高中化学 1.1 化学反应中的热效应课件 苏教版选修4.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 1 2 3 4 1 化学反应的焓变 1 在化学反应过程中 当反应物和生成物具有相同温度时 所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热 2 化学反应中有能量变化的本质原因 化学反应中有化学键的断裂和形成 3 在恒温 恒压的条件下 化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变 用 h表示 单位常采用kj mol 1 4 在化学反应中的能量变化通常以热量等形式表现出来 吸收热量的反应称为吸热反应 其 h 0 放出热量的反应称为放热反应 其 h 0 目标导航 预习导引 1 2 3 4 目标导航 预习导引 1 2 3 4 2 热化学方程式 1 热化学方程式是能够表示反应热的化学方程式 2 书写热化学方程式需注意的问题 要在物质的化学式后面用括号标明反应物和生成物的状态 一般用英文小写字母g l s分别表示气体 液体和固体 用aq表示水溶液 在不同温度 压强下进行同一反应 其反应热是不同的 如果不标明温度和压强 则表示在25 101kpa条件下的反应热 h的单位常采用kj mol 1 在热化学方程式中 物质化学式前面的化学计量数表示物质的量 可以用整数或简单分数表示 同一化学反应 热化学方程式中物质的化学计量数不同 反应的 h也不同 根据焓的性质 若热化学方程式中各物质的化学计量数加倍 则 h的数值也加倍 若反应逆向进行 则 h改变符号 但绝对值不变 目标导航 预习导引 1 2 3 4 3 反应热的测量与计算 1 人们可以通过多种方法获得反应热的数据 最直接的方法是通过实验进行测定 在科学研究中 科学家常采用量热计来测量反应热 对于酸碱中和反应 我们通常把在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1molh2o l 时所放出的热量称为中和热 预习交流2为了减小误差 某同学在实验中两次测定中和热 第一次是用50ml0 50mol l 1的盐酸和50ml0 50mol l 1氢氧化钠溶液 第二次是用100ml0 50mol l 1的盐酸和100ml0 50mol l 1的naoh溶液 你预测该同学两次测得的中和热结果如何 提示 相等 目标导航 预习导引 1 2 3 4 2 盖斯定律 内容 一个化学反应 不论是一步完成 还是分几步完成 其总的热效应是完全相同的 如下图所示 反应物a变为生成物d 可以有两个途径 a 由a直接变成d 反应热为 h b 由a经过b变成c 再由c变成d 每步的反应热分别是 h1 h2 h3 则 h与 h1 h2 h3的关系为 h h1 h2 h3 目标导航 预习导引 1 2 3 4 一个化学反应的焓变 h 仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关 而与反应途径无关 盖斯定律在科学研究中的重要意义 在众多的化学反应中 有些反应的反应速率很小 有些反应同时伴有副反应发生 还有些反应在通常条件下不易直接进行 因而很难测定这些反应的热效应 利用盖斯定律可以方便地计算出这些不易直接测定的反应的反应热 预习交流3盖斯定律的本质是什么 提示 反应过程的焓变与反应的途径无关 目标导航 预习导引 1 2 3 4 4 标准燃烧热定义 在101kpa下 1mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热 单位为kj mol 1 1 标准燃烧热规定在101kpa压强下测出热量 因为压强不同 反应热的数值不相同 2 规定可燃物的物质的量为1mol 3 标准燃烧热中规定可燃物完全燃烧 也就是说 可燃物中的碳元素必须转化为co2 g 氢元素转化为h2o l 硫元素转化为so2 g 氮元素转化为n2 g 等 4 标准燃烧热都为负值 预习交流4标准燃烧热表示的意义是什么 提示 如c的标准燃烧热为 393 5kj mol 1 表示在101kpa下 1molc s 完全燃烧放出的热量为393 5kj 问题导学 即时检测 一 二 三 一 焓变活动与探究1 化学反应中能量变化的形式有哪些 如何表示化学反应中的能量变化 答案 化学反应的能量变化主要表现为热量变化 但并不一定完全是热量变化 还可能有光能 电能等释放出来 或者是热能 电能或光能等转化为物质内部的能量 化学能 被 储存 起来 常用焓变表示反应的热效应 问题导学 即时检测 一 二 三 2 如何从能量储存的角度和化学键变化的角度认识化学反应中的能量变化 答案 1 一个化学反应是吸收能量还是放出能量 取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小 反应物与生成物的能量差若以热能形式表现 即为放热或吸热 如果反应物的总能量大于生成物的总能量 