化学反应中的热效应ppt课件

第一单元化学反应中的热效应 问题1 化学反应中 物质能量的转化四处可见 形式多样 根据你的经验和所学过的知识 结合 化学2 第34页 你知道吗 栏目 举例说明化学反应中伴随着哪些类型的能量变化 答 1 化学能与热能的相互转化 例如 石油燃烧 化学能转化为热能 二氧化碳高温条件与单质碳反应 热能转化为化学能 2 化学能与光能的相互转化 例如 萤火虫夜晚能发出荧光 是由于体内某些物质的化学反应将化学能转化为光能 浓硝酸光照分解 光能转化为化学能 3 化学能与电能的相互转化 例如 原电池放电 化学能转化为电能 饱和食盐水电解 电能转化为化学能 小结 化学反应总伴随有能量的转化 在某些化学反应中 吸收的热能 光能 电能等转化为化学能 在某些化学反应中 化学能有以热能 光能 电能等形式释放出来 活动与探究 实验1 向一支试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条 加入5mL2mol L盐酸 用手触摸试管外壁 有什么感觉 感觉 试管外壁很烫 结论 镁条与盐酸反应放出了大量的热 问题 请写出反应的离子方程式 并指出还会出现什么现象 答 Mg 2H Mg2 H2 镁条逐渐溶解 有气泡放出 实验2 在100mL小烧杯中加入约20g经研磨的氢氧化钡晶体 Ba OH 2 8H2O 然后加入约10g氯化铵晶体 用玻璃棒搅拌 使之充分混合 有什么现象 用手触摸烧杯外壁 反应混合物的温度有什么变化 现象和感觉 反应混合物呈糊状 闻到刺激性气味 烧杯外壁冰凉 反应混合物温度降低 结论 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应吸收了大量的热 问题2 请写出反应的化学方程式 答 Ba OH 2 8H2O 2NH4Cl BaCl2 2NH3 10H2O 问题2 根据你掌握的知识请总结出常见哪些过程是放热过程 哪些过程是吸热过程呢 常见的吸热过程与放热过程 1 常见的放热过程 所有的燃烧反应 金属与酸反应 中和反应 大部分化合反应 物质的缓慢氧化 化学键的形成 浓硫酸 生石灰 烧碱溶于水 2 常见的吸热过程 炭与水蒸气反应 炭与二氧化碳反应 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应 大部分分解反应 硝酸铵溶于水 电离过程 化学键的断裂 问题3 下列反应既属于氧化还原反应 又属于吸热反应的是 A 铝片与稀盐酸反应B Ba OH 2 8H2O与氯化铵晶体反应C 灼热的炭与CO2反应D 甲烷在氧气中燃烧 问题4 是否吸热反应一定要加热 而放热反应一定不要加热 要加热的反应都是吸热反应吗 请举例说明 答 吸热反应不一定要加热 如 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应是吸热反应 但该反应不需加热 放热反应有的也需要在加热的情况下才能进行 如 燃烧反应是放热反应 但需要加热到着火点才能燃烧 要加热的反应不都是吸热反应 如燃烧反应 二 化学反应中能量转化的原因分析 一 从微观分析 化学反应过程中能量变化的根本原因 1 化学反应的实质是 旧化学键断裂 新化学键的形成 断键吸热 成键放热 2 放热反应 反应物断键吸收的总能量 生成物成键放出的总能量吸热反应 反应物断键吸收的总能量 生成物成键放出的总能量 阅读 请同学们阅读 化学2 第36页资料卡 了解键能定义和应用 键能 1 定义 拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量 指出 形成1mol气态物质中某种共价键所放出的能量等于拆开1mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量 2 共价键的键能越大 该共价化合物越稳定 问题5 已知H2的键能为436kJ mol I2的键能为151kJ mol HI的键能为298kJ mol 则 2HI g I2 g H2 g 是吸热反应还是放热反应 问题6 已知HCl的键能为431kJ mol 对比HI的键能 你认为哪个稳定 问题7 物质之间发生化学反应时 一定发生变化的是 A 颜色B 状态C 化学键D 原子核 注意 键能越大 共价键越不容易破坏 形成的物质就越稳定 则该物质本身所具有的能量就越低 物质的总能量是物质本身内能的总和 而断键吸收或成键放出的能量则是外界供给的 因此两者是两个不同的概念 问题8 根据能量守恒定律 你认为对于吸热反应和放热反应 反应物的总能量和生成物的总能量大小有何关系 二 从宏观上分析 取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小 即 吸热反应和放热反应中反应物总能量与生成物总能量的关系放热反应中 反应物的总能量 生成物的总能量吸热反应中 反应物的总能量 生成物的总能量 注意 物质自身具有的能量越低越稳定 三 燃料燃烧释放的热量热值 一定条件下 单位质量的物质完全燃烧所放出的热量 单位 kJ g 1 分组讨论 自学 化学2 第38页 资料卡 讨论 1 大量使用化石燃料有哪些缺点 2 现在已经或将来可以采用哪些方法减少弊端 交流与讨论 请完成 化学2 第37页 交流与讨论 练习9 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 结论 1 大量使用化石燃料 煤和石油燃烧时 常发生不完全燃烧 排放出大量烟尘和CO 