sh选修4 第一章 第一节化学反应与能量变化

1、化学反应原理所研究的范围是化学反应原理所研究的范围是1、化学化学反应与能量反应与能量的问题的问题2、化学反应的化学反应的速率、方向及限度速率、方向及限度的问题的问题3、水溶液中的水溶液中的离子反应离子反应的问题的问题4、电化学电化学的基础知识的基础知识有有 效效 碰碰 撞撞1、什么是什么是有效碰撞？有效碰撞？引起分子间的化学反应的碰撞引起分子间的化学反应的碰撞结论：结论：分子间的分子间的碰撞碰撞是发生化学反应的是发生化学反应的必要条件必要条件而而有效碰撞有效碰撞是发生化学反应的是发生化学反应的充分条件充分条件推论：推论：某一化学反应的速率大小与某一化学反应的速率大小与单位时间内单位时间内有效碰

2、撞的次数有效碰撞的次数有关有关生成物生成物反应物反应物E2E1反应热反应热活化分子活化分子:能够发生有效碰撞的分子能够发生有效碰撞的分子活化能活化能:活化分子所多出的那部分能量活化分子所多出的那部分能量E1:反应的活化能反应的活化能; E2:活化分子变成生成物分子放活化分子变成生成物分子放出的能量出的能量E1- E2:反应热反应热 活化能的大小意味着一般分子成为活化分活化能的大小意味着一般分子成为活化分子的难易。但对反应前后的能量变化无影子的难易。但对反应前后的能量变化无影响响结论：结论：活化分子的活化分子的多少多少与该反应的活化能的与该反应的活化能的大小大小有关，有关，活化能的活化能的大小大

3、小是由反应物分子的是由反应物分子的性质决定性质决定，内因内因推论推论:活化能活化能越小越小则一般分子成为活化分子则一般分子成为活化分子越容易越容易，则活化分子则活化分子越多越多，则单位时间内有效碰撞则单位时间内有效碰撞越多越多，则反应速率则反应速率越快。越快。催化剂作用催化剂作用:可以降低化学反应所可以降低化学反应所需的活化能需的活化能,也就等于提高了活化分也就等于提高了活化分子的百分数子的百分数,从而提高了有效碰撞的从而提高了有效碰撞的频率频率.反应速率大幅提高反应速率大幅提高.催化剂催化剂归归 纳纳 总总 结结一个反应要发生一般要经历哪些过程？一个反应要发生一般要经历哪些过程？普通普通分子

4、分子活化活化能能活化活化分子分子合理合理取向的取向的碰撞碰撞有效有效碰撞碰撞新物质新物质能量能量思考1 1、你所知道的化学反应中有哪些是放、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？热反应？2 2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？反应？思考燃料的燃烧燃料的燃烧 ,中和反应中和反应 , 活泼金属与酸或活泼金属与酸或与水的反应、与水的反应、大多数化合反应大多数化合反应大多数分解反应大多数分解反应, C+CO, C+CO2 , 2 , H H2 2+C+Cu uO, C+HO, C+H2 2O , O , Ba(OH)Ba(OH)2 2.8H.8H2 2O+NHO

5、+NH4 4Cl ,Cl ,CaCOCaCO3 3高温分解高温分解 为什么有的反应会放出热量有的为什么有的反应会放出热量有的需要吸收热量呢？需要吸收热量呢？ 一个确定的化学反应在发生过程中是一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于吸收能量还是放出能量，决定于 。 反应物的总能量与生成物的总能反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。量的相对大小。问题探究一问题探究一生成物生成物反应物反应物能能量量图图1 1吸收吸收热量热量放出放出热量热量反应过程中能量变化曲线图：反应过程中能量变化曲线图：生成物生成物图图2 2反应物反应物能能量量反应物的能量之和反应物的能量之和 E E反反

6、生成物的能量之和生成物的能量之和 E E生生（1 1）若）若E E反反 E E生生，（2 2）若）若E E反反 E E生生，放出能量放出能量吸收能量吸收能量放热反应放热反应吸热反应吸热反应规规 律律问题探究二问题探究二化学反应的本质是什么？化学反应的本质是什么？化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成旧键断裂需要旧键断裂需要 能量，能量，新键形成会新键形成会 能量。能量。放放 出出吸吸 收收化学反应中能量变化的原因化学反应中能量变化的原因旧键断裂旧键断裂 吸收能量吸收能量新键形成新键形成 放出能量放出能量=679kJ/mol862 kJ/mol679kJ/mol 862kJ/mol = 183kJ

