化学反应中的热效应.ppt

1、BG,1,第一单元 化学反应中的热效应,BG,2,【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】

2、 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。,BG,3,【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5mL 2mol/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)28H2O然后加入约10g氯化铵晶体，用玻璃棒搅拌，使之充分混

3、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)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O,BG,4,【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。,BG,5,（

4、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)28H2O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,BG,6,【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

5、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

6、键的键能越大，该共价化合物越稳定。,BG,7,【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

7、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。,BG,8,三、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：kJg1 。,【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

8、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,BG,9,【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

9、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。,BG,10,【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： 。,BG,11,四、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

10、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kJmol1 。 【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=571.6kJmol1 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

11、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H0时，表示反应放热，H0时，表示反应吸热。,BG,12,【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=571.6kJmol1 ； H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=285.8kJmol1 ； H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H=241.8kJmol1 。 （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

12、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kJmol1 ，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。,BG,

13、13,【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kJmol1 。 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

14、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。,BG,14,【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

15、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45页“问题解决”。,BG,15,2、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,BG,16,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H57.3kJmol1。 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。,BG,

16、17,【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50mL 0.5mol/L的盐酸改为50mL 0.50mol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

17、物的物质的量之比不是11，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100mL 0.50mol/L的盐酸和100mL 0.55mol/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

18、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,BG,18,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 。,BG,19,（8）请设计一张处理反应热的测定实验数据的表格。,BG,20,（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

19、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

20、。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）。,BG,21,六、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。,BG,22,【练习】已知热化学方程式： H2(g

21、)+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）。,BG,23,七、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】

22、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,BG,24,【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）。,BG,25,【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