有些煤中灰粉含量大 水分多 热效应低 某些化石燃料燃烧排放出的废气中含有二氧化硫和氮的氧化物 直接排放到大气中会污染空气并形成酸雨 能引起温室效应 化石燃料是不可再生的能源 用一些少一些 2 方法 研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗技术 研究提高燃料利用率的措施 怎样防止燃料燃烧造成环境污染 通过化学方法把石油 煤等化石燃料转化为洁净燃料 开发氢能 核能 太阳能等洁净 高效的新能源 练习11 已知CH4与C3H8完全燃烧的化学方程式为 C3H8 5O2 3CO2 4H2O 条件 点燃 下同 CH4 2O2 CO2 2H2O 某居民家用燃料从液化石油气 主要成分可用C3H8表示 改为天然气 该居民家庭的灶具要作相应的调整 正确的方法应是 增大的进入量或减小的进入量 理由是 四 化学反应的反应热和焓变1 反应热 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 焓变 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 单位常常用kJ mol 1 注意 严格地讲 焓变是指恒温 恒压的条件下 体系仅作体积功 不做其他功 如电功等 的变化过程的热效应 如不特别指明 化学反应的反应热就是该反应的焓变 3 热化学方程式 1 定义 表明反应放出或吸收的热量的化学方程式叫热化学方程式 热化学方程式的含义 热化学方程式 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1它表示 2mol氢气与1mol氧气完全反应生成2mol水时 会放出571 6kJ的热量 式中g l s表示各反应物或生成物的状态 g表示气体 gas l表示液体 liquid s表示固体 solid H表示反应放出或吸收的热效应 焓变 当 H 0时 表示反应放热 H 0时 表示反应吸热 问题12 请根据以下3个热化学方程式回答下列问题 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1 H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ mol 1 H2 g 1 2O2 g H2O g H 241 8kJ mol 1 1 上述3个热化学方程式与以前学过的化学方程式有什么区别 答 热化学方程式标有热量的变化 热化学方程式中各种反应物和生成物都要标明状态 热化学方式前的化学计量数只表示物质的量 注意 由于热化学方程式中化学计量数只表示物质的量 所以 可以是整数 也可以是分数 2 与 的 H有什么关系 为什么 答 反应 的热效应是反应 的2倍 因为反应 中参加反应的氢气与氧气的物质的量是反应 中2倍 注意 H的单位是kJ mol 1 它并不代表反应物的物质的量为1mol 对于反应 它表示 2H2 g O2 g 2H2O l 这一组合为1mol 对于反应 则表示 H2 g 1 2O2 g H2O l 这一组合为1mol 3 与 的 H有什么不同 为什么 答 反应 的热效应比反应 大 因为水蒸气转化为液态水时会放出热量 小结 2 书写热化学方程式的注意事项 因为同种物质在不同状态下的热效应是不同的 所以 在热化学方程式中一定要标明物质的聚集状态 g 气体 l 液体 s 固体 aq 水溶液 热化学方程式中不用 或 此外热化学方程式无需标明反应条件 注意 H的 与 放热反应为 吸热反应为 H的单位是kJ mol 1 化学计量数只表示物质的量 不表示物质的分子数或原子数 单位是 mol 可用分数或整数 反应的热效应 H 与化学计量数之间存在正比关系 如化学计量数增加加倍 H也要加倍 当反应逆向进行时 其热效应与正反应的热效应数值相等 符号相反 反应的温度和压强不同时 其 H也不同 由于中学阶段所用 H一般是指298K 即 25 和101kPa时的数据 故大多不特别标明 对于可逆反应 例如 对于反应N2 g 3H2 g 2NH3 g 92 2kJ mol表示1molN2 g 与3molH2 g 完全反应生成2molNH3 g 放出热量92 2kJ 问题 1molN2与3molH2相混合 在一定条件下反应 放出的热量是92 2KJ吗 为什么 答 不是 因为该反应是可逆反应 1molN2与3molH2相混合 在一定条件下反应生成的氨小于2mol 所以放出的热量也小于92 2kJ 3 热化学方程式的意义 它不仅标明了化学反应的物质变化 也标明了化学反应中的能量变化 例题1 见 化学反应原理 第4页 交流与讨论 完成 化学反应原理 第3页 交流与讨论 问题解决 完成 化学反应原理 第4 5页 问题解决 2 步骤及仪器 见 化学反应原理 第6页 活动与探究 五 反应热的测量与计算 中和热 在稀溶液中 酸碱发生中和反应 生成1mol水所放出的热量 叫做中和热 注意 强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应 中和热 H 57 3kJ mol 1 弱酸代替强酸 或弱碱代替强碱 因电离吸热 反应热减小 若用浓硫酸 或NaOH固体 因比中和热多了一个溶解热 所以放热增多 放热越多 H越小 这是很容易混淆的 问题22 请回答下列问题 50mL0 50mol L的盐酸中加入50mL0 50mol L的氢氧化钠溶液 1 酸碱混合时为何要把量筒中的氢氧化钠溶液一次性倒入小烧杯中 而不是缓缓倒入 答 