人教版選修4 第1章第1節(jié) 化學反應與能量的變化 課件（54張）.ppt

第一章化學反應與能量 第一節(jié)化學反應與能量的變化 復習與思考 1 化學反應過程中 除有物質(zhì)的變化以外還有 的變化 這種變化常以 等形式表現(xiàn)出來 熱能 能量 電能 光能 2 當能量變化以熱的形式表現(xiàn)時 我們把反應分為 放熱反應 吸熱反應 常見的放熱反應和吸熱反應 放熱反應 所有的燃燒中和反應溶液里的置換多數(shù)的化合反應 吸熱反應 強堿與銨鹽多數(shù)分解反應 問題 反應中為什么會有能量的變化 c co h2的還原反應 反應物的總能量高 生成物的總能量低 生成物的總能量高 反應物的總能量低 放熱反應 吸熱反應 化學反應的過程 可以看成是能量的 貯存 或 釋放 的過程 宏觀 能量守恒作用 實驗測得1molh2與1molcl2反應生成2molhcl時放出184 6kj的熱量 從鍵能角度應如何解釋 862kj mol 679kj mol 183kj mol 生成物分子成健所釋放的總能量431kj molx2 862kj mol 反應物分子斷鍵所吸收的總能量436kj mol 243kj mol 679kj mol 化學反應的實質(zhì) 反應物分子中化學鍵斷裂 形成新的化學鍵 重新組合成生成物的分子的過程 舊鍵斷裂需要吸收能量 新鍵形成需要放出能量 而一般化學反應中 舊鍵的斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所放出的總能量是不相等的 而這個差值就是反應中能量的變化 所以化學反應過程中都會有能量的變化 一 焓 焓變 1 焓 與內(nèi)能有關(guān)的物理量符號 h2 焓變 生成物與反應物的焓值差符號 h單位 kj mol或kj mol 13 在一定條件下 判斷某一化學反應是吸熱反應還是放熱反應 由生成物與反應物的焓值差即焓變 h 決定 h e 生成物的總能量 e 反應物的總能量 h e 反應物分子化學鍵斷裂時所吸收的總能量 e 生成物分子化學鍵形成時所釋放的總能量 二 反應熱 化學反應過程中所釋放或吸收的能量 都可以用熱量 或換算成相應的熱量 來表述 叫做反應熱 在恒壓條件下等于為焓變 焓變 1 定義 恒壓條件下的熱效應2 符號 h單位 kj mol或kj mol 1 放熱反應 h為 或 h0 生成物 能量 小于 大于 大 低 穩(wěn)定 小 高 不穩(wěn)定 小結(jié) 一 反應熱 焓變 從焓變角度看 h 生成物的焓 反應物的焓 從反應熱角度看 h 生成物能量 反應物能量 從鍵能角度看 h 反應物總鍵能 生成物總鍵能 能夠表示化學反應熱效應的化學方程式 閱讀p3 4 三 熱化學方程式 能表示參加反應物質(zhì)的量和反應熱的關(guān)系的化學方程式 1 定義 2 含義 熱化學方程式不僅表示物質(zhì)變化 還表示了能量變化 問題探究 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 請觀察下列表示氫氣在氧氣中燃燒生成水的反應熱效應的化學方程式 分析其在書寫上與化學方程式有何不同 1 熱化學方程式包含物質(zhì)變化和能量變化兩個部分 普通化學方程式只包含物質(zhì)變化一個部分 2 熱化學方程式需注明反應時的溫度和壓強 對于25 101kpa時進行的反應可不注明 普通化學方程式不需注明溫度和壓強 3 熱化學方程式需注明各物質(zhì)的狀態(tài) 普通化學方程式不需注明物質(zhì)的狀態(tài) 4 熱化學方程式中化學計量數(shù)可為整數(shù)或分數(shù) 普通化學方程式中化學計量數(shù)宏觀上表示各物質(zhì)的物質(zhì)的量 微觀上表示原子分子數(shù)目 只能為整數(shù) 不能為分數(shù) 問題探究 在熱化學方程式中 物質(zhì)前的計量數(shù)為什么可以用分數(shù)或小數(shù)表示呢 它們表示的含義是什么 熱化學方程式的意義 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 據(jù)此 你能得到什么結(jié)論 h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 反應熱與物質(zhì)前的計量數(shù)有關(guān) 2 同一化學反應 熱化學方程式中同一物質(zhì)的化學計量數(shù)和 h成正比 問題探究 在熱化學方程式中 物質(zhì)的后面為什么要標明該物質(zhì)的聚集狀態(tài)呢 