选修4化学反应与能量的变化课件

1、第一章 化学反应与能量,第一节 化学反应与能量的变化,人教版新课程选修4化学反应原理,思考与交流,1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？,2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？,1.金属与酸的反应 2.所有的燃烧反应 3.酸碱中和反应 4.大多数化合反应,化学反应中存在能量变化的主要原因是：1.从化学键的角度加以分析2.从能量守恒的角度加以分析,从化学键角度（微观）：,Q1Q2,Q1Q2,反应吸热,反应放热,1.从化学键的角度加以分析,E1,E2,E1,E2,2.从能量守恒的角度加以分析,一、反应热 焓变,1、反应热,化学反应中所吸收或放出的热量。,恒温恒压下，反应热称“焓变”。,2、

2、焓变,1）符号： 2）单位：,kJ/mol 或 kJ mol1,H,注：单位中的每mol是与整个反应对应的， 即反应热表示每mol反应放出或吸收的热量。,放热,H0,H生成物能量反应物能量（宏观）,吸热,H0,3)、规定：,放热反应 (体系能量降低)：,H 0，,H为“”,吸热反应 (体系能量升高)：,H 0，,H为“ + ”,所谓体系是指被研究的物质系统；而体系以外的其他部分就称为环境,4）化学反应中能量变化的原因,牛刀小试,1molC(s)与1molH2O(g)反应生成1molCO(g)和1molH2(g),需要吸收131.5 kJ 的热量，该反应的反应热为H 。,131.5 kJmol,

3、4）化学反应中能量变化的原因,旧键断裂 吸收能量,新键形成 放出能量,=,=,679kJ/mol,862kJ/mol,679kJ/mol 862kJ/mol = 183kJ/mol,H反应物总键能生成物总键能（微观）,石墨、金刚石哪个更稳定？,活学活用,判断物质的稳定性,2.判断反应热的大小,例 1：1mol C与 1mol H2O(g) 反应生成 lmol CO(g) 和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为H = kJ/mol。,例 2：拆开 1mol HH键、1mol NH键、1mol NN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ， 则1mol

4、N2生成NH3的反应热为 ， 则1mol H2生成NH3的反应热为 。,相当于 1/3 mol N2,131.5,92.0 kJ/mol,30.67 kJ/mol,下表中的数据是破坏1 mol化学键所消耗的能量（kJ）： 根据上述数据回答（）（3）题 （1）下列物质本身具有的能量最低的是（） l2 r2 （2）下列氢化物中，最稳定的是（） l r （3）相同条件下， （代表l,r,）分别与氢 气反应，若消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收热量最多的是,任何一个化学反应都包括物质的变化和能量的变化。 那么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？,思考,只表示物质变化,【例1】 在200、101kP

5、a时，1 mol H2与碘蒸气作用生成HI的反应，科学文献上表示为：,二、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,表示1mol气态H2与1mol气态碘完全反应， 生成2mol气态HI时，放出14.9kJ的热量。,H2(g)+I2(g)=2HI(g) H=14.9kJ/mol,200 101kPa,物质变化,能量变化,3、书写要点, H2 (g) + O2(g) = H2O(g)； H= 241.8 kJ/mol, H2 (g) + O2(g) = H2O(l)； H= 285.8 kJ/mol, 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l)

6、； H= 571.6 kJ/mol, 2H2O(l) = 2H2 (g) + O2(g) ； H= + 571.6 kJ/mol, 一般应注明反应的温度、压强；,H与实验的条件、 物质的状态有关！,（250C ，101kPa时不注明）, 一定标明各物质的状态（s、l、g、aq） ；,H= + 44 kJ/mol, H只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程式隔开(数值及单位) 放热： H 0；, 系数仅仅表示物质的量，不表示分子或原子个数； 故系数可以是整数、分数、小数；,H的值与系数相匹配。,系数加倍，H值也加倍。,正逆反应的H绝对值相等，符号相反。, 反应物完全变成生成物，所释放或吸收的热

