人教版选修4 第1章第1节 化学反应与能量的变化 课件（54张）.ppt

第一章化学反应与能量 第一节化学反应与能量的变化 复习与思考 1 化学反应过程中 除有物质的变化以外还有 的变化 这种变化常以 等形式表现出来 热能 能量 电能 光能 2 当能量变化以热的形式表现时 我们把反应分为 放热反应 吸热反应 常见的放热反应和吸热反应 放热反应 所有的燃烧中和反应溶液里的置换多数的化合反应 吸热反应 强碱与铵盐多数分解反应 问题 反应中为什么会有能量的变化 c co h2的还原反应 反应物的总能量高 生成物的总能量低 生成物的总能量高 反应物的总能量低 放热反应 吸热反应 化学反应的过程 可以看成是能量的 贮存 或 释放 的过程 宏观 能量守恒作用 实验测得1molh2与1molcl2反应生成2molhcl时放出184 6kj的热量 从键能角度应如何解释 862kj mol 679kj mol 183kj mol 生成物分子成健所释放的总能量431kj molx2 862kj mol 反应物分子断键所吸收的总能量436kj mol 243kj mol 679kj mol 化学反应的实质 反应物分子中化学键断裂 形成新的化学键 重新组合成生成物的分子的过程 旧键断裂需要吸收能量 新键形成需要放出能量 而一般化学反应中 旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的 而这个差值就是反应中能量的变化 所以化学反应过程中都会有能量的变化 一 焓 焓变 1 焓 与内能有关的物理量符号 h2 焓变 生成物与反应物的焓值差符号 h单位 kj mol或kj mol 13 在一定条件下 判断某一化学反应是吸热反应还是放热反应 由生成物与反应物的焓值差即焓变 h 决定 h e 生成物的总能量 e 反应物的总能量 h e 反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量 e 生成物分子化学键形成时所释放的总能量 二 反应热 化学反应过程中所释放或吸收的能量 都可以用热量 或换算成相应的热量 来表述 叫做反应热 在恒压条件下等于为焓变 焓变 1 定义 恒压条件下的热效应2 符号 h单位 kj mol或kj mol 1 放热反应 h为 或 h0 生成物 能量 小于 大于 大 低 稳定 小 高 不稳定 小结 一 反应热 焓变 从焓变角度看 h 生成物的焓 反应物的焓 从反应热角度看 h 生成物能量 反应物能量 从键能角度看 h 反应物总键能 生成物总键能 能够表示化学反应热效应的化学方程式 阅读p3 4 三 热化学方程式 能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 1 定义 2 含义 热化学方程式不仅表示物质变化 还表示了能量变化 问题探究 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水的反应热效应的化学方程式 分析其在书写上与化学方程式有何不同 1 热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分 普通化学方程式只包含物质变化一个部分 2 热化学方程式需注明反应时的温度和压强 对于25 101kpa时进行的反应可不注明 普通化学方程式不需注明温度和压强 3 热化学方程式需注明各物质的状态 普通化学方程式不需注明物质的状态 4 热化学方程式中化学计量数可为整数或分数 普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的物质的量 微观上表示原子分子数目 只能为整数 不能为分数 问题探究 在热化学方程式中 物质前的计量数为什么可以用分数或小数表示呢 它们表示的含义是什么 热化学方程式的意义 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 据此 你能得到什么结论 h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 反应热与物质前的计量数有关 2 同一化学反应 热化学方程式中同一物质的化学计量数和 h成正比 问题探究 在热化学方程式中 物质的后面为什么要标明该物质的聚集状态呢 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 2h2 g o2 g 2h2o g h 483 6kj mol 据此 你能得到什么结论 反应热与反应物及生物物的状态有关反应热还与温度 压强有关 热化学方程式的书写步骤 1 写出化学反应方程式2 注明反应物和生成物的状态3 标明反应热 h 注意单位和 4 注明反应的温度和压强 不注明指常温常压 5 检查 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 h 445kj mol a 例4 已知在1 105pa 298k条件下2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kj热量 下列热化学方程式正确的是 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 写出下列反应的热化学方程式 1 1molc 固态 与适量h2o 气态 反应 生成co 气态 和h2 气态 吸收131 3kj的热量 2 0 5molcu 固态 与适量o2 气态 反应 生成cuo 固态 放出78 5kj的热量 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 课堂练习 2 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰 已知破坏1molh h键消耗的能量为q1kj 破坏1molo o键消耗的能量为q2kj 形成1molh o键释放的能量为q3kj 下列关系式中正确的是 a2q1 q2 4q3b 2q1 q2 4q3c q1 q2 q3d q1 q2 q3 b 课堂练习 课堂练习 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 第三课时 中和热燃烧热能源 反应热 燃烧热 中和热 溶解热 一中和热 1 定义 在稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成1molh2o l 这时的反应热叫做中和热 2 单位 kj mol 3 注意 必须是稀溶液 如浓硫酸稀释或naoh固体溶解时放热 酸和碱反应 标准 生成1molh2o l 放出的热量 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 