7、/mol所以：一个化学反应是放热还是吸热所以：一个化学反应是放热还是吸热取决于取决于取决于所有取决于所有断键吸收的总能量断键吸收的总能量与所有与所有形成新键放出的总能量形成新键放出的总能量的相对大小的相对大小一、反应热一、反应热 焓变焓变符号：符号：H，单位：单位：kJ/mol或或kJmol-1焓：是与内能有关的物理量焓：是与内能有关的物理量符号：符号：H焓变：生成物与反应物的焓值差焓变：生成物与反应物的焓值差符号：符号：H恒压条件下，化学反应的反应热等于焓变恒压条件下，化学反应的反应热等于焓变反应热：化学反应过程中所释放或吸收反应热：化学反应过程中所释放或吸收的热量的热量H=H(生成物）生成

8、物） H（反应物）（反应物）放热反应：放热反应：吸热反应：吸热反应：H0或或 H为为“”H0 或或H为为“”放热放热反应物反应物生成物生成物能量能量反应过程反应过程H H0 0吸热吸热反应物反应物生成物生成物能量能量反应过程反应过程H H0 04 4、规定：、规定：H反应物总键能生成物总键能反应物总键能生成物总键能5 5反应热与键能的关系（微观）反应热与键能的关系（微观）6、反应热与物质能量的关系（宏观）、反应热与物质能量的关系（宏观）H = E 生成物生成物 E 反应物反应物1. 1.已知反应已知反应A AB BC CD D为放热反应，对该反应为放热反应，对该反应 的下列说法中正确的是（的下

9、列说法中正确的是（ ） A. AA. A的能量一定高于的能量一定高于C C B. B B. B的能量一定高于的能量一定高于D D C. A C. A和和B B的总能量一定高于的总能量一定高于C C和和D D的总能量的总能量 D. D. 该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生C 2. 2.在反应在反应H H2 2 （g g）+ Cl+ Cl2 2 （g g） 2HCl2HCl（g g）中，已）中，已知知H HH H 键能为键能为436kJ436kJ，ClClClCl键能为键能为247kJ247kJ，H HClCl键能为键能为431kJ431kJ，判断该反

10、应是，判断该反应是（ ） A. A. 吸热反应吸热反应 B. B. 放热反应放热反应 C. C. 吸收吸收179kJ179kJ热量热量 D.D.放出放出179kJ179kJ热量热量BDBD练习2.2.已知：已知：H + H H + H H H2 2； H = H = 436KJ/mol436KJ/mol，则下列叙述正，则下列叙述正确的是（确的是（ ） A. 2A. 2个个H H 原子的能量高于原子的能量高于 HH2 2 的能量的能量 B. H B. H 原子的能量低于原子的能量低于 H H2 2 的能量的能量 C. H C. H 原子比原子比 H H2 2分子稳定分子稳定 D. HD. H2

11、2分子比分子比 H H 原子稳定原子稳定A D 3. 3.已知键能已知键能: N: NN: 946KJ/mol,N: 946KJ/mol, H-H :436KJ/mol, H-H :436KJ/mol, H-N :391KJ/mol H-N :391KJ/mol N N2 2（g) + 3Hg) + 3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g), (g), 从理论上计算从理论上计算HH为（为（ ）A A+1800KJ/mol B. 1800KJ/mol B. + 92KJ/mol 92KJ/mol C. C. 92KJ/mol D. 92KJ/mol D. 46KJ/mol 46KJ/m

12、ol C4下列过程中，需要吸收能量的是（下列过程中，需要吸收能量的是（ ） AH+H=H2 BH+Cl=HCl CI2I+I DS+O2=SO2C 能够表示化学反应热效应的能够表示化学反应热效应的化学方程式化学方程式 (阅读阅读P3-4)三、热化学方程式三、热化学方程式问题探究三问题探究三与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？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？正确书写热化学方程式应注意哪几点？三、热化学方程式三、热化学方程式1、定义：、定义： 能表示参加反应能表示参加反应物质的量物质的量和和反应热反应热的的 关系关系的化学方程式。的化学方程式。2、

13、含义：、含义：热化学方程式不仅表示物质变化热化学方程式不仅表示物质变化,还表示还表示了能量变化了能量变化. 1.1.热化学方程式包含物质变化和能量变化两热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分个部分. . 普通化学方程式只包含物质变化一个部分普通化学方程式只包含物质变化一个部分。 2 2、热化学方程式需注明反应时的温度和压强。、热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于对于 25 101kPa25 101kPa时进行的反应可不注明。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。普通化学方程式不需注明温度和压强。 3 3、热化学方程式需注明各物质的状态。、热化学方程式需注明各物质的