7、量。, 热化学方程式一般不要写反应条件。,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 =184.6 kJ/mol,2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) H =369.2 kJ/mol,例2：1mol N2(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 = + 68 kJ/mol,例3、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧 生成

8、CO2和H2O时，放出445 kJ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 = + 890 kJ/mol,B、CH4 2O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol,C、CH4 ( g ) 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/mol,D、 1/2CH4 ( g ) O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = 890 kJ/mol,C,状态,H = 445 kJ/mol,小结：化学方程式与热化学方程式的比较,练习：,1、下

9、列热化学方程式书写正确的是（ ）,A2SO2 + O2 = 2SO3 H= 196.6 kJ/mol BH2(g)+O2(g)= H2O (g) H= 241.8 kJ C2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) H= 571.6 kJ/mol DC(s) + O2(g) = CO2(g) H= + 393.5 kJ/mol,C,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78.5 kJ的热量,C(s)+H2O(

10、g)=CO(g)+H2(g) H=+131.3KJ/mol,2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H= 314KJ/mol,1、 1mol C与1mol 水蒸气反应生成1mol CO 和1mol H2，需要吸收 131.5 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式。 2、氢氧化钾稀溶液与硝酸稀溶液发生中和反应生成1mol水,放出57.3KJ的热量.写出此反应的热化学方程式。,练习,3、4.0 g硫粉完全燃烧时放出37 KJ热量，写出此反应的热化学方程式。,4、沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。1克CH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出Q kJ的热量。写出此反应的热化学方程式。,已知：H2

11、(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= 184.6kJ/mol 则反应 HCl(g) = H2(g) + Cl2(g) 的H为（ ）,D,A、 +184.6 kJ/mol B、 -92.3 kJ/mol C、 -369.2 kJ/mol D、 +92.3 kJ/mol,思考1. 在同温、同压下，比较下列反应放出热量H1 、 H2的大小,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),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,Q2Q1,H1 = -Q1,H 2= -Q2,H2 H1,1、已知 （1）H

12、2( 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,巩 固 练 习,5、在同温同压下，下列各组热化学方程式中 Q2Ql的是 ( ) A、2H2(g)+02(g) =2H20(g)； H1=-Q1 2H2(g)+02(g)=2

13、H20(1)； H2=-Q2 B、S(g)+O2(g)=S02(g)； H1=-Q1 S(s)+02(g)=S02(g)； H2=-Q2 C、C(s)+1/2O2 (g)=CO(g)； H1=-Q1 C(s)+02(g)=C02(g)； H2=-Q2 D、H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)； H1=-Q1 1/2H2(g)+ 1/2Cl2(g)= HCl(g)； H2=-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)+Q1 2H2(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

14、，但由于气态水转化为液态要放出一定热量,Q2Q1,B: S(g)+O2(g)=SO2(g)+Q1 S(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，在氧化燃烧生成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，Q1Q2。,C: C(S)+1/2O2(g)=CO(g)+Q1 C(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

15、，等于固态C氧化为气态CO2释放的热量Q2，Q2Q1,D: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)+Q1 1/2H2(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，Q2Q1,三、中和反应反应热的测定,测定强酸与强碱反应的反应热， 体验化学反应的热效应。,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,实验目的,实验用品,中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol水所产生的反应热,1.保温。在大烧杯底部垫泡沫塑料，使放入的

16、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，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，如图所示。,实验步骤,答案：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。,思考1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？,思考2：为什么不用环形铁搅拌棒？,铁与盐酸之间会发生反应，另外铁的导热性好，这样 都会造成热量的损失。,2.用一个量

17、筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。,思考3：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？,答：因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。,3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。,思考4：实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是11而是NaOH过量？,答：为了保证0.

18、50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和， 采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。,思考5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？,答：因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。,4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。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，记为终止温度，记入下表。,5.重复实验两到三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。,实验视频,实验数据处理,1、取三次测量所得数据的平均值作为计算依据,如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显，怎么办？,2.计算反应热 50mL0.50 mol/L的盐酸的质量m1=50g 50mL0.55 mol/L的氢氧化钠溶液的质量m2=50g 中和后生成的溶液的比热容c4.18J/(