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 2h2 g o2 g 2h2o g h 483 6kj mol 據(jù)此 你能得到什么結(jié)論 反應熱與反應物及生物物的狀態(tài)有關(guān)反應熱還與溫度 壓強有關(guān) 熱化學方程式的書寫步驟 1 寫出化學反應方程式2 注明反應物和生成物的狀態(tài)3 標明反應熱 h 注意單位和 4 注明反應的溫度和壓強 不注明指常溫常壓 5 檢查 例1 當1mol氣態(tài)h2與1mol氣態(tài)cl2反應生成2mol氣態(tài)hcl 放出184 6kj的熱量 請寫出該反應的熱化學方程式 h2 g cl2 g 2hcl g h 184 6kj mol 2h2 g 2cl2 g 4hcl g h 369 2kj mol 例2 1moln2 g 與適量o2 g 反應生成no2 g 需吸收68kj的熱量 寫出熱化學方程式 n2 g 2o2 g 2no2 g h 68kj mol 例3 沼氣的主要成分是甲烷 0 5molch4完全燃燒生成co2和h2o時 放出445kj的熱量 則下列熱化學方程式中正確的是 a 2ch4 g 4o2 g 2co2 g 4h2o l h 890kj mol b ch4 2o2 co2 h2o h 890kj mol c ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890kj mol d 1 2ch4 g o2 g 1 2co2 g h2o l h 890kj mol c h 445kj mol a 例4 已知在1 105pa 298k條件下2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kj熱量 下列熱化學方程式正確的是 a h2o g h2 g 1 2o2 g h 242kj mol 1b 2h2 g o2 g 2h2o l h 484kj mol 1c h2 g 1 2o2 g h2o g h 242kj mol 1d 2h2 g o2 g 2h2o g h 484kj mol 1 寫出下列反應的熱化學方程式 1 1molc 固態(tài) 與適量h2o 氣態(tài) 反應 生成co 氣態(tài) 和h2 氣態(tài) 吸收131 3kj的熱量 2 0 5molcu 固態(tài) 與適量o2 氣態(tài) 反應 生成cuo 固態(tài) 放出78 5kj的熱量 c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 2cu s o2 g 2cuo s h 314kj mol a 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 4bkj molb c2h2 g 5 2o2 g 2co2 g h2o l h 2bkj molc 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 2bkj mold 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h bkj mol 1 已知充分燃燒ag乙炔氣體時生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水 并放出熱量bkj 則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是 a 課堂練習 2 氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍色火焰 已知破壞1molh h鍵消耗的能量為q1kj 破壞1molo o鍵消耗的能量為q2kj 形成1molh o鍵釋放的能量為q3kj 下列關(guān)系式中正確的是 a2q1 q2 4q3b 2q1 q2 4q3c q1 q2 q3d q1 q2 q3 b 課堂練習 課堂練習 3 已知 1 h2 g 1 2o2 g h2o g h1 akj mol 2 2h2 g o2 g 2h2o g h2 bkj mol 3 h2 g 1 2o2 g h2o l h3 ckj mol 4 2h2 g o2 g 2h2o l h4 dkj mol則a b c d的關(guān)系正確的是 a ad 0c 2a b0 c 第三課時 中和熱燃燒熱能源 反應熱 燃燒熱 中和熱 溶解熱 一中和熱 