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化学反应的热效应

反应热与焓变

介绍热化学方程式的书写、反应热的概念,以及燃烧热的定义和计算。

一些常见变化的吸放热情况

  1. 钢铁生锈、食物腐败:放热
  2. 大部分分解反应:吸热(特例:双氧水、硝酸铵、‌氯酸钾的分解
  3. 溶于水电离:放热(溶解放热,电离吸热,水合放热,总体放热
  4. 加热生成:放热

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。

℃、 kPa下, kJ/mol,其表示在 ℃、 kPa 下, mol 气态 mol 气态 完全反应生成 mol 液态 时放出 kJ 的热量。

书写热化学方程式的注意事项

(1) 写在方程式右边并用空格隔开,注意吸热要标注加好,放热要标注减号

(2)需注明反应时的温度和压强。如不注明,即专指 ℃, kPa

(3)不用写加热、加压、催化剂、沉淀、气体等反应条件或符号。但必须注明各物质的状态:固体—,液体—,气体—,溶液—

(4)热化学方程式中化学计量数可为整数或分数,其表示参加反应的各物质的物质的量,因此 与化学计量数成比例

(5)若反应逆向进行,则 改变符号,但绝对值不变。

(6)若反应为可逆反应 指的是完全发生反应所吸收或者放出的热量。

燃烧热

1.定义: kPa时, 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,单位为kJ/mol。

2.熟记常见元素完全燃烧生成的指定产物

元素CHSN
指定产物及状态

kJ/mol

kJ/mol

3. ℃、 kPa时甲烷的燃烧热为 kJ/mol,解释其表示的意义:表示 ℃、 kPa 时, mol 完全燃烧生成 气体和液态 时放出 kJ的热量。

4.燃烧热的热化学方程式 书写燃烧热的热化学方程式时,以燃烧 mol 可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数,同时可燃物要完全燃烧且生成指定产物。 例如:在 kPa下,汽油的成分之一辛烷()燃烧的热化学方程式为 kJ/mol。则表示辛烷燃烧热的热化学方程式为 kJ/mol

燃烧热的测量

测定原理:将待测物质放在一个充满氧气的密封金属容器(称为氧弹)内,再将此容器置于盛有一定量水的量热计内筒中,通过点火装置使氧弹中物质燃烧,反应放出的热量会使氧弹外面的水温升高。用温度计测量水温的变化,即可计算出此反应放出的热量。

中和反应反应热的测定实验

请按照下列步骤,用简易量热计 (如图) 测量盐酸与 溶液反应前后的温度

1.反应物温度的测量

​ (1) 用量筒量取 mL mol/L盐酸,打开杯盖,倒入量热计的内筒,盖上杯盖,插入温度计,测量并记录盐酸的温度.用水把温度计上的酸冲洗干净,擦干备用

​ (2) 用另一个量筒量取 mL mol/L 溶液,用温度计测量并记录 溶液的温度

​ 2.反应后体系温度的测量打开杯盖,将量筒中的 溶液迅速倒入量热计的内筒,立即盖上杯盖,插入温度计,用搅拌器匀速搅拌.密切关注温度变化,将最高温度记为反应后体系的温度 ()

​ 3.重复上述步骤 1 至步骤 2 两次.

【数据处理】

(1) 取盐酸温度和 溶液温度的平均值记为反应前体系的温度 ().计算温度差 (),将数据填入下表

实验次数起始温度起始温度平均值终止温度温度差
1
2
3

(2) 取三次测量所得温度差的平均值作为计算依据

(3) 根据温度差和比热容等计算反应热

(4) 实验数据处理

数据处理计算

​ 1.反应原理:

是中和反应放出的热量 是反应混合液的质量 是反应混合液的比热容 是反应前后溶液温度的差值

​ 2.为了计算简便,可以近似地认为实验所用酸、碱稀溶液的密度、比热容与水的相同,并忽略量热计的比热容,

则:① mL mol/L盐酸的质量 mL mol/L 溶液的质量 .

​ ②反应后生成的溶液的比热容 J/(g∙℃)

为了提高测定的准确度,应该采取哪些措施?

1.隔热层、杯盖等的使用是为了减少热量散失,降低实验误差.

2.要使用同一支温度计,避免仪器误差.注意测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干.

3.使用不同的量筒分别量取酸碱溶液

4.正确读取体积和温度,多次试验求平均值时,若有某一组的实验数据有明显偏差,应直接舍去.

5.操作时动作要快,尽量减少热量的散失

6.为了保证盐酸完全被中和,采用稍过量的 溶液.

吸放热反应的判断

依据化学键能量变化:对比反应物断键吸收的能量与生成物成键释放能量的多少(断键吸热 > 成键放热为吸热反应,反之则为放热反应)。

依据物质总能量:反应物总能量 > 生成物总能量为放热反应,反之则为吸热反应。

提示:放热反应与放热过程不同,放热反应有新物质生成(如燃烧),放热过程无新物质生成(如水蒸气液化)。

典型的吸热反应与放热反应

典型吸热反应:绝大多数分解反应、铵盐与碱的反应、 的反应、弱电解质电离及盐类水解过程。

典型放热反应:燃烧与中和反应、绝大多数化合与氧化还原反应、铝热反应、金属与酸 / 水的置换反应、氯酸钾分解、双氧水分解。

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