化学反应与能量的变化课件新人教版选修四.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 常见放热反应和吸热反应 思考 化学反应过程为什么会有能量的变化 如何判断某反应过程是吸热还是放热 能量 反应过程 生成物 反应物 反应热 E1 E2 自由原子自由离子 能量 反应过程 生成物 反应物 反应热 E1 E2 自由原子自由离子 放热反应 吸热反应 宏观 中间状态 反应热 化学反应过程中放出或吸收的能量 一 焓 焓变 1 焓 与内能有关的物理量符号 H决定因素 2 焓变 生成物与反应物的焓值差符号 H H H生成物 H反应物3 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4 一般反应都是在敞口容器中进行的 系统的压力等于外界压力 是在恒压条件下进行的反应 反应的热效应等于焓变 反应物本身的性质物质的状态 g l s温度 T H 压强 P H 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 在恒压条件下又称为焓变 焓变 PS 1 符号 H单位 kJ mol或kJ mol 12 反应热描述的是一定温度下化学反应前后的热量变化3 任何化学反应都有反应热 表现为吸热反应或者放热反应 化学反应过程中为什么会有能量的变化 微观 化学反应的实质就是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 分析总结 生成物分子形成时释放的总能量 2X431kJ mol 862kJ mol 比反应物分子断裂时吸收的总能量 436kJ mol 243kJ mol 679kJ mol 多余的能量即以热量形式向体系外环境释放 而表现为放热反应 放热后 体系的能量降低 故 H为 即上例 H 183kJ mol 键能 破坏1mol共价键吸收的能量或形成1mol共价键放出的能量 键能恒取正值 相同条件下2molH2与2molCl2反应的 H 判断一个反应是吸热反应还是放热反应的方法 H反应物和H生成物的相对大小 H H生 H反若 H 0 则为吸热反应 H为 H0为吸热反应E不能通过实验测得 没有实际的计算意义 反应物分子断键时吸收的总能量与生成物分子形成新化学键时释放的能量的相对大小 H 断键时吸收的总能量 成键时释放的总能量 反应物总键能 生成物总键能若 H 0则为吸热反应 H为 H 0则为放热反应 H为 通过实验直接测得 掌握中和热的测定 阅读P3 资料 体系与环境 键能 破坏1mol共价键吸收的能量或形成1mol共价键放出的能量 键能恒取正值 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 生成物总能量 反应物总能量 从键能角度看 H 反应物总键能 生成物总键能 1 1molC与1molH2O g 反应生成lmolCO g 和1molH2 g 需要吸收131 5kJ的热量 该反应的反应热为 H kJ mol 2 拆开lmolH H键 lmolN H键 lmolN N键分别需要的能量是436kJ 391kJ 946kJ 则1molN2生成NH3的反应热为 1molH2生成NH3的反应热为 131 5 92KJ mol 30 6KJ mol H 反应物总键能 生成物总键能 3 下列叙述正确的是 A 化学反应一定伴随热量的变化B 凡是吸热或放热过程中热量的变化均称为反应热C 若 H0 则反应物的能量高于生成物的能量4 已知 H H H2 H 436KJ mol 则下列叙述正确的是 A 2个H原子的能量高于1个H2的能量B 2个H原子的能量低于1个H2的能量C H原子比H2分子稳定D H2分子比H原子稳定 AC AD 5 下列变化过程中会放出热量的是 硝酸铵溶于水 物质的燃烧 苛性钠溶于水 生石灰放入水中 醋酸的电离A 仅 B 仅 C 仅 D D 6 下列变化中 属于放热反应的是 A Ba OH 2 8H2O与NH4Cl的反应B 点燃的镁条在二氧化碳中继续燃烧C 灼热的碳与二氧化碳的反应D 氯化钠溶于水 B 7 白磷与氧气可发生如下反应 P4 5O2 P4O10 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为 P PakJ mol 1 P ObkJ mol 1 P OckJ mol 1 O OdkJ mol 1 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 5d 4c 12b kJ mol 1B 4c 12b 6a 5d kJ mol 1C 4c 12b 4a 5d kJ mol 1D 4a 5d 4c 12b kJ mol 1 A 8 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰 在反应中 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 A 2Q1 Q2 4Q3B 2Q1 Q2 4Q3C Q1 Q2 Q3D Q1 Q2 Q3 B 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 H E 反应物分子化学键断裂时所释放的总能量 E 生成物分子化学键形成时所吸收的总能量 我们已经认识了反应热 那么如何在化学方程式中正确反映其热量的变化 反应物总键能 生成物总键能 二 热化学方程式 什么是热化学方程式 表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 叫做热化学方程式 思考交流 与化学方程式相比 热化学方程式有哪些不同 正确书写热化学方程式应注意哪几点 请看以下几个例子 再思考 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 H2 g I2 g 2HI g H 14 9kJ mol 200 101kPa 1 热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分 二者缺一不可 普通化学方程式只包含物质变化一个部分 物质变化 能量变化 书写热化学方程式的注意事项 1 化学方程的右边必须写上 H 并用 空格 隔开 H 吸热用 放热用 单位是kJ mol 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 H2 g I2 g 2HI g H 14 9kJ mol 200 101kPa 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 书写热化学方程式的注意事项 1 化学方程的右边必须写上 H 并用 空格 隔开 H 吸热用 放热用 单位是kJ mol或J mol 2 需注明反应的温度和压强 如不注明条件 即指 25 1 01 105Pa 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 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 H2O g H2O l H 44 0kJ mol 书写热化学方程式的注意事项 1 化学方程的右边必须写上 H 并用 空格 隔开 H 吸热用 放热用 单位是kJ mol或J mol 2 需注明反应的温度和压强 如不注明条件 即指 25 1 01 105Pa 3 物质后需标聚集状态 s l g aq 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 4 热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量 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 阅读P4 资料卡片 kJ mol的含义 每mol反应的焓变 书写热化学方程式的注意事项 1 化学方程的右边必须写上 H 并用 空格 隔开 H 吸热用 放热用 单位是kJ mol或J mol 2 需注明反应的温度和压强 如不注明条件 即指 25 1 01 105Pa 3 物质后需标聚集状态 s l g aq 4 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的量并不能表示物质的分子数或原子数 因此化学计量数可以是整数也可以是分数 6 热化学方程式一般不写反应条件 不用 或 书写热化学方程式的注意事项 5 根据焓的性质 若化学方程式中各物质的系数加倍 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 7 不论化学反应是否可逆 热化学方程式中的 H均表示反应物完全变成生成物时的能量变化 8 书写热化学方程式时 有机反应用 可逆反应用可逆符号 也可以用等号 热化学方程式表示的意义 1 反应物和生成物的种类 聚集状态2 反应中各物质的物质的量比和质量比3 反应中放出或吸收的热量 综上所述 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 练习 2H2 g 2Cl2 g 4HCl g H 369 2kJ mol 而这些书写也是对的 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 2 00gC2H2完全燃烧生成液态水和CO2放出的热量为99 6KJ 写出C2H2燃烧的热化学方程式 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2589 6KJ mol 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 4bkJ2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 4bkJ molC C2H2 g 5 2O2 g 2CO2 g H2O g H 4bkJ molD 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 4bkJ molE 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2bkJ mol 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 B 点拨 热化学方程式书写正误的判断可从物质的聚集状态 H的正负号 物质的量的大小 单位等主要方面入手 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 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 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 A 5 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 思考1 在同温 同压下 比较下列反应放出热量Q1 Q2的大小 A 2H2 g O2 g 2H2O g Q12H2 g O2 g 2H2O l Q2 数量的分析 反应物的状态 数量和生成物的数量都相同 但由于气态水转化为液态要放出一定热量 Q2 Q1 燃料的燃烧 其他条件相同时 燃烧产物越稳定 放出热量越多 则 H越小 比较大小时 要包括所含的 和 B S g O2 g SO2 g Q1S S O2 g SO2 g Q2 思考 在同温 同压下 比较下列反应放出热量Q1 Q2的大小 两式数量相同 S由固态吸收热量转化为气态 再氧化燃烧生成SO2 其放出热量的总和小于由气态S直接燃烧所放出的热量Q1 Q2 燃料的燃烧 其他条件相同时 燃料状态为气 液 固 放出的热量依次减少 则 H依次增大 C C S 1 2O2 g CO g Q1C S O2 g CO2 g Q2 思考 在同温 同压下 比较下列反应放出热量Q1 Q2的大小 固态C氧化为CO 释放出热量Q1 CO是气体燃料 和O2反应生成CO2 又释放热量Q3 两次释放热量的总和Q1 Q3 等于固态C氧化为气态CO2释放的热量Q2 Q2 Q1 H2 g Cl2 g 2HCl g Q11 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g Q2 状态相同 但数量后式仅是前式的一半 释放的热量也应是前式的一半 Q2 Q1 思考4 在同温 同压下 比较下列反应放出热量Q1 Q2的大小 同一放热 吸热 反应 其他条件相同时 参加反应的反应物的物质的量越大 放出 吸收 的热量越多 H的值越小 越大 1 吸热反应的肯定比放热反应的大 比较 H大小的方法 2 同一放热 吸热 反应 其他条件相同时 参加反应的反应物的物质的量越大 放出 吸收 的热量越多 H的值越小 越大 3 燃料的燃烧 其他条件相同时a 燃烧产物越稳定 放出热量越多 则 H越小b 燃料状态为气 液 固 放出的热量依次减少 则 H依次增大 比较大小时 要包括所含的 和 8 热化学方程式 S g O2 g SO2 g H 297 3kJ mol分析下列说法中正确的是 A S g O2 g SO2 l H 297 3KJ molB S g O2 g SO2 l H 297 3KJ molC 1molSO2的键能总和大于1molS和1molO2键能之和D 1molSO2的键能总和小于1molS和1molO2键能之和 BC 练习与巩固 依据事实 写出下列反应的热化学方程式 1mol碳完全燃烧生成CO2放出393 5KJ的热量 1克甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水时放热22 68KJ 1mol氯气和水蒸气通过灼热的炭层反应 生成氯化氢和二氧化碳放出145KJ的热量 你写对了吗 二 中和热1 定义 在稀溶液中 强酸跟强碱发生中和反应 生成1mol水时的反应热叫做中和热 2 中和热的表示 H aq OH aq H2O 1 H 57 3kJ mol3 要点 条件 稀溶液 稀溶液是指溶于大量水的离子 反应物 强 酸与 强 碱 中和热不包括离子在水溶液中的生成热 弱电解质电离的吸热所伴随的热效应 生成1mol水 中和反应的实质是H 和OH 化合生成H20 若反应过程中有其他物质生成 这部分反应热也不在中和热之内 放出的热量 57 3kJ mol 写关于中和热的热化学方程式时以生成1mol水为标准 例 已知H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 求下列中和反应中放出的热量 1 用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出 kJ的热量 2 用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应 放出 kJ的热量 28 7 28 7 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 中和反应反应热的测定 实验步骤 P4 5并回答问题 1 1 大 小烧杯放置时 为何要使两杯口相平 填碎纸条的作用是什么 对此装置 你有何更好的建议 2 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 3 氢氧化钠为什么要过量 4 环形玻璃搅拌棒的使用 可用铁丝或铜丝代替吗 5 为何读混合液的最高温度 稀溶液中 当强酸和强碱反应时 1molH 与1molOH 起反应生成1mol水 都放出57 3kJ的热量 热化学方程式为 H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 中和热的测定 2 HCl与NaOH反应的反应热测定原理 1mol1mol akJ0 025mol0 025mol bkJ 由实验可以测定出b值 然后便可换算出a 实验中实验数据怎样处理 怎样计算本中和实验中放出的热量 实验原理 Q cm 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 实验注意事项 计算过程见课本第五页 议一议 你所测得的数据是否为57 3kJ mol 若不是 分析产生误差的原因 可能的原因有 1 量取溶液的体积有误差 测量结果是按50mL的酸 碱进行计算 若实际量取时 多于50mL或小于50mL都