人教版选修4 第一章第一节 化学反应与能量的变化 课件（共39张PPT）.ppt

第一节化学反应与能量的变化第二节燃烧热 能源第三节化学反应热的计算 1 化学反应过程中不仅有物质的变化 同时还伴随有能量的变化 化学反应中能量的变化 吸收能量或释放能量 可以以热能 电能 光能及其它形式的能量表现出来 知识回顾 2 当能量变化以热能的形式表现时 化学反应可以分为放热反应与吸热反应 3 判断一个化学反应为放热反应还是吸热反应的方法 宏观 从能量守恒的角度入手 微观 从化学反应的实质入手 1 宏观 能量守恒 能量 反应过程 反应过程 反应物 生成物 能量 放热反应 吸热反应 反应物 生成物 e反 e生放热反应 e反 e生 q放 e反 e生吸热反应 e生 e反 q吸 2 微观 化学反应的实质 q1q2 吸热反应 h2 cl2 2hcl h h cl cl h cl 点燃 1 下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是 a 碳酸钙受热分解b 乙醇燃烧c 铝粉与氧化铁粉末反应d 氧化钙溶于水 a 2 下列说法正确的是 a 吸热反应一定需要加热才能发生 b 放热反应是不需要加热就能进行的反应 c 反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 d nh4no3固体溶于水会吸收热量 是吸热反应 c 3 从如图所示的某气体反应的能量变化分析 以下判断错误的是 a 这是一个放热反应b 该反应可能需要加热c 生成物的总能量低于反应物的总能量d 反应物比生成物更稳定 d 4 已知反应c 石墨 c 金刚石 是吸热反应 由此可知 a 石墨比金刚石更稳定b 金刚石和石墨可以相互转化c 金刚石比石墨稳定d 金刚石和石墨不能相互转化 ab 5 如何用最简单的方法区分以下白色固体 naoh nh4no3 nacl 拓展 发现 1 反应热 在一定的温度下进行的化学反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应 简称为反应热 单位 kj mol 2 焓变 焓 h 是与物质内能有关的物理量 生成物与反应物的焓值差 h称为 焓变 数值上等于某反应在恒压条件下的反应热 可表示为 h h生 h反 规定 当 h为 h 0 时 为放热反应 当 h为 h 0 时 为吸热反应 注意 单位中的每mol是与整个反应对应的 即反应热表示每mol反应放出或吸收的热量 总结与归纳 计算反应热的两种方法 h q 反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量 q 生成物分子化学键形成时所释放的总能量 h e 生成物总能量 e 反应物总能量 微观 宏观 思考与交流 放热反应中 体系能量如何变化 环境能量如何变化 h 436 2 496 463 4 484kj mol 1 已知拆开1molh2中的化学键要吸收436kj的能量 拆开1molo2中的化学键要吸收496kj的能量 形成水分子中的1molh o键要放出463kj的能量 试说明2h2 o2 2h2o中的能量变化 2 1molc与1molh2o g 反应生成lmolco g 和1molh2 g 需要吸收131 5kj的热量 该反应的反应热 h kj mol 131 5 3 h h键 n h键 n n键的键能分别是436kj mol 391kj mol 946kj mol 则1moln2生成nh3的反应热为 1molh2生成nh3的反应热为 92kj mol 30 7kj mol 436 3 946 391 6 92kj mol 92kj mol 3 30 7kj mol 思考 任何一个化学反应都包括物质的变化和能量的变化 那么 有没有一种表达式能把这两种变化都表示出来呢 只表示物质变化 例1 在200 101kpa时 1molh2与碘蒸气作用生成hi的反应 科学文献上表示为 二 热化学方程式 1 定义 表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 表示1mol气态h2与1mol气态碘完全反应 生成2mol气态hi时 放出14 9kj的热量 热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分 2 书写要点 h2 g o2 g h2o g h 241 8kj mol h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 2h2o l 2h2 g o2 g h 571 6kj mol 一般应注明反应的温度 压强 250c 101kpa时不注明 h与实验的条件 物质的状态有关 一定标明各物质的状态 s l g aq h只放右边 以空格与标有物质状态的化学方程式隔开 数值及单位 放热 h0 系数仅仅表示物质的量 不表示分子或原子个数 故系数可以是整数 分数 小数 h的值与系数相匹配 系数加倍 h值也加倍 正逆反应的 h绝对值相等 符号相反 小结 一方程 二状态 三焓变 正负号 数值 单位 例1 当1mol气态h2与1mol气态cl2反应生成2mol气态hcl 放出184 6kj的热量 请写出该反应的热化学方程式 h2 g cl2 g 2hcl g h 184 6kj mol 2h2 g 2cl2 g 4hcl g h 369 2kj mol 例2 1moln2 g 与适量o2 g 反应生成no2 g 需吸收68kj的热量 写出热化学方程式 n2 g 2o2 g 2no2 g h 68kj mol 例3 沼气的主要成分是甲烷 0 5molch4完全燃烧生成co2和h2o时 放出445kj的热量 则下列热化学方程式中正确的是 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 状态 h 445kj mol 练习1 已知0 5mol甲烷和0 5mol水蒸气在t pkpa时 完全反应生成一氧化碳和氢气 合成气 吸收了akj热量 该反应的热化学方程式是 ch4 g h2o g co g 3h2 g h 2akj 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 