CO(g)的ΔH無(wú)法直接測(cè)得,但下列兩個(gè)反應(yīng)的ΔH可以直接測(cè)得: