高中化学（课标点击+课前导读+知识解惑+课堂演练）1.1 化学反应的热效应课件 鲁科版选修4.ppt

第1章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应 栏目链接 1 了解反应热的定义 了解反应热效应的定量描述与反应条件有关 2 初步学习测定反应热的基本原理和方法 3 了解反应焓变的定义 明确反应焓变与反应热的关系 4 能正确书写热化学方程式 能结合实例说明热化学方程式所表示的含义 栏目链接 5 了解盖斯定律 并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算 6 了解化学反应能量变化的实质 能举例说明化学能与热能的相互转化 栏目链接 栏目链接 一 化学反应的反应热 1 反应热 1 概念 化学上规定 当化学反应在一定的温度下进行时 反应所 的热量称为该反应在此温度下的热效应 简称为反应热 2 符号 用q表示 q 0 表示 q 0 表示 释放或吸收 反应吸热 反应放热 栏目链接 2 反应热的测定 1 主要仪器 它由内外两个筒组成 内筒是 外筒起 作用 2 操作 将反应物加入 筒并将之迅速混合 测量反应前后溶液温度的变化值 3 计算 公式为 其中 c表示溶液及量热计的 t1 t2分别表示反应前和反应后体系的 量热计 反应容器 保温 内 q c t2 t1 热容 温度 栏目链接 二 化学反应的焓变 1 焓 用来描述物质所具有的的 物理量 符号 单位 用它的变化来描述化学反应的 2 反应焓变 1 定义 反应产物的总焓与反应物的总焓之差 符号 2 表达式 h 能量 h 反应热 kj mol 1 h h 反应产物 h 反应物 栏目链接 3 意义 如果 h 0 即反应产物的焓大于反应物的焓 说明反应是 能量的 为吸热反应 若 h 0 即反应产物的焓小于反应物的焓 说明反应是 能量的 为放热反应 吸收 释放 栏目链接 1 如何从微观与宏观角度判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应 思考应用 答案 从宏观角度 反应物的总能量大于生成物 是放热反应 反应物的总能量小于生成物 是吸热反应 从微观角度 化学键的断裂所吸收的能量大于化学键的形成所释放的能量 是吸热反应 化学键的断裂所吸收的能量小于化学键的形成所释放得能量 是放热反应 栏目链接 三 热化学方程式 1 定义在热化学中 将一个化学反应的 变化和反应的 同时表示出来的化学方程式 2 意义热化学方程式不仅表示 的变化 还表明了 的变化 物质 焓变 物质 能量 栏目链接 例如 c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 1 表示在 和 的条件下 c s 和 h2o g 完全反应生成1molco g 和1molh2 g 时 的热量为131 3kj 3 书写热化学方程式的注意事项 1 要在物质的 后面用括号注明物质的 一般用英文字母g l和s分别表示物质为 态 态和 态 水溶液中的溶质则用 表示 298k 101kpa 1mol 1mol 吸收 化学式 聚集状态 气 液 固 aq 栏目链接 2 h后要注明 因为在不同 下进行同一反应 其 是不同的 在溶液中的反应应注明 以及 的浓度 3 h的单位是 或 4 若化学方程式中各物质的 加倍 则 h的 也加倍 因此热化学方程式中各物质的化学计量数只表示反应中各物质的 而不表示粒子个数 若反应逆向进行 则 h改变 但 h的 不变 反应条件 条件 能量变化 温度 溶液 j mol 1 kj mol 1 化学计量数 绝对值 物质的量 符号 绝对值 栏目链接 2 热化学方程式和普通的化学方程式有何不同 思考应用 答案 1 热化学方程式要用 h表示出反应的热效应 普通的化学方程式不用表示 2 热化学方程式的系数表示的是参加反应的物质的量 可以整数 也可以是分数 普通的化学方程式的系数只能是整数 栏目链接 思考应用 3 热化学方程式要标明参加反应的物质的状态 普通的化学方程式不用标明 4 热化学方程式不仅表示出化学反应的物质变化 还能表示出能量变化 普通的化学方程式仅能表示物质的变化 栏目链接 四 反应焓变的计算 1 盖斯定律对于一个化学反应 无论是 其反应焓变都是一样的 即化学反应的焓变只与反应体系的 有关 与反应进行的具体 无关 一步完成还是分几步完成 始态和终态 途径 栏目链接 2 计算方法应用盖斯定律可以间接地计算一些难以通过实验测量的反应的焓变 则 h h1 h2 h3 h4 h5 栏目链接 1 下列反应中 生成物的总焓大于反应物的总焓的是 a 氢气在氧气中燃烧b 铁丝在氧气中燃烧c 硫在氧气中燃烧d 焦炭在高温下与水蒸气反应 活学活用 栏目链接 活学活用 解析 生成物的总焓大于反应物的总焓 该反应为吸热反应 故d项正确 答案 d 栏目链接 2 热化学方程式c s h2o g co g h2 g h 131 3kj mol 1表示 a 碳和水反应吸收131 3kj能量b 1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131 3kj热量c 1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气 并吸热131 3kjd 1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收131 3kj热量 活学活用 栏目链接 活学活用 解析 物质的量的多少未描述 状态也未描述 故a项错误 反应物和生成物的状态未标出 故b项错误 阐明意义时既说明物质的状态又描述了物质的量的多少 故c项正确 化学式前的计量数表该物质的量 1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131 3kj na 故d项错误 答案 c 栏目链接 3 在298k 100kpa时 已知 2h2o g 2h2 g o2 g h1h2 g cl2 g 2hcl g h22cl2 g 2h2o g 4hcl g o2 g h3则 h3与 h1和 h2间的关系正确的是 活学活用 栏目链接 a h3 h1 2 h2b h3 h1 h2c h3 h1 2 h2d h3 h1 h2 活学活用 栏目链接 活学活用 解析 2h2o g 2h2 g o2 g h1 h2 g cl2 g 2hcl g h2 2cl2 g 2h2o g 4hcl g o2 g h3 则反应 2 由盖斯定律可知 h3 h1 2 h2 答案 a 栏目链接 栏目链接 知识点一化学反应的反应热中的概念辨析 1 放热反应与吸热反应的异同 见下表 栏目链接 栏目链接 1 无论是放热反应还是吸热反应都是指化学反应 即化学变化 而不仅仅是放出或吸收热量 如浓h2so4溶于水时是放热过程而非放热反应 nh4no3溶于水时是吸热过程却不是吸热反应 即放热 吸热 过程与放热 吸热 反应的实质是不一样的 温馨提示 栏目链接 2 物质三态的变化是放 或吸 热的过程 如图所示为物质的气 液 固三态的变化与吸收或放出热量的关系 温馨提示 栏目链接 2 中和热概念 在稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量 1 对于强酸和强碱的稀溶液反应 其中和热基本上是相等的 都约是57 3kj mol 1 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 栏目链接 2 对于强酸和弱碱 或弱酸和强碱 的稀溶液反应 中和热一般低于57 3kj mol 1 因为弱电解质的电离是吸热的 如 ch3cooh aq oh aq ch3coo aq h2o l h akj mol 1 其中a 57 3 3 中和反应的实质是h 和oh 中和生成h2o 若反应过程中有其他物质生成 如生成不溶性物质或难电离的其他物质等 这部分反应热不在中和热内 栏目链接 3 燃烧热概念 25 101kpa时 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 单位为kj mol 1 栏目链接 1 燃烧热是反应热中的一种具体表现形式 q为负值 2 25 101kpa时 1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物 3 燃烧热通常是由实验测得的 温馨提示 栏目链接 例1co g 与h2o g 反应的能量变化如图所示 有关两者反应的说法正确的是 栏目链接 a 该反应为吸热反应b co g 和h2o g 具有的总能量大于co2 g 和h2 g 具有的总能量c 该反应不需要加热就能进行d 1molco2 g 和1molh2 g 反应生成1molco g 和1molh2o g 要放出41kj热量 栏目链接 解析 由能量变化可知 反应产物的总能量比反应物的总能量低 反应为放热反应 但并不是不需要加热 当1molco2 g 和1molh2 g 反应生成1molco g 和1molh2o g 时 要吸收41kj热量 答案 b 思路点拨 反应物总能量大于反应产物总能量的反应为放热反应 其逆过程为吸热反应 与反应条件无必然的联系 栏目链接 变式应用 1 下列物质间的反应 其能量变化符合右图的是 栏目链接 变式应用 a 由zn和稀h2so4制氢气b 灼热的炭粉与二氧化碳反应c ba oh 2 8h2o晶体和nh4cl晶体混合d 碳酸钙的分解 栏目链接 变式应用 解析 反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量 该反应为放热反应 活泼金属与酸反应是放热反应 故a项正确 碳与二氧化碳的反应 ba oh 2 8h2o和nh4cl的反应 碳酸钙高温分解都是吸热反应 故b c d三项错误 答案 a 栏目链接 知识点二热化学方程式的书写及判断 1 热化学方程式书写的基本步骤第一步写出化学反应方程式 第二步依据题目信息注明物质状态 第三步计算焓变数值 第四步确定焓变的符号 即正负号 最后写出热化学方程式 栏目链接 2 书写热化学方程式应注意的问题 1 反应的焓变与各反应物和生成物的聚集状态有关 因此必须在方程式中每种物质的化学式后面必须用括号注明物质的聚集状态 s l g 不用标 或 水溶液中的溶质则用 aq 表示 2 焓变与温度和压强等测定条件有关 所以书写时必须指明反应的温度和压强 298k 101kpa时 可不注明 3 化学计量数只表示该物质的物质的量 不表示分子个数或原子个数 栏目链接 4 h的单位是j mol 1或kj mol 1 h只能写在化学方程式的右边 表示正向反应的焓变 若 h为 表示反应为放热反应 若 h为 则表示反应为吸热反应 5 由于 h与反应完成的物质的量有关 所以方程式前面的化学计量数必须与 h相对应 若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 栏目链接 比较反应热 h的相对大小时 注意 h的符号 即要带 号比较 但比较反应放出或吸收的热量多少时要去掉 号 温馨提示 栏目链接 例2已知在25 101kpa时 1gc8h18燃烧生成co2和h2o l 时放出48 40kj的热量 表示上述反应的热化学方程式正确的是 栏目链接 栏目链接 解析 本题考查热化学方程式的书写 应注意以下几点 标明各物质的聚集状态 a中h2o的状态标错 标明吸热还是放热 h 0时为吸热 h 0时为放热 本题放热 h 0 故c错 物质变化和能量变化要对应 显然d错 答案 b 栏目链接 思路点拨 热化学方程式正误判断的 四看 一看 化学原理是否正确 二看 状态是否标明 三看 反应热符号及单位是否正确 四看 反应热数值是否与系数和状态相对应 栏目链接 变式应用 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 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 4bkj molb c2h2 g 5o2 g 2co2 g h2o l h 2bkj mol 栏目链接 变式应用 c 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h 2bkj mold 2c2h2 g 5o2 g 4co2 g 2h2o l h bkj mol 栏目链接 变式应用 解析 乙炔燃烧是放热反应 h 0 故排除b d两项 又因反应生成1mol二氧化碳时 放出热量为bkj 则生成4molco2应放出热量4bkj 故a正确 c不正确 答案 a 栏目链接 知识点三反应焓变的计算 1 根据热化学方程式进行计算 焓变与反应物各物质的物质的量成正比 如 2h2 g o2 g 2h2o l h1 571 6kj mol 1 生成2molh2o l h 571 6kj mol 1 生成1molh2o l h 285 8kj mol 1 栏目链接 2 根据反应物和生成物的总焓计算 h h 反应产物 h 反应物 3 依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算 h 反应物的化学键断裂吸收的能量 生成物的化学键形成释放的能量 反应物总键能 生成物总键能 栏目链接 4 根据盖斯定律的计算 5 根据比热公式求算 q c m t 栏目链接 例3共价键都有键能之说 键能是指拆开1mol共价键需要吸收的能量或者形成1mol共价键所放出的能量 如h h键的键能是436kj mol h cl键的键能是431kj mol cl cl键的键能是247kj mol h2和cl2反应生成1molhcl放出的热量是 a 431kjb 179kjc 89 5kjd 以上说法都不对 栏目链接 解析 在反应h2 cl22hcl中 断裂1molh h键 1molcl cl键共吸收的能量为 436kj 247kj 683kj 生成2molhcl 共形成2molh cl键 放出的能量为 2 431kj 862kj 吸收的能量少 放出的能量多 该反应为放热反应 放出的热量为 863kj 672kj 179kj 所以h2和cl2反应生成1molhcl放出的热量是为89 5kj 故选c 答案 c 栏目链接 变式应用 3 据下面的信息 判断下列叙述中正确的是 栏目链接 变式应用 a 氢气与氧气反应生成水的同时吸收能量b 氢气与氧气反应生成水 该反应的反应物的总能量小于生成物的总能量c 1molh2 g 与0 5molo2 g 反应生成1molh2o l 释放能量245kjd 2molh2 g 与1molo2 g 反应生成2molh2o g 释放能量490kj 栏目链接 变式应用 解析 依据反应的热效应 反应物键能之和 生成物的键能之和 436kj 249kj 930kj 245kj 所以反应是放热反应 热化学方程式为 h2 g o2 g h2o g h 245kj mol 栏目链接 变式应用 氢气与氧气反应生成水的同时放出能量 故a项错误 氢气与氧气反应生成水是放热反应 根据能量守恒 该反应的反应物的总能量大于生成物的总能量 故b项错误 1molh2 g 与0 5molo2 g 反应生成1molh2o g 释放能量245kj 气态水变为液态水时放出热量 所以1molh2 g 与0 5molo2 g 反应生成1molh2o l 释放能量大于245kj 故c项错误 依据反应的热化学方程式h2 g o2 g h2o g h 245kj mol 可知同乘以2得到2h2 g o2 g 2h2o g h 490kj mol 故d项正确 答案 d 栏目链接 例4发射卫星时可用肼 n2h4 为燃料 用二氧化氮为氧化剂 这两种物质反应生成氮气和水蒸气 已知 n2 g 2o2 g 2no2 g h1 67 7kj mol 1 n2h4 g o2 g n2 g 2h2o g h2 534kj mol 1 栏目链接 试计算1mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为 写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式 栏目链接 解析 由题意可知 n2 g 2o2 g 2no2 g h1 67 7kj mol 1 n2h4 g o2 g n2 g 2h2o g h2 534kj mol 1 根据盖斯定律 令 2 得2n2h4 g n2 g 2n2 g 4h2o g 2no2 g h 2 h2 h1 整理得2n2h4 g 2no2 g 3n2 g 4h2o g h 2 h2 h1 534kj mol 1 2 67 7kj mol 1 1135 7kj mol 1 则1moln2h4与no2完全反应时放出的热量为567 85kj 答案 567 85kj2n2h4 g 2no2 g 3n2 g 4h2o g h 1135 7kj mol 1 栏目链接 变式应用 4 盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义 有些反应的反应热虽然无法直接测得 但可通过间接的方法测定 现根据下列2个热化学反应方程式 feo s co g fe s co2 g h 218kj molfe3o4 s co g 3feo s co2 g h 640 5kj mol 栏目链接 变式应用 写出co气体还原fe3o4固体得到fe固体和co2气体的热化学反应方程式 栏目链接 变式应用 解析 feo s co g fe s co2 g h 218kj mol fe3o4 s co g 3feo s co2 g h 640 5kj mol 依据盖斯定律计算 3得到 4co g fe3o4 s 3fe s 4co2 g h 13 5kj mol 答案 4co g fe3o4 s 3fe s 4co2 g h 13 5kj mol 栏目链接 知识点四化学反应中能量变化的实验探究 实验目的 测定强酸与强碱反应的反应热 体验化学反应的热效应 实验用品 量热计 烧杯 量筒 氢氧化钠溶液 盐酸溶液 栏目链接 实验原理 中和热是指在稀溶液中 酸和碱发生中和反应而生成1molh2o时的反应热 实验时 先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度 求其平均温度t1 两溶液混合充分反应后 读取混合液温t2 为了使计算简便 上述hcl naoh溶液的密度都近似为1g cm 3 中和后生成溶液的比热容c 4 18kj k 1 kg 1 则该中和反应放出热量为