反应为放热反应 如果反应物的总能量小于生成物的总能量 反应为吸热反应 问题导学 即时检测 一 二 三 化学反应前后 反应物的总能量等于生成物的总能量与反应体系对外界释放的能量之和或生成物的总能量与反应体系对外界吸收的能量之差 能量守恒是任何变化过程所必须遵守的 化学反应中的能量守恒可用以下式子表示 h e 生成物 e 反应物 e表示能量 h表示焓变 当 h 0时 表示反应物的总能量小于生成物的总能量 此反应吸热 当 h 0时 表示反应物的总能量大于生成物的总能量 此反应放热 故通过研究化学反应中能量变化的原理可知 化学反应的过程 也可看成是 贮存 在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来 或者是热能等转化为物质内部的能量而 贮存 起来的过程 问题导学 即时检测 一 二 三 2 在化学反应中 从反应物变为生成物 原子间的结合方式发生了改变 在这个过程中 反应物中的化学键部分或全部遭到破坏 生成物分子中的新化学键形成 破坏旧化学键时 需要吸收能量来克服原子间的相互作用 形成新化学键时 由于原子间的相互作用会放出能量 化学反应的热效应来源于反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化 利用化学键键能的大小可粗略计算化学反应的热效应 h 反应物的总键能 生成物的总键能 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移与应用例1下列说法正确的是 a 碳与二氧化碳反应 反应物的总键能小于生成物的总键能b 铝与氧化铁发生的反应 可以向环境释放能量c 氢气还原氧化铜 是一个放热反应d 盐酸与氢氧化钠反应 反应物的总能量比生成物的总能量小点拨 分析反应前后的能量变化 或反应物与生成物的能量关系 或反应物与生成物的总键能关系 可从分析反应的热效应开始 解析 碳与二氧化碳反应虽为化合反应 但此反应属于吸热反应 铝与氧化铁发生铝热反应 铝热反应都是放热反应 盐酸与氢氧化钠发生中和反应放出热量 反应物的总能量大于生成物的总能量 答案 b 问题导学 即时检测 一 二 三 误区警示 氢气还原氧化铜是一个置换反应 我们常会利用已知的置换反应 如金属与酸反应 进行类推 类推得出的结论往往是不可靠的 需要进行验证 氢气还原氧化铜需要使用酒精灯持续地提供热量 此反应是吸热反应 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移训练1下列变化为放热的化学反应的是 a h2o g h2o l h 44 0kj mol 1b 2hi g h2 g i2 g h 14 9kj mol 1c 形成化学键时共放出能量862kj的化学反应d 能量变化如图所示的化学反应 问题导学 即时检测 一 二 三 解析 a项 只是水的状态变化 属于物理变化 不属于化学反应 b项 h 0 为吸热反应 c项 若断裂化学键时吸收的总能量大于862kj时 反应吸热 d项 由图可知 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应放热 答案 d 问题导学 即时检测 一 二 三 1 物质发生化学反应一定伴随着能量变化 但伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化 比如物质状态发生改变不属于化学反应 2 利用化学键的键能判断反应的热效应 需要对反应物断裂的化学键和生成物形成的化学键的总键能进行比较 3 h 0的化学反应是吸热反应 h 0的化学反应是放热反应 4 反应条件与该反应的能量变化没有必然的联系 放热反应也往往需要加热才能进行 如氢气与氧气的反应 吸热反应也可能自发进行 如氯化铵与八水合氢氧化钡的反应 问题导学 即时检测 一 二 三 二 反应热的测定与计算活动与探究在测定反应热的实验操作中可能的误差来源有哪些 答案 所量取的溶液的体积有误差 测量结果是按50ml的酸 碱溶液进行计算 若实际量取时 多于50ml或小于50ml都会造成误差 温度计的读数有误 实验过程中有液体洒在外面 混合酸 碱溶液时 动作缓慢 导致实验误差 隔热操作不到位 致使实验过程中热量损失而导致误差 测酸溶液后的温度计未用水清洗便立即去测碱溶液的温度 致使热量损失而引起误差 使用铜质搅拌棒 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移与应用例2用50ml0 50mol l 1盐酸与50ml0 55mol l 1naoh溶液在如图所示的装置中进行中和反应 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热 回答下列问题 1 从实验装置上看 图中尚缺少的一种玻璃用品是 问题导学 即时检测 一 二 三 2 烧杯间填满碎纸条的作用是 3 大烧杯上如不盖硬纸板 求得的中和热 填 偏大 偏小 或 无影响 4 如果用60ml0 