化学：专题1《化学反应与能量变化》课件(苏教版选修4).ppt

化学反应原理,专题1 化学反应与能量变化 教材分析及教学建议,一、本专题的主要教学内容的分析,1.专题1 化学反应与能量变化主要教学内容,3,2.本专题各单元知识点内在联系,1）.专题1各单元知识的逻辑关系 （1）第一单元知识的逻辑关系,（2）.专题1第二、三单元知识的逻辑关系,2）.各单元知识点的内在联系 （1）.“化学反应中的热效应”各知识点的内在关系,（2）. “化学能与电能的转化”各知识点的内在关系（一）, “化学能与电能的转化”各知识点的内在关系（二）,3. 与化学1化学2的关系,二、本专题各单元教学要求分析,第一单元 化学反应中的热效应,第二单元 化学能与电能的转化,第三单元 金属腐蚀与防护,三、几点教学建议,（一）教学中应与必修的内容相衔接,从实验感受化学反应中的热量变化 用键能、盖斯定律 进行焓变的定量计算 定量测定反应热,宏观、定性：,微观、定量：,化学反应与热量,化学反应中的热量（等温）：反应热；放热反应和吸热反应,用H表示反应热（放出或吸收的热量）,在恒温恒压的条件下，用焓变（H）表示反应放出或吸收的热量,热化学方程式书写及其简单计算,化学2 化学反应中的热量,化学反应原理 化学反应中的热效应,只要求描述铜锌原电池发生的变化，不要求书写电极反应式,从得失电子的角度知道铜锌原电池的电极反应式的书写，并会写电池的总反应式,能系统地从电极类型、反应类型及得失电子守恒的角度书写电极反应式和总反应式,在书写氢氧燃料电池的电极反应式时，能从反应物质所处的溶液环境等多方面考虑,原 电 池,化学2 化学能与电能的转化,化学反应原理 化学能与电能的转化,（二）、把握好几个重、难点,1.有关焓变 教材第2页：在化工生产和科学实验中，化学反应通常在敞口容器中进行，反应体系的压强与外界相等，即反应是在恒压条件下进行的。在恒温、恒压条件下（严格说来，只做体积功，不做其他功），化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变（H）。,焓变受哪些因素的影响,焓变受温度及压强的影响。在热化学方程式中的热效应一般并不注明温度与压强，这是特指在298K、101kPa条件下的焓变。,由于知识基础的欠缺，学生理解焓变时存在较大的困难。教材出于严密性的考虑，对焓变作了较为详细的说明，在教学过程中可以将重点放在热化学方程式的应用上，而不必强调焓变的概念，更不必强调焓变的使用条件。,20,焓变,在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变.,符号： H,单位： kJ/mol,规定：,当H为“”（ H0）时，为放热反应；,当H为“”（ H0）时，为吸热反应.,从键能上看：H反应物总键能生成物总键能,从总能量上看： H=E生成物总能量-E反应物总能量,焓变与各物质的键能的关系,从键能上看： H反应物总键能生成物总键能,化学反应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差，参考下表键能数据和晶体硅与二氧化硅结构模型估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式：Si(s)+O2(g)=SiO2(s)中，H的值为 A+989.2 kJmol1 B61.2 kJmol1 C989.2 kJmol1 D245.2 kJmol1,练习：1.（08海南)白磷与氧发生如下反应:P4+5O2=P4O10.已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：PP akJmol1、PObkJmol1、P=O ckJmol1、O=O dkJmol1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H，其中正确的是( ),A.（6a+5d4c12b）kJmol1 B.（4c+12b6a5d）kJmol1 C.（4c+12b4a5d）kJmol1 D.（4a+5d4c12b）kJmol1,由图可以看出：P4中6mol的PP，5mol的O2中含有5molOO，1mol的P4O10中含有4mol的PO，12mol的PO,故为：A,.焓变与各物质的能量的关系,从总能量上看： H=E生成物总能量-E反应物总能量,答案：A,2.（08重庆卷）化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如图 所示，该反应的热化学方程式是（ ） AN2(g)+3H2(g)=2NH3(1); H=2(a-b-c)kJmol-1 B N2(g)+3H2(g)=2NH3(g); H=2(b-a)kJmol-1 C1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(1); H=(b+c-a)kJmol-1 D 1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g); H=(a+b)kJmol-1,(2009天津理综)已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ/mol; Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(g)+ O2(g) H=-226 kJ/mol; 根据以上热化学方程式判断,下列说法正确的是( ),A.CO的燃烧热为283 kJ B.上图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系 C.2Na2O2(s)+2CO2(s)=2Na2CO3(g)+O2(g) H-452 kJ/mol D.CO(g)与Na2O2(g)反应放出509 kJ热量时,电子转移数为6.021023,.