14、状态。 普通化学方程式不需注明物质的状态。普通化学方程式不需注明物质的状态。 4 4、热化学方程式中化学计量数可为整数或分、热化学方程式中化学计量数可为整数或分数。数。 普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的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，物质的量，微观上表示原子分子数目，只能为整数，不能为分数不能为分数。热化学方程式的意义：热化学方程式的意义：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6 kJ/mol据此，你能得到什么结论？据此，你能得到什么结论？21H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H=285.8 kJ/mo

15、l（1 1）反应热与物质前的计量数有关）反应热与物质前的计量数有关（2 2）同一化学反应，热化学方程式中物）同一化学反应，热化学方程式中物质的化学计量数和质的化学计量数和H H成正比成正比问题探究四问题探究四 在热化学方程式中，物质的后面为什么要在热化学方程式中，物质的后面为什么要标明该物质的聚集状态呢？标明该物质的聚集状态呢？2H2（g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6 kJ/mol2H2（g)+O2(g)=2H2O(g) H=483.6 kJ/mol 据此，你能得到什么结论？据此，你能得到什么结论？反应热与反应物及生物物的状态有关反应热与反应物及生物物的状态有关反应热还与温度、

16、压强有关反应热还与温度、压强有关热化学方程式的书写步骤：热化学方程式的书写步骤：1 1、写出化学反应方程式、写出化学反应方程式2 2、注明反应物和生成物的、注明反应物和生成物的状态状态（s、l、g、aq）3 3、标明反应热、标明反应热H H( (注意单位和注意单位和+ +、- -）4 4、注明反应的温度和压强（不注明指、注明反应的温度和压强（不注明指常温常压）常温常压）5 5、检查、检查例例1：当：当1mol气态气态H2与与1mol气态气态Cl2反应生成反应生成2 mol气态气态HCl，放出，放出184.6 kJ的热量，请写出该的热量，请写出该反应的热化学方程式。反应的热化学方程式。H2(g)

17、 + Cl2(g) = 2HCl(g) H =184.6 kJ/mol2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) H =369.2 kJ/mol H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H =92.3 kJ/mol1212例例2：1mol N2(g) 与适量与适量O2(g) 反应生成反应生成NO2 (g)，需吸收需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。的热量；写出热化学方程式。N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) H = + 68 kJ/mol例例3、沼气的主要成分是甲烷。、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧完全燃烧生成生成CO2和和H2O时，

18、放出时，放出445 kJ的热量。则下列热化的热量。则下列热化学方程式中正确的是（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 CH = 445 kJ/molA例例4、已知在、已知在1105Pa

19、，298K条件下条件下2mol氢氢气燃烧生成水蒸气放出气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热热量，下列热化学方程式正确的是化学方程式正确的是( )A. H2O（g）H2（g）1/2O2（g）；H242kJmol1B. 2H2（g）O2（g）2H2O（l）；H484kJmol1C. H2（g）1/2O2（g）H2O（g）；H242kJmol1D. 2H2（g）O2（g）2H2O（g）；H484kJmol1 注意：注意：1。根据焓的性质，若化学方程式中各。根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则物质的系数加倍，则H的的数值也加倍数值也加倍；若；若反应逆向进行，则反应逆向进行，则H改变符

20、号，但绝对值改变符号，但绝对值不变不变 2。可逆反应中可逆反应中的的H是指完全反应时的反是指完全反应时的反应热。应热。 实践活动实践活动 中和反应中和反应 反应热的测定反应热的测定中和热 1. 定义：在定义：在稀稀溶液中，酸和碱发生中和反应生溶液中，酸和碱发生中和反应生成成1molH2O(l),这时的这时的反应热反应热叫做中和热。叫做中和热。 2. 单位单位: KJ/mol3. 注意注意 必须是必须是稀稀溶液溶液,如浓硫酸稀释或如浓硫酸稀释或NaOH固体溶固体溶解时放热；解时放热； 酸和碱反应酸和碱反应 标准标准:生成生成1molH2O(l)放出的热量放出的热量.NaOH(aq)+HCl(aq