因为本实验的关键是测反应的反应热 若动作迟缓 将使能量损失而使实验误差增大 偏高 H 2 实验中若把50mL0 5mol L的盐酸改为50mL0 50mol的醋酸溶液 所测结果是否会有所变化 为什么 答 会有变化 因为醋酸为弱电解质 其电离时要吸热 故将使得测得结果偏高 H 3 本实验试剂常为50mL0 50mol L的盐酸和50mL0 55mol L的氢氧化钠溶液 即反应物的物质的量之比不是1 1 而是氢氧化钠略为过量 这是为什么 是否会影响实验结果 为什么 答 为了保证0 5mol L的盐酸完全被氢氧化钠中和 不会 因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1mol水时放出的热量 其数值与反应物的量多少无关 故所测得结果基本和本实验实验结果相同 4 若改用100mL0 50mol L的盐酸和100mL0 55mol L的氢氧化钠溶液 所测得中和热的数值是否约为本实验结果的两倍 假定各步骤操作均无误差 为什么 答 否 因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1mol水时放出的热量 其数值与反应物的量多少无关 故所测得结果基本和本实验实验结果相同 若所有操作都准确无误 且无热量损失 则两者相同 5 做一次完整的反应热的测定 温度计需要用次 3 偏低 偏低 偏高 偏高 偏高 7 右边是自制的简易量热计 请回答下列问题 烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 环形玻璃搅拌棒能否改用铁质搅拌棒代替 填 能或不能 其原因是 保温隔热 防止热量的损失 减小实验误差 不能 铁会与盐酸反应 同时铁导热性好 热量损失大 可能会引起实验误差 8 请设计一张处理反应热的测定实验数据的表格 二 盖斯定律 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 盖斯定律表明 一个化学反应的焓变仅与反应的起始状态和反应的最终状态有关 而与反应的途径无关 这就好比登泰山 可以经历不同的途径和不同的方式 无论你是拾级而上 还是乘坐索道缆车 当你站在泰山之颠时 与你站在山脚下相比 两种方式所发生的势能变化是相同的 练习1 完成 化学反应原理 第12页 练习与实践 第6题 练习2 同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率很慢 有时还反应不完全 测定反应热很困难 已知 P4 白磷 5O2 g P4O10 s H 2983 2kJ mol P 红磷 5 4O2 g 1 4P4O10 s H 738 5kJ mol请根据盖斯定律写出白磷转化为红磷的热化学方程式 在相同状况下 能量较低的是 说明白磷的稳定性比红磷 填 高或低 六 标准燃烧热 简称燃烧热 1 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 注意 物质完全燃烧是指物质中 含有的氮元素转化为N2 g 氢元素转化为H2O l 碳元素转化为CO2 l 硫转化为SO2 g 1g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值 不要与标准燃烧热相混淆 2 标准燃烧热的热化学方程式 以燃烧1mol可燃物为标准 配平其余物质的化学计量数 常用分数表示 的热化学方程式 称为标准燃烧热的热化学方程式 练习 已知热化学方程式 H2 g 1 2O2 g H2O g H 241 8kJ mol 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ mol 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol则 氢气的标准燃烧热为 热值为 反应为氢气的标准燃烧热的热化学方程式 填 编号 七 能源的充分利用 问题 请大家思考一下 你所了解的传统能源有哪些 新能源又有哪些 答 传统能源 石油 煤 天然气 热力 电力 新能源 太阳能 核能 风能 生物质能 地热能 海洋能 氢能 天然气水合物 问题 新能源有什么主要优点 答 资源丰富 可再生 无污染 问题 能源有可以分为一次能源和二次能源 所谓一次能源指的是直接取自自然界 没有加工转换的各种能量和资源 而二次能源指的是由一次能源经过加工转换后得到的能源 根据上述分类 请大家把上面提到的能源进行分类 答 一次能源 石油 煤 太阳能 风能 天然气 核能 二次能源 电力 热力 氢能 问题 面对能源危机 当务之急是提高现有能源的利用率 一直以来 煤作为最重要的传统燃料之一 为经济发展做出了巨大的贡献 请大家思考 在许多场合将煤块 这种燃烧方式存在什么缺陷 答 采用这种方式燃烧煤 煤与空气的接触面积不够 内部煤的燃烧效率偏低 浪费了能源 另外 直接燃烧煤会使其中含有的硫转化为二氧化硫 引起大气污染 问题 哪些方法可以提高煤的燃烧效率 答 目前常用的方法主要有三种 1 将煤制成蜂窝状 以增加与空气的接触面积 2 通过一定的方法将煤转化为液体燃料 如甲醇 3 通过一定的方法将煤转化为气体燃料 如煤气 交流与讨论 煤气是将煤和水在高温下反应得到的 请大家完成 化学反应原理 第10页的 交流与讨论 提出你的观点 并与同学讨论 总结 虽然煤转化为水煤气再燃烧与直接燃烧煤所获得的能量是一样的 而将煤转化为水煤气会增加消耗 但将煤转化为水煤气至少有两个优点 一是