焓变大小的比较,下列各组热化学方程式中,化学反应的H前者大于后者的是( ) C(s)+O2(g)=CO2(g) H1 C(s)+ O2(g)=CO(g) H2 S(s)+O2(g)=SO2(g) H3 S(g)+O2(g)=SO2(g) H4 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H5 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H6 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H7 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s) H8,H值大小比较包含“十”“一”号,即比较的是正数负数前者为完全燃烧,后者为不完全燃烧,热效应是前者大于后者,但H1H2均为负数,故H1H2中S单质状态不同,气体的能量状态高于固态,放热多中方程式系数不同中前者为吸热反应H7为正数,后者为放热反应,H8为负数,2.原电池电极反应式的书写,例题1,简单原电池的电极式反应书写,Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：Cu作_极, Fe作_极 电极反应式是：负极_ 正极_ 总反应式是_ 如将稀硫酸改为浓硝酸则： Cu作_极, Fe作_极 电极反应式是：负极_ 正极_ 总反应式是_,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O,正,负,Fe-2e-=Fe2+,2H+2e-=H2,Fe+H2SO4=FeSO4+H2,负,正,Cu-2e-=Cu2+,2NO3-+4H+2e-=2NO2 +2H2O,变 式,例题 技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+ ，则其正极反应式为_ _。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为 _ _。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式： ，考 此时电池内总的反应式 ： 。,变 式,燃料电池的电极反应式书写,a b,CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,高考热点考点,燃料电池的电极反应式书写规律: 写出燃烧反应； 根据电解液改写燃料电池总反应； 写出正极的电极反应式 由电子转移数目及原子守恒，电荷守恒写出负极的电极反应式。或者 由燃料电池总反应减去正极的电极 反应式得负极的电极反应式。,负极：CH4,-4,+4,-8e-,+10OH-,+7H2O,燃烧电池的正极：,O2+4e-=2O2-,酸性介质,O2-+2H+=H2O,碱性或中性介质,O2-+ H2O = 4OH-,熔融碳酸盐介质,O2-+CO2=CO32-,熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在650下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式: 负极反应式: , 正极反应式:O2+2CO2+4e-=2CO32- 总电池反应 式: .,2CO+2CO32-4e- =4CO2,2CO+O2=2CO2,解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2=2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-= 2CO32- 。,体验高考,（年高考题）,放电正极:NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-,可充电电池的电极式反应书写,例题3已知爱迪生蓄电池在碱性条件下的电池反应式为：Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2 试写出放电时的正、负极,充电时的阴、阳极的电极反应式。,放电负极:Fe-2e-+2OH-= Fe(OH)2,充电： 阴极：Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-,阳极：Ni(OH)2+2OH-2e-= NiO2+2H2O,可充电电池电极反应式的书写规律: 看清楚 “充电、放电” 的方向 放电的过程应用原电池原理， 充电的过程应用电解池原理 (升价) (降价) (升价) (降价) 物质1 + 物质2 物质3 + 物质4 负极 正极 阳极 阴极,（2006年广东高考）某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是 （ ） A、放电时，LiMn2O4发生氧化反应 B、放电时，正极反应为： Li+LiMn2O4e-=Li2Mn2O4 C、充电时，LiMn2O4发生氧化反应 D、充电时，阳极反应为：Li+e-=Li,可充电电池的电极式反应书写,B,可充电电池的电极式反应书写,体验高考 2006年高考（重庆） （14分）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为： PbPbO24H2SO42 2PbSO42H2O 请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）： （1）放电时：正极的电极反应式是 ； 电解液中H2SO4的浓度将变 ；当外电路通过1mol电子时， 理论上负极