化学反应中的能量变化演示课件

1、1,第六章 化学反应与能量变化 电化学基础,第一节 化学反应与能量变化,高三化学第一轮复习系列课件,2,重点和热点： 1.化学反应中能量变化的有关概念, 了解吸热反应和放热反应,燃烧热和中和热; 2.热化学方程式的书写与判断对错; 3.判断各种条件下反应热或H的数量大小; 4.反应热的有关计算问题,盖斯定律的运用; 5.中和热实验测定; 6.常识性介绍燃料充分燃烧的条件，培养节约能源及环境保护等意识。 学习重点： 热化学方程式的判断正误、反应热或H数量大小的判断 。,3,化学反应过程中所释放或吸收的能量， 都可以热量（或换算成相应的热量）来表 述，叫做反应热，又称为“焓变”。,H,kJ/mol

2、,(1)反应体系的能量降低（即 放热反应），则H为“”；,(2)反应体系的能量升高（即 吸热反应），则H为“”；,当H为“”（ H0）时，为放热反应,当H为“”（ H0）时，为吸热反应,一、焓变 反应热：,1、定义：,2、符号：,3、单位：,4、规定：,即,mol-1的意义？,4,通过此图大家还能发现这反应热 H有什么规律？,5,当反应物的总能量高于生成物的总能量，则放出热量。由于放热反应,使反应本身的能量降低,规定H0 或H为“+” .,（1）从物质包含的能量角度理解反应热,H=生成物能量-反应物能量,6,【要点深化】吸热反应与放热反应的比较,7,例1.下列叙述正确的是 （ ） A.化学反应

3、一定伴随着能量的变化 B.化学反应中的能量变化都表现为热量的变化 C.若H0，则反应物的能量高于生成物的能量,A C,8,吸热反应,化 学 反 应,常见的放热和吸热反应,放热反应,1.金属与酸的反应 5.铝热反应 2.可燃物的燃烧反应 6.硫酸工业三反应 3.酸碱中和反应 7.合成氨及氨催化氧化反应 4.大多数化合反应如：CaO+H2O=Ca(OH)2,1.氢氧化钡晶体与氯化铵固体的反应 2. 用C 、H2 、CO还原金属氧化物; C+H2O/CO2 3.某些加热分解反应 4.水解、电离,9,10,例2下列说法正确的是（ ）A需加热方能发生的反应一定是吸热 反应B放热反应在常温下一定很易发生C

4、反应是吸热还是放热必须看反应物和生成物具有的总能量的相对大小D吸热反应在一定条件下也能发生,CD,例3.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,11,化学反应过程中的能量变化关系：,其中E1为活化能,E2-E1是反应热,何为活化能？,12,1、化学反应的实质:反应物中旧化学键的断裂生成物中新的化学键的形成 2、键能：拆开1mol化学键所收的能量或形成1mol化学键所放出的能量。（旧键断裂要吸收能量， 新键形成要放出能量。） 一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量

5、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会有能量的变化。,13,（2）从化学键的角度理解反应与能量变化的关系,键能数据： H-H 436 kJ/mol Cl-Cl 243 kJ/mol H-Cl 431 kJ/mol 键能与反应热的关系: H=反应物键能生成物键能（约为） H=（436+243）-2431=183KJ/mol,以H2+Cl2=2HCl为例,14,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） 即：反应物键能总和-生成物键能总和,小结：反应过程

6、中总能量变化,15,二、燃烧热和中和热,1、定义：,在101KPa下，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所释放出的热量，叫该物质的燃烧热。,燃烧热：,中和热：,稀溶液中，强酸与强碱完全中和时生成1mol水和易溶于水的盐时所释放出的热量,2.单位：,均为KJmol,3.注意事项：,燃烧热和中和热的H 均为负值。 稳定化合物：C CO2 (g)，H H2O (l) ，SSO2(g) ，P(s)P2O5(s) 在写热化学方程式时，应以燃烧1mol物质或生成1molH2O为标准来配平其他物质的化学计量。,16,例下列热化学方程式中H的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是（ ） AH2（g）+Cl2（g