练习2 已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水 并放出热量bkj 则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是 a 练习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则a b c d的关系正确的是 a ad 0c 2a b0 c 练习4 用cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物hc1 利用反应a 可实现氯的循环利用 反应a 4hcl o22cl2 2h2o 400 一定压强 已知 反应a中 4molhci被氧化 放出115 6kj的热量 问 h2o的电子式是 反应a的热化学方程式是 断开1molh o键与断开1molh cl键所需能量相差约为 kj h2o中h o键比hcl中h cl键 填 强 或 弱 需要注明 250c 101kpa时可不注明 否 是否要注明温度与压强 表明反应中物质与能量的变化 表明反应中物质的变化 意义 必须注明 无 h的正负号与单位 必须注明 g s l aq 是否要注明物质的状态 仅指物质的量 可以是分数 微粒个数或物质的物质的量 必须是最简整数 化学计量数表示的意义 热化学方程式 化学方程式 小结 1 1l1mol l稀盐酸和1l1mol lnaoh溶液发生中和反应放出的热量为57 3kj 2 1l1mol lh2so4和2l1mol lnaoh溶液发生中和反应放出的热量为114 6kj 三 中和热 1 定义 酸与碱发生中和反应 生成1molh2o时放出的热量 强酸与强碱的稀溶液反应 它们的中和热是相同的 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol hcl aq naoh aq nacl aq h2o l h 57 3kj mol h2so4 aq 2naoh aq na2so4 aq 2h2o l h 114 6kj mol 已知h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 计算下列反应中放出的热量 1 用20gnaoh配成稀溶液跟足量稀盐酸反应 放出热量为kj 2 用0 1molba oh 2配成稀溶液跟足量稀硝酸反应 放出热量为kj 3 用1mol醋酸稀溶液和足量naoh溶液反应 放出的热量 大于 小于 等于 57 3kj 4 100ml0 1mol l的ba oh 2溶液与100ml0 1mol l的h2so4溶液反应 放出的热量是否为1 146kj 为什么 28 65 11 46 小于 2 中和热的测定 1 实验原理 根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化 利用公式 m1 m2 c t2 t1 计算出生成1molh2o放出的热量 2 实验用品 大烧杯 500ml 小烧杯 100ml 温度计 量筒 50ml 两个 泡沫塑料或纸条 泡沫塑料板或硬纸板 中心有两个小孔 环形玻璃搅拌棒 0 50mol l盐酸 0 55mol lnaoh溶液 3 实验步骤 保温装置的装备 量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度 另取一量筒量取naoh溶液并测其温度 将量筒中naoh溶液倒入盛盐酸的小烧杯中 用玻璃棒轻轻搅动溶液 记录混合溶液的最高温度 重复实验三次 取测量所得数据的平均值进行计算 思考1 大 小烧杯放置时 为何要使两杯口相平 填碎泡沫塑料 或碎纸条 的作用是什么 对此装置 你有何更好的建议 思考2 为什么不用环形铁搅拌棒 思考3 温度计上的酸为何要用水冲洗干净 冲洗后的溶液能否倒入小烧杯 为什么 思考4 实验中所用hcl和naoh的物质的量比为何不是1 1而是naoh过量 思考5 酸 碱混合时 为何要把量筒中的naoh溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入 两杯口相平 可使盖板把杯口尽量盖严 从而减少热量损失 填碎条的作用是为了达到保温隔热 减少实验过程中热量损失的目的 若换用隔热 密封性能更好的装置 如保温杯 会使实验结果更准确 思考1 大 小烧杯放置时 为何要使两杯口相平 填碎泡沫塑料 或碎纸条 的作用是什么 对此装置 你有何更好的建议 思考2 为什么不用环形铁搅拌棒 铁与盐酸之间会发生反应 另外铁的导热性好 这样都会造成热量的损失 思考3 温度计上的酸为何要用水冲洗干净 冲洗后的溶液能否倒入小烧杯 为什么 因为该温度计还要用来测碱液的温度 若不冲洗 温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失 故要冲洗干净 冲洗后的溶液不能倒入小烧杯 若倒入 会使溶液的总质量增加 而导致实验结果误差 思考4 实验中所用hcl和naoh的物质的量比为何不是1 1而是naoh过量 为了保证0 50mol l的盐酸完全被naoh中和 采用0 55mol lnaoh溶液 使碱稍稍过量 思考5 酸 碱混合时 为何要把量筒中的naoh溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入 因为本实验的关键是测反应的反应热 若动作迟缓 将会使热量损失而使误差增大 50ml0 50mol l的盐酸的质量 m1 50g50ml0 55mol l的氢氧化钠溶液的质量 m2 50g中和后生成的溶液的比热容 c 4 18j g q m1 m2 c t2 t1 0 418 t2 t1 kj 该中和反应放出的热量为 生成1molh2o时放出的热量为 参考值 57 3kj mol 4 计算反应热 实验仪器 大烧杯 500ml 小烧杯 100ml 泡沫塑料或纸条塑料板或硬纸板 两个孔 温度计环形玻璃搅拌棒量筒 50ml 两个实验药品 0 50mol l盐酸0 55mol lnaoh溶液 测量反应前后的温度 搅拌 使反应液混合均匀 要迅速 量取反应液 其中一种反应物过量 能使反应完全 以减小误差 计算生成1molh2o时的反应热 判断下列