强酸 强碱的稀溶液 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 3 若反应过程中有其他物质生成 沉淀 难电离物质等 这部分反应热不属于中和热 2 有弱酸 或弱碱 参加中和反应 中和热一般低于57 3kj mol 因为电离吸热 中和反应反应热的测定 实验原理 q mc tq 中和反应放出的热量m 反应混合液的质量c 混合液的比热容常用4 18j g t 反应前后的温度差 实验目的测定强酸与强碱反应的反应热 学习重点中和反应反应热的测定原理和方法 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 2实验步骤 a 在大烧杯底部垫泡沫塑料 或纸条 使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平 然后再在大 小烧杯之间填满碎泡沫塑料 或纸条 大烧杯上用泡沫塑料板 或硬纸板 作盖板 在板中间开两个小孔 正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过 以达到保温 隔热 减少实验过程中热量损失的目的 如上图所示 该实验也可在保温杯中进行 b 用一个量筒量取50ml0 5mol l盐酸 倒入小烧杯中 并用温度计测量盐酸的温度 记录 把温度计上的酸用水冲洗干净 c 用另一个量筒量取50ml0 55mol l氢氧化钠 并用温度计测量氢氧化钠的温度 记录 d 把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中 并把量筒中的naoh溶液一次倒入小烧杯 注意不要洒在外面 盖好盖板 用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液 并准确量取混合溶液的最高温度 记为终止温度 记录 e 重复实验步骤2 4三次 讨论下列问题 1 本实验中若把50ml0 50mol l的盐酸改为50ml0 50mol l醋酸 所测结果是否会有所变化 为什么 2 若改用100ml0 50mol l的盐酸和100ml0 55mol l的naoh溶液 所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍 假定各步操作没有失误 答案 1 会有所变化 因为醋酸为弱电解质 其电离时要吸热 故将使测得结果偏小 2 否 因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1molh2o时放出的热量 其数值与反应物的量的多少无关 故所测结果应基本和本次实验结果相同 若所有操作都准确无误 且无热量损失 则二者结果相同 二 燃烧热 1 定义 101kpa时 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 例子 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890 3kj mol890 31kj mol就是甲烷的燃烧热 2 注意问题 研究内容 放出的热量 h 0 单kj mol 研究条件 25 101kpa 反应程度 完全燃烧 产物是稳定的氧化物 燃烧物的物质的量 1mol co2 g h2o l so2 g 如 chs 一些物质燃烧热 1 能否根据式子1 2ch4 g o2 g 1 2co2 g h2o l h 445 15kj mol认为甲烷的燃烧热是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求氢气的燃烧热 答 h 285 8kj mol 练习 2 请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式 c 石墨s o2 g co2 g h 393 5kj molc 金刚石s o2 g co2 g h 395 0kj mol 因为石墨与金刚石的晶体结构不同 其具有的能量也不相同 石墨与金刚石的燃烧热为什么不相同 燃烧热与中和热的区别与联系 放热反应 h 0 单位kj mol 1mol可燃物 可能是1mol也可以是0 5mol 不限 不限量 h2o1mol 1mol反应物完全燃烧时放出的热量 不同的物质燃烧热不同 酸碱中和生成1molh2o时放出的热量 强酸强碱间的中和反应中和热大致相同 均约为57 3kj mol 三 能源 1 能源定义 2 能源种类 3 我国现阶段能源构成 4 能源研究热点课题 练习 50ml0 50mol l盐酸与50ml0 55mol l 1naoh溶液在图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 2 烧杯间填满碎纸条的作用是 3 大烧杯上如不盖硬纸板 求得的中和热数值 填 偏大 偏小 无影响 4 实验中改用60ml0 50mol l盐酸跟50ml0 55mol lnaoh溶液进行反应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 不相等 所求中和热 填 相等 不相等 简述理 5 用相同浓度和体积的氨水代替naoh溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 用50ml0 50mol lnaoh溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 均填 偏大 偏小 无影响 环形玻璃搅拌棒 减少实验过程中的热量损失 偏小 不等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1molh2o所放出的能量 与酸碱的用量无关 偏小 偏小 练习 1 下列性质中 能说明乙醇宜作燃料的是 燃烧时发生氧化反应 充分燃烧的产物不污染环境 乙醇是一种再生能源 燃烧时放出大量的热 a b c d d 2h2 g o2 g 2h2o l h1 q1kj molh2 g 1 2o2 g h2o l h2 q2kj mol 比较q1和q2的大小 h1和 h2的大小 q1 q2 h1 h2 注意 热量比较比数值 h比较带符号 练 比较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 对于可逆反应 当反应逆向进行时 其反应热与正反应的数值相等 符号相反 其反应热是指反应物完全转变成生成物放出或吸收的热量 3 在同温同压下 下列各组热化学方程式中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 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