7、）=2HCl（g）； H=184.6kJ/mol BCH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）； H=802.3kJ/mol C2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）； H=571.6kJ/mol DCO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）； H=283kJ/mol,D,17,例.下列有关中和热的说法不正确的是 （ ） A、在稀溶液里酸与碱反应，生成1molH2O放出的热量，叫中和热 B、1mol硫酸与1molBa(OH)2完全中和所放出的热量为中和热 C、书写中和热的热化学方程式应以生成1molH2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数 D、醋酸(aq)与氢氧化钠(aq)

8、 反应的反应热为Ha kJ/mol，则a 57.3,B,18,三、热化学方程式,1、定义：,表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；H= -484kJmol-1,请说明这个热化学方程式的含义。,2、意义：不仅表明化学反应中 的变化，也表明了化学反应中的 变化。如：,物质,能量,表示：25、101KPa条件下，2molH2(g)和1molO2(g)完全反应生成2molH2O(g)时要释放出484KJ的热量。,19,对比这两个方程式，它们的区别是什么？,【思考】,1、一般化学方程式只表明化学反应中的物质变化，不能表明化学反应中的能量变化。热化学方程式既能表

9、明化学反应中的物质变化，又能表明化学反应中的能量变化。,2、化学方程式中的化学计量数可表示分子数、物质的量，气体体积等，只能用整数。热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以用分数。,20,3.热化学方程式的书写,(1)要注明反应的温度和压强:,注意反应热H与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明H的测定条件。但绝大多数H在25、101KPa下测定的，可不注明温度和压强。,(2)要注明H位置、符号、单位：,H必须写在方程式的右边，并用空格隔开;根据反应是放热或吸热还须注明“-”或“+”；单位为KJmol。,21,(3) 要标明反应物与生成物的状态(g,l,s,aq)：,

10、注意反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。,(4)注意热化学方程式中化学计量数可以是整数、也可以是分数。,因为各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量。,(5)注意H(kJ/mol)它表示每摩尔反应所放出的热量。,所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。,22,注意反应的可逆性： 热化学方程式中的反应热是表示反应物完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。 如：2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)Ha kJ/mol，是指2 mol SO2气体与1 mol

11、 O2完全反应生成2 mol SO3时，放出a kJ的热量，若将2 mol SO2与1 mol O2气体放于一密闭容器中在一定条件下反应达平衡时，放出的热量要小于a kJ，且当平衡移动(各物质状态不变)时，H不变。,23,1.（2006重庆卷）25、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2 800 kJ/mol,则下列热化学方程式正确的是（） A.C(s)+O2(g)=CO(g); H=-393.5 kJ/mol B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g); H=+571.6 kJ/mol C.CH

12、4g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g); H=-890.3 kJ/mol D.C6H12O6（s）+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l); H=-1 400 kJ/mol,感悟高考:,D,24,2.（05全国卷I）已知充分燃烧a g 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（ ） A2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)； H = 4b KJ/mol BC2H2(g) + 5/2O2(g) = 2CO2(g) + H2O(l)； H = 2b KJ/mol C2C2H2(g) + 5

13、O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)； H = 2b KJ/mol D2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)； H = b KJ/mol,A,25,三、盖斯定律及其应用,化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的.也就是说,在化学反应中，放出或吸收的热量，仅决定于反应物初始状态和生成物的最终状态，而与反应的途径无关。（或叙述为：若是一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热总和与这个反应一次发生时的反应热相同。）,H1=H2+H3,1、盖斯定律：,26,2、有关反应热的计算,（1)根据反应物和生成物的总能量计算;,;,27,(2)根

14、据反应物和生成物的总键能计算,2（2007全国理综）已知1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量；1molCl2分子中化学键断裂需要吸收243kJ的能量；由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量。下列叙述正确的是（ ） A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是： H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) B.氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的H=183kJmol-1 C氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体,反应的H= -183kJmol-1 D氢气与氯气反应生成1mol氯化氢气体,反应的H= -183kJmol-1,28,例5.（08年海南

15、）白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：PP a kJmol1、 PO b kJmol1、P=O c kJmol1、 O=O d kJmol1。 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+5d4c12b）kJmol1 B. （4c+12b6a5d）kJmol1 C（4c+12b4a5d）kJmol1 D（4a+5d4c12b）kJmol1,A,29,已知： C(s)+1/2O2(g) = CO(g) H1=-110.5kJ/mol 2H2(g)+O2(g) = 2H2O (g) H2=-483.6kJ/mo