50mol l 1盐酸与50ml0 55mol l 1naoh溶液进行反应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 或 不相等 所求中和热 填 相等 或 不相等 简述理由 5 用相同浓度和体积的氨水代替naoh溶液进行上述实验 测得的中和热会 填 偏大 偏小 或 无影响 问题导学 即时检测 一 二 三 解析 测定酸与碱反应的中和热时 既要求酸与碱充分反应 又要求热量的测定准确 所以 酸与碱混合后要及时搅拌 反应过程中要防止热量的散失 测定的温度应为混合液的最高温度 答案 1 环形玻璃搅拌棒 2 保温隔热 减少实验中的热量损失 3 偏小 4 不相等相等因为中和热是指稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1molh2o l 所放出的热量 与酸 碱的用量无关 5 偏小误区警示 中和热是指稀溶液中酸与碱反应生成1molh2o l 时所放出的热量 而不是指酸 碱反应的热效应 问题导学 即时检测 一 二 三 迁移训练2已知强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式为 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 又知电解质的电离是吸热过程 向1l0 5mol l 1的naoh溶液中加入下列物质 稀醋酸 浓硫酸 稀硝酸 恰好完全反应 对应的焓变分别为 h1 h2 h3 则 h1 h2 h3的关系是 a h1 h2 h3b h1 h2d h1 h3 h2解析 因为醋酸是弱电解质 电离时吸热 浓硫酸溶于水时放热 故分别与1l0 5mol l 1的naoh溶液恰好完全反应时放出的热量q 浓硫酸 q 稀硝酸 q 稀醋酸 因为放热反应中 h为负值 即 h q 故 h2 h3 h1 答案 d 问题导学 即时检测 一 二 三 1 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应生成1mol液态水时所释放的热量叫做中和热 2 弱酸与弱碱反应的中和热同强酸与强碱反应的中和热不同 数值偏小 其原因是弱酸与弱碱在反应中不断电离吸热 3 浓的强酸溶液与稀的强碱溶液发生的离子反应虽然也是h oh h2o 但不能理解为仅是因为发生h oh h2o的反应而放出热量 在溶液中还发生浓酸在碱溶液中的溶解过程 也就是还产生浓酸的溶解热 所以放出的热量要多 问题导学 即时检测 一 二 三 三 盖斯定律及其应用活动与探究1 从守恒的角度分析 盖斯定律是哪些定律的共同体现 答案 盖斯定律强调焓变与反应途径无关 热化学方程式可以相加减 所以盖斯定律是质量守恒定律和能量守恒定律的共同体现 2 如何运用盖斯定律 答案 1 确定待求的反应方程式 2 找出待求方程式中各物质在已知方程式中的位置 3 调整已知热化学方程式中的反应物与生成物的位置及化学计量数 使其与待求方程式吻合 4 将调整后的方程式叠加并进行检验 3 运用盖斯定律的意义是什么 答案 计算无法通过实验测定的反应热 问题导学 即时检测 一 二 三 问题导学 即时检测 一 二 三 解析 调整 式的化学计量数 得新的热化学方程式 2c3h8 g 2c3h6 g 2h2 g h 2bkj mol 1 然后将 三个方程式相加 即得2c3h8 g 10o2 g 6co2 g 8h2o l h 2b c d kj mol 1 与c3h8燃烧的热化学方程式进行对照 即得2a c d 2b 答案 a误区警示 若化学计量数调整为原来的n倍 则 h也应调整为原来的n倍 若二者调整的倍数不统一 则会得出错误的结论 问题导学 即时检测 一 二 三 问题导学 即时检测 一 二 三 1 利用若干个已知热化学方程式进行待求反应的焓变计算 切不可将各方程式按原有形式进行机械加和 2 利用已知热化学方程式求未知热化学方程式 首先要选择相关的热化学方程式 3 根据待求热化学方程式中的反应物与生成物 调整已知热化学方程式中的反应物与生成物 并调整化学计量数 最后进行加和 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 1 将盛有nh4hco3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中 然后向小烧杯中加入盐酸 反应剧烈 醋酸逐渐凝固 由此可见 a nh4hco3和盐酸的反应是放热反应b 该反应中 热能转化为产物内部的能量c 反应物的总能量高于生成物的总能量d 反应的热化学方程式为 nh4hco3 hclnh4cl co2 h2o h 0解析 根据醋酸逐渐凝固说明该反应是吸热反应 则a c两项错误 b项正确 热化学方程式的书写要标出物质的状态 d项错误 故选b 答案 b 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 2 下列各图中表示热化