1 定義 在稀溶液中 酸和堿發(fā)生中和反應生成1molh2o l 這時的反應熱叫做中和熱 2 單位 kj mol 3 注意 必須是稀溶液 如濃硫酸稀釋或naoh固體溶解時放熱 酸和堿反應 標準 生成1molh2o l 放出的熱量 naoh aq hcl aq nacl aq h2o l h 57 3kj molkoh aq hno3 aq kno3 aq h2o l h 57 3kj molba oh 2 aq 2hcl aq bacl2 aq 2h2o l h 114 6kj mol h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 4 1 強酸 強堿的稀溶液 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 3 若反應過程中有其他物質(zhì)生成 沉淀 難電離物質(zhì)等 這部分反應熱不屬于中和熱 2 有弱酸 或弱堿 參加中和反應 中和熱一般低于57 3kj mol 因為電離吸熱 中和反應反應熱的測定 實驗原理 q mc tq 中和反應放出的熱量m 反應混合液的質(zhì)量c 混合液的比熱容常用4 18j g t 反應前后的溫度差 實驗目的測定強酸與強堿反應的反應熱 學習重點中和反應反應熱的測定原理和方法 實驗用品大燒杯 500ml 小燒杯 100ml 溫度計 量筒 50ml 兩個 泡沫塑料或紙條 泡沫塑料板或硬紙板 中心有兩個小孔 環(huán)形玻璃攪拌棒 0 50mol l鹽酸 0 55mol lnaoh溶液 2實驗步驟 a 在大燒杯底部墊泡沫塑料 或紙條 使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平 然后再在大 小燒杯之間填滿碎泡沫塑料 或紙條 大燒杯上用泡沫塑料板 或硬紙板 作蓋板 在板中間開兩個小孔 正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過 以達到保溫 隔熱 減少實驗過程中熱量損失的目的 如上圖所示 該實驗也可在保溫杯中進行 b 用一個量筒量取50ml0 5mol l鹽酸 倒入小燒杯中 并用溫度計測量鹽酸的溫度 記錄 把溫度計上的酸用水沖洗干凈 c 用另一個量筒量取50ml0 55mol l氫氧化鈉 并用溫度計測量氫氧化鈉的溫度 記錄 d 把套有蓋板的溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯中 并把量筒中的naoh溶液一次倒入小燒杯 注意不要灑在外面 蓋好蓋板 用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液 并準確量取混合溶液的最高溫度 記為終止溫度 記錄 e 重復實驗步驟2 4三次 討論下列問題 1 本實驗中若把50ml0 50mol l的鹽酸改為50ml0 50mol l醋酸 所測結(jié)果是否會有所變化 為什么 2 若改用100ml0 50mol l的鹽酸和100ml0 55mol l的naoh溶液 所測中和熱的數(shù)值是否約為本實驗結(jié)果的二倍 假定各步操作沒有失誤 答案 1 會有所變化 因為醋酸為弱電解質(zhì) 其電離時要吸熱 故將使測得結(jié)果偏小 2 否 因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1molh2o時放出的熱量 其數(shù)值與反應物的量的多少無關(guān) 故所測結(jié)果應基本和本次實驗結(jié)果相同 若所有操作都準確無誤 且無熱量損失 則二者結(jié)果相同 二 燃燒熱 1 定義 101kpa時 1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量 叫做該物質(zhì)的燃燒熱 例子 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890 3kj mol890 31kj mol就是甲烷的燃燒熱 2 注意問題 研究內(nèi)容 放出的熱量 h 0 單kj mol 研究條件 25 101kpa 反應程度 完全燃燒 產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物 燃燒物的物質(zhì)的量 1mol co2 g h2o l so2 g 如 chs 一些物質(zhì)燃燒熱 1 能否根據(jù)式子1 2ch4 g o2 g 1 2co2 