16、l 那么碳和适量水蒸气反应生成1摩尔一氧化碳和适量氢气的反应热为多少？ 解析：先确定待求的反应方程式C(s)+H2O (g) = CO(g)+H2(g) H3=?; 之后按盖斯定律求解： H3= H1- (H2),（3）利用盖斯定律计算,30,【注意】利用盖斯定律解决问题的一般步骤：,确定待求的反应方程式； 找出待求方程式中各物质出现在已知方程式的什么位置； 根据未知方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理，或调整计量数，或调整反应方向； 实施叠加并检验上述分析的正确与否。,31,例. 已知： CsO2gCO2g H3935 kJmol1 2COgO2g2CO2g H566 kJm

17、ol1 TiO2s2Cl2gTiCl4sO2g H+141kJmol1 则：TiO2s 2Cl2g 2Cs TiCl4s 2COg 的H H 。,80 kJmol -1,方法：写出目标方程式确定“过渡物质”（要消去的物质） 逐一消去“过渡物质” 。,32,3. 已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) H1= 283.0 kJ/mol H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) H2= 285.8 kJ/mol C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2CO2(g) + 3 H2O(l) H3= 1370 kJ/mol 计算: 2CO(g) 4 H2(g)= H

18、2O(l) C2H5OH(l) 的H,解：,2 + 4 - = ,2 CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) H1= 566.0 kJ/mol 4 H2(g) + 2O2(g) = 4 H2O(l) H2= 1143.2kJ/mol2CO2(g) + 3 H2O(l) = C2H5OH(l) + 3O2(g) H3 = + 1370 kJ/mol,+),2CO(g) 4 H2(g)= H2O(l) C2H5OH(l) H 339.2 kJ/mol,33,例1.已知下列两个热化学方程式； H2(g)+1/2O2(g)=H2O(1)； H=285.kJ/mol C3H8(g)+5O2(g)

19、=3CO2(g)+4H2O(1)； H=2220.0kJ/mol （1）实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是 。 （2）已知：H2O(1)=H2O(g)；H=+44.0kJ/mol 写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式。,34,写出下列反应的热化学方程式： 1、5克碳酸钙分解时吸收8.885kJ热量。 2、1molC与适量的水蒸气反应，需吸收131.3kJ的热量。 3、1.00L0.10mol/LH2SO4溶液与足量稀的氢氧化钠溶液反应放出11.46kJ的热量。 4、57克辛烷完全燃烧恢复到常温下放出

20、2759 kJ的热量。,35,说明：本知识点是高考的重点，作题时要分清比较的是反应热值(即Q)还是“H”。,2、判断各种条件下反应热或H 的数量小,若比较H，因H有正负之分，比较时要连用“+”、“-”号包含在内进行比较，类似于数学上的正负数的大小比较； 若只比较反应热值(即Q)，只需比较数值的大小，不考虑正、负号。,36,特别提醒(1)H有正负之分，比较H时要连同“”、“”号包含在内，类似于数学上正负数大小的比较。 (2)若只比较放出热量的多少，则只比较数值大小，不考虑正负号。例： 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H1Q1 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2Q2 则H1Q2。,3

21、7,如:在同温、同压下，比较下列反应H1、 H2的大小,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； H1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)； H2,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数量的热量, H1 H2,（1）同一反应生成物的状态不同,38,S(g)+O2(g)=SO2(g)； H1 S(S)+O2(g)=SO2(g)； H2,如：在同温、同压下，比较下列反应放出热量H1、 H2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, H1H2,(2)同一反应反应物的状态不

22、同,39,C(S)+1/2O2(g)=CO(g)； H1 C(S)+O2(g)=CO2(g)； H2,如：在同温、同压下，比较下列反应H1、 H2的大小,固态C氧化为CO，释放出热量H1，CO是气体燃料，和O2反应生成CO2，又释放热量H3，两次释放热量的总和H1 H3，等于固态C氧化为气态CO2释放的热量H2 ，, H1 H2,（3）反应物相同、产物不同,40,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)； H1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g)； H2,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，,如：在同温、同压下，比较下列反应H1、 H2的大小, H

