高中化学-第一章第一节《化学反应与能量的变化》课件-新人教版选修4

1、第一章 化学反应与能量,第一节 化学反应与能量的变化,化学反应过程中为什么会有能量的变化？ 化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，重新组合成生成物的分子的过程。 旧键断裂需要吸收能量， 新键形成需要放出能量。 而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量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都会有能量的变化。,思考与交流,1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？,活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应.铝热反应,2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？,多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、以

2、C.CO.H2为还原剂的氧化还原反应,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、 焓变、反应热,（一）、焓、焓变,1、焓：与内能有关的物理量 符号：H 2、焓变：生成物与反应物的焓值差 符号：H H=H生成物H反应物 3、在一定条件下，判断某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差即焓变(H)决定 4、一般反应都是在敞口容器中进行的，系统的压力等于外界压力，是在恒压条件下进行的反

3、应，反应的热效应等于焓变。,（二）、反应热,化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以用热量(或换算成相应的热量)来表述,叫做反应热,在恒压条件下又称为焓变。,（焓变）,1、符号：H 单位： kJ/mol 或 kJmol-1 2、反应热描述的是化学反应前后的热量变化 3、反应热描述的是一定温度下的热量变化 4、任何化学反应都有反应热，表现为吸热反应或者放热反应,焓变反应热 1焓变 (1)焓变概述：焓(H)是与内能有关的_。 在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的_即 焓变(H)决定。,物理量,焓值差,常用单位：_或kJmol1)。 (2)恒压条件下，反应的热效应等于

4、_。因此常用_表示反应热。 2H的正、负和吸热、放热反应的关系 (1)放热反应：反应完成时，生成物成键释放的总能量_反应物断键吸收的总能量的反应。,kJ/mol,焓变,H,大于,由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量_，故H_0(填“”),即H为_ (填“”或“”)。 (2)吸热反应：反应完成时，生成物成键释放的总能量_反应物断键吸收的总能量的反应。由于反应时吸收能量(能量来自环境)而使反应体系的能量_,故H_0(填“”), 即H为_ (填“”或“”)。,降低,小于,升高,恒压下，用“焓变”表示反应热。,焓变：,1、符号： 2、单位：,H,kJ/mol 或 kJ mol1,3、规定

5、：,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“ + ”,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,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,H2+Cl2=2HCl,H反应物总键能生成物总键能（微观）,从键能角度看：,H436 kJ/mol243 kJ/mol 431 kJ/mol2183kJ/mol,例1,例 2：1mol C与 1mol H2O(g) 反应生成 lmol CO(g) 和1mol H2(g)，需要

6、吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为H = kJ/mol。,例 3：拆开 1mol HH键、1mol NH键、1mol NN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ， 则1mol 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,判断一个反应是吸热反应还是放热反应的方法: ：H反应物和H生成物的相对大小H= H生 H反 若：H 0，则为吸热反应，H为“+”， H 0为吸热反应 E不能通过实验测得，没有实际的计算意义 ：反应物分子断键时吸收的总能量反与生成物分子形成

7、新化学键时释放的能量生的相对大小 H= 反 生 若： H 0 则为吸热反应 H为“+” ， H 0 则为放热反应 H为“-” ， ：通过实验直接测得掌握中和热的测定,键能:,破坏1 mol 共价键吸收的能量或形成1 mol 共价键放出的能量,键能恒取正值,特别提醒 (1)描述上述概念时，无论是用“反应热”“焓变”表示还是用H表示，其后所跟数值需带“”“”符号。 (2)单位为kJmol1，不是kJ。符号、数值和单位三者缺一不可，是个整体。,(3)所带“”“”符号均具有数学意义，参与大小比较。 (4)某反应向右进行是放热(或吸热)反应，则其反向进行(向左进行)的反应就是吸热(或放热)反应，且热值相

8、等，符号相反。,1、下列叙述正确的是 （ ） A.化学反应一定伴随热量的变化 B.凡是吸热或放热过程中热量的变化均称为反应热 C.若H0，则反应物的能量高于生成物的能量 2、已知：H + H H2；H=436KJ/mol，则下列叙述正确的是 （ ） A.2个H原子的能量高于1个H2的能量 B.2个H原子的能量低于1个H2的能量 C. H原子比H2分子稳定 D.H2分子比H原子稳定,A C,A D,练习,3、下列变化过程中会放出热量的是 （ ） 硝酸铵溶于水物质的燃烧苛性钠溶于水 生石灰放入水中 醋酸的电离 A仅 B仅 C仅 D,D,4、下列变化中，属于放热反应的是 （ ） A.Ba(OH)28

9、H2O与NH4Cl的反应 B.点燃的镁条在二氧化碳中继续燃烧 C.灼热的碳与二氧化碳的反应 D.氯化钠溶于水,B,小 结,一、反应热、焓变,从焓变角度看：,H生成物的焓反应物的焓,从反应热角度看：,H生成物能量反应物能量,从键能角度看：,H反应物总键能生成物总键能,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）,我们已经认识了反应热，那么如何在化学方程式中正确反映其热量的变化？,二 热化学方程式,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

10、物质变化,【例1】 在200、101kPa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,热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可。 普通化学方程式只包含物质变化一个部分。,物质变化,能量变化,观察,书写热化学方程式的注意事项,1、需注明反应的温度和压强，如不注明条件，即指: 25