g h2o l h 445 15kj mol認為甲烷的燃燒熱是445 15kj mol 2 已知 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj molh2 g 1 2o2 g h2o g h 241 8kj mol求氫氣的燃燒熱 答 h 285 8kj mol 練習 2 請分別寫出石墨和金剛石燃燒的熱化學方程式 c 石墨s o2 g co2 g h 393 5kj molc 金剛石s o2 g co2 g h 395 0kj mol 因為石墨與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)不同 其具有的能量也不相同 石墨與金剛石的燃燒熱為什么不相同 燃燒熱與中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 放熱反應 h 0 單位kj mol 1mol可燃物 可能是1mol也可以是0 5mol 不限 不限量 h2o1mol 1mol反應物完全燃燒時放出的熱量 不同的物質(zhì)燃燒熱不同 酸堿中和生成1molh2o時放出的熱量 強酸強堿間的中和反應中和熱大致相同 均約為57 3kj mol 三 能源 1 能源定義 2 能源種類 3 我國現(xiàn)階段能源構(gòu)成 4 能源研究熱點課題 練習 50ml0 50mol l鹽酸與50ml0 55mol l 1naoh溶液在圖示的裝置中進行中和反應 通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱 回答下列問題 1 從實驗裝置上看 圖中尚缺少的一種玻璃用品是 2 燒杯間填滿碎紙條的作用是 3 大燒杯上如不蓋硬紙板 求得的中和熱數(shù)值 填 偏大 偏小 無影響 4 實驗中改用60ml0 50mol l鹽酸跟50ml0 55mol lnaoh溶液進行反應 與上述實驗相比 所放出的熱量 填 相等 不相等 所求中和熱 填 相等 不相等 簡述理 5 用相同濃度和體積的氨水代替naoh溶液進行上述實驗 測得的中和熱的數(shù)值會 用50ml0 50mol lnaoh溶液進行上述實驗 測得的中和熱的數(shù)值會 均填 偏大 偏小 無影響 環(huán)形玻璃攪拌棒 減少實驗過程中的熱量損失 偏小 不等 相等 因為中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應生成1molh2o所放出的能量 與酸堿的用量無關(guān) 偏小 偏小 練習 1 下列性質(zhì)中 能說明乙醇宜作燃料的是 燃燒時發(fā)生氧化反應 充分燃燒的產(chǎn)物不污染環(huán)境 乙醇是一種再生能源 燃燒時放出大量的熱 a b c d d 2h2 g o2 g 2h2o l h1 q1kj molh2 g 1 2o2 g h2o l h2 q2kj mol 比較q1和q2的大小 h1和 h2的大小 q1 q2 h1 h2 注意 熱量比較比數(shù)值 h比較帶符號 練 比較q1 q2的大小 h1 h2的大小 s g o2 g so2 g h1 q1kj mols s o2 g so2 g h2 q2kj mol q1 q2 h1 h2 注意 對于可逆反應 當反應逆向進行時 其反應熱與正反應的數(shù)值相等 符號相反 其反應熱是指反應物完全轉(zhuǎn)變成生成物放出或吸收的熱量 3 在同溫同壓下 下列各組熱化學方程式中q2 q1的是 a h2 g cl2 g 2hcl g h q11 2h2 g 1 2cl2 g hcl g h q2b c s 1 2o2 g co g h q1c s o2 g co2 g h q2c 2h2 g o2 g 2h2o l h q12h2 g o2 g 2h2o g h q2d s g o2 g so2 g h q1s s o2 g so2 g h q2 b 4 下列各組熱化學方程式中 化學反應的 h前者大于后者的是 c s o2 g co2 g h1c s o2 g co g h2 s s o2 g so2 g h3s g o2 g so2 g h4 h2 g o2 g h2o l h52h2 g o2 g 2h2o l h6 caco3 s cao s co2 g h7cao s h2o l ca oh 2 s h8a b c d c 5 已知 l h2o g h1 akj mol 1 2 2h2 g o2 2h2o g h2 bkj mol 1 3 h2o l h3 ckj m