23、1 H2,（4）同一反应化学计量数不同,41,3、已知 (1)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol (2)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol (3)H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol (4)2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol 则a、b、c、d的关系正确的是 。 A、ad0 C、2a=b0,C,42,跟踪练习: 1.在同温同压下，下列各组热化学方程式中，H2H1的是( ). A2H2(g) + O2(g)

24、 2H2O(g)；H1 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)；H2 BS(g) + O2(g) SO2(g)； H1 S(s) + O2(g) SO2(g)；H2 CCO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g)；H1 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)；H2 DH2(g) +Cl2(g)2HCl(g)；H1 1/2 H2(g) + 1/2 Cl2(g) HCl(g)；H2,判断时:先看是放热反应,还是吸热反应,然后看判断的是”Q”还是”H”.,43,跟踪练习：,2已知强酸与强碱在稀溶液里反应的中和热可表示为： H+(aq) + OH-(aq) = H2O(l) H

25、 = -57.3KJ/mol CH3COOH(aq) + NaOH(aq) = CH3COONa(aq) + H2O(l) H = Q1KJ/mol 1/2H2SO4(浓) + NaOH(aq) = 1/2Na2SO4(aq) + H2O(l) H = Q2KJ/mol HNO3(aq) + NaOH(aq) = NaNO3(aq) + H2O(l) H = Q3KJ/mol 上述反应均系在溶液中进行的反应，Q1、Q2、Q3的关系正确的是： AQ1 Q2 Q3 B Q2 Q1 Q3 CQ2 Q3 Q1 D Q2 Q3 Q1,44,29（05北京）CO、CH4均为常见的可燃性气体。 （1）等体积

26、的CO和CH4在相同条件下分别完全燃烧，转移的电子数之比是 。 （2）已知在101 kPa时，CO的燃烧热为283 kJ/mol。相同条件下，若2 molCH4完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1 mol CO完全燃烧放出热量的6.30 倍，CH4完全燃烧反应的热化学方程式是： 。 （3）120、101 kPa下，a mL由CO、CH4组成的混合气体在bmL O2中完全燃烧后，恢复到原温度和压强。 若混合气体与O2恰好完全反应，产生b mL CO2，则混合气体中CH4的体积分数为 （保留2位小数）。 若燃烧后气体体积缩小了a/4 mL ，则a与b关系的数学表示式是 。 29 1:4 CH4(g

27、) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)；H = 891KJ/mol 0.33 b5a/4,感悟高考:,45,2.硬纸板、碎纸条的作用：保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。,1.实验装置:如图(或用生活用的保温壶、杯)。,四、中和热实验测定,46,4操作步骤 量取50 mL 0.50 mol/L的盐酸，倒入小烧杯中，测定其温度，记作tHCl，然后将温度计上的酸用水冲洗干净。 用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，测定其温度，记作tNaOH。 先将温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，然后把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中(注意不要洒到外面)，

28、用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液并准确读取混合溶液的最高温度，记作t终。 重复上述实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。 根据实验数据计算：,47,5注意事项 (1)碱液稍过量的目的是确保盐酸被完全中和。 (2)操作时动作要快目的是尽量减少热量的损失。 (3)实验中若使用了弱酸或弱碱，会使测得中和热的数值偏小。 【实验探究】用50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液在如上图所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)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_； (2)环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替？_

29、(填“能”或“不能”)，其原因是_,减少热量损失,不能,铁会和盐酸反应；铁导热性好，热量损失较大,48,(3)实验时氢氧化钠溶液的浓度要用0.55mol/L的原因是_； (4)实验中若改用60 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L的氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_(填“相等”或“不相等”)，若实验操作均正确，则所求中和热_(填“相等”或“不相等”)； (5)已知在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成1 mol H2O 时，放出57.3 kJ的热量，则上述反应的热化学方程式为：_。,不相等,相等,为了确保盐酸完全被中和,NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJ/mol,49,2.50mL 0.5mol/L的盐酸和50mL 0.55mol/L的NaOH溶液在下图所示的装置中进行中和反应，通过测定溶液温度的变化，可计算中和热，回答下列问题： 从实验装置看，图中还缺少的一种玻璃仪器是_。 烧杯间填