11、 1.01105Pa；,2、化学方程的右边必须写上H，并用“空格”隔开,H：吸热用“+”，放热用：“”，单位是kJ/mol或J/mol;,3、物质后需标聚集状态（s、l、g、aq）,4、热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数。 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，不能为分数。,5、根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则H的数值也加倍；若反应逆向进行，则H改变符号，但绝对值不变,热化学方程式表示的意义,1、反应物和生成物的种类、聚集状态 2、反应中各物质的物质的量比和质量比 3、反应中放出或吸收的热量

12、。,综上所述,问题：,反应物和生成物前的系数它代表了什么？ 在方程式中H它表示了什么意义？ H 它的值与什么有关系？,热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，表示对应物质的物质的量。 H(KJ/mol)它表示每摩尔反应所放出的热量，H它的值与方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量数不同时，其H不同。,书写要点：, 一般应注明反应的温度、压强；,（250C ，101kPa时不注明）, 一定标明各物质的状态（s、l、g、aq） ；,(5) H只放右边（数值及单位）； 放热： H 0；,(3) 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；,(4)

13、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。,10,1、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 =-184.6KJ/mol,练习：,而这些书写也是对的！,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(g)=CO(g

14、)+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。,5 拆开 1mol HH

15、键、1mol NH键、1mol NN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，写出此反应的热化学方程式。,6、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧 生成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

16、 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = 890 kJ/mol,C,状态,H = 445 kJ/mol,点拨：热化学方程式书写正误的判断可从物质的聚集状态、H的正负号、物质的量的大小、单位等主要方面入手,7、已知在1105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是 ( ) A. H2O（g）H2（g）1/2O2（g） H242kJmol1 B. 2H2（g）O2（g）2H2O H484kJmol1 C. H2（g）1/2O2（g）H2O（g） H242kJmol1 D. 2H2（g）O2（g）2H2O（g） H484k

17、Jmol1,A,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，但由于气态水转化为液态要放出一定热量,Q2Q1,H2 H1,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，Q2Q1。,C: C(S)+1/2O2(g

18、)=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，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，Q2Q1,1 已知 （1）H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol （2）2H2(

19、 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,2、在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Q1的是 （ ） A. H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-Q1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g) H=-Q2 B. C(s)+1/2O2(g)=CO (g) H=-Q1 C(s)

20、+O2(g)=CO2(g) H=-Q2 C. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-Q2 D. S(g)+O2(g)=SO2(g) H=-Q1 S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-Q2,B,3、热化学方程式： S(g)+O2(g)=SO2(g) H=297.3kJ/mol 分析下列说法中正确的是（ ） AS(g)+O2(g)=SO2(l) H297.3KJ/mol BS(g)+O2(g)=SO2(l) H297.3KJ/mol C1molSO2的键能总和大于1molS和1molO2键能之和 D1molSO2的键能总和小于1m

21、olS和1molO2键能之和,B D,实践活动 中和反应 反应热的测定,三、中和热 1定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生 成1mol水时的反应热叫做中和热。 2. 中和热的表示： H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1) H=-57.3kJmol 3.要点： 、条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子 、反应物： （强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应 、生成1mol水。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热之内 、放出的热量：57.3kJ,问题1.我们利用什么原理来测定酸、碱反

22、应的反应热(也称中和热)呢？ 2.中和热与反应热是否相同？它们之间有什么区别和联系？,不同;它们都是指化学反应放出的能量，但中和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1 mol水时的反应热。任何一个化学反应发生所放出的热量都叫反应热，但却不一定是中和热。,本节课，我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。,实验目的 测定强酸与强碱反应的反应热,学习重点 中和反应反应热的测定原理和方法。,实验用品 大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL） 温度计、量筒（50 mL）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）、

23、环形玻璃搅拌棒。 0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液,实验步骤：,1.在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的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（或纸条），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，如下图所示。,中和热的测定,大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？,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

24、实验结果更准确。,2.用一个量筒最取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。,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？,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，会使总溶液的质量增加，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。,.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？,

25、.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。,实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是11而是NaOH过量？若用HCl过量行吗？,为了保证0.50 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。若使盐酸过量，亦可。,5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。,Q =m c t Q:中和反应放出的热量。 m：反应

26、混合液的质量。 c：反应混合液的比热容。 t：反应前后溶液温度的差值。,m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c 需要查阅，t可用温度计测出反应前后的温度相减得到。,6 计算中和热,Q =（V酸酸V碱碱）c（t2t1） ,本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均 为50 mL， 它 们的浓度分别为0.50 mol/L和0.55 mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g),已知 V酸=V碱=50 mL。 c酸=0.50 mol/L c碱=0.55 mol/L。 酸=碱

27、=1 g/cm3 c=4.18 J/（g） 请把以上数据代入式,得出Q的表示式。其中热量的单位用kJ。 得出结果。,Q = 0.418（t2t1）kJ ,思考：式表示的是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？,式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其H为“”。中和热是稀的酸、碱中和生成 1 mol水的反应热，而50 mL 0.50 mol/L的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 氢氧化钠反应后生成的水只有0.025 mol，故式表示的也不是中和热。,问题该反应的中和热应怎样表示呢？,议一议你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。,可能

28、的原因有： 1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL都会造成误差） 2.温度计的读数有误。 3.实验过程中有液体洒在外面。 4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。 5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。 6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。,讨论下列问题,1.本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？ 2.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mo

29、l/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？,答案：1.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。 2.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。,练习50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L 1NaOH溶液在图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）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是 。 （2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。 （3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值 （填“偏大”“偏小”“无影响”）。 （4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”“不相等”），所求中和热 （填“相等”“不相等”），简述理由： 。 （5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热