21、)=NaCl(aq)+H2O(l); H=57.3KJ/mol KOH(aq)+HNO3(aq)=KNO3(aq)+H2O(l); H=57.3KJ/molBa(OH)2(aq)+2HCl(aq)=BaCl2(aq)+2H2O(l); H=114.6KJ/molH (aq)+OH (aq)=H2O(l);H=57.3KJ/mol4.(1)强酸、强碱的稀溶液：强酸、强碱的稀溶液： H+(aq)+OH- (aq)=H2O(l); H=-57.3 kJ/mol（3）若反应过程中有其他物质生成（沉淀、难电）若反应过程中有其他物质生成（沉淀、难电离物质等），这部分反应热不属于中和热离物质等），这部分反应

22、热不属于中和热(2)有弱酸（或弱碱）参加中和反应，中和热一有弱酸（或弱碱）参加中和反应，中和热一般低于般低于57.3 kJ/mol，因为电离吸热。，因为电离吸热。实验目的 测定强酸与强碱反应的反应热学习重点学习重点 中和反应反应热的测定中和反应反应热的测定原理和方法原理和方法。实验用品 大烧杯（大烧杯（500 mL500 mL）、小烧杯（）、小烧杯（100 mL100 mL） 温度计、量筒（温度计、量筒（50 mL50 mL）两个、泡沫塑料）两个、泡沫塑料 或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、小孔）、环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒。0.50 mol

23、/L 0.50 mol/L 盐酸、盐酸、0.55 mol/L0.55 mol/L NaOH NaOH溶液溶液(4)实验步骤：实验步骤：1.组装量热器组装量热器在大烧杯底部垫泡沫塑料在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），（或纸条），使放入的小烧杯杯口与使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）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，如使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如上图所示。上图

24、所示。用一个量筒最取用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净然后把温度计上的酸用水冲洗干净。2 药品取用药品取用 用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/LNaOH溶液，溶液，并用温度计测量并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。溶液的温度，记入下表。把量筒中的把量筒中的NaOH溶液迅速倒入小烧杯（注意不溶液迅速倒入小烧杯（注意不要洒到外面）要洒到外面）。立即盖上盖板。立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶

25、液，并准确读取混合溶液的最高温棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。度，记为终止温度，记入下表。3 酸碱混合酸碱混合5 数据处理数据处理4 重复以上实验两次重复以上实验两次实验中实验数据怎样处理？实验中实验数据怎样处理？怎样计算本实验的中和热怎样计算本实验的中和热 实验原理实验原理: Q=mct Q : 中和反应放出的热量中和反应放出的热量 m: 反应混合液的质量反应混合液的质量 c: 混合液的比热容混合液的比热容 常用常用4.18J (g) t: 反应前后的温度差反应前后的温度差问题探究问题探究1 1、大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相、大、小烧杯放置时，为何

26、要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？平？填碎纸条的作用是什么？减少热量损失减少热量损失2 2、酸、碱混合时，为何要把量筒中的酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？问题探究问题探究减少热量损失减少热量损失3 3、实验中能否用环形铜丝搅拌棒、实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？代替环形玻璃搅拌棒？为什么？问题探究问题探究不能。因为铜丝易导热，使热不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大量损失较大问题探究问题探究4 4、判断下列实验操作对中和热测定的数值、判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响？填变大变

27、小或者不变。有如何影响？填变大变小或者不变。大烧杯上没有盖硬纸板大烧杯上没有盖硬纸板用相同浓度和体积的氨水代替用相同浓度和体积的氨水代替NaOHNaOH溶液进溶液进行实验行实验 用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液 进行实验进行实验 实验中改用实验中改用60 mL60 mL 0.50 mol/L 0.50 mol/L盐酸跟盐酸跟50 50 mL 0.55 mol/L NaOHmL 0.55 mol/L NaOH溶液进行实验溶液进行实验变变 小小变变 小小变变 小小不不 变变1 1、为了减小误差。某同学在实验中两次测、为了减小误差。某同学在实验中两次测定中和热。第一次是用定中和热。第一次是用50 mL50 mL 0.50 mol/L 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和50 mL50 mL 0.50 mol/L 0.50 mol/L氢氧化钠，第氢氧化钠，第二次是用二次是用100 mL100 mL 0.50 mol/L 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和100 100 mLmL 0.50mol/L 0.50mol/L的的NaOHNaOH溶液。请你预测该同溶液。请你预测该同学两次测得的中和热结果学两次测得的中和热结果 （相（相等或者不相等）。等或者不相等）。概念辨析概念辨析相相 等