高中化学 选修四 第一章 第一节 化学反应与能量的变化.ppt

1、第一节 化学反应与能量的变化,第一章 化学反应与能量,2,化学反应中的能量变化反应热,微观解释,符号表达,宏观解释,实验测定,键能,焓变,中和热,热化学方程式,定量计算,盖斯定律,实际应用,燃烧热,第一章知识体系,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,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C、H2、 CO为还原剂的氧化还原反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳,思考与交流,特别提醒 化学反应总体遵循“分吸合放”规律，即大多数分解反应吸热，大多数化合反应放热，且化学反应中吸热反

2、应占少数，所以务必记住常见的吸热反应。 放热反应或吸热反应必须属于化学变化。如醋酸的电离虽然要吸热，但不能称为吸热反应，只能称为吸热过程；同样，水蒸气转变成液态水，也不能称为放热反应。,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,1、反应热,恒(等)压过程：反应前后压强不变，体积改变 敞口、针筒、活塞,在化学反应过程中放出或吸收的热量,恒(等)容过程：反应前后体积不变，压强改变 密闭容

3、器、体积不变容器,2、焓变,焓(H)：热力学状态函数，与内能有关的物理量。,焓变：在一定条件下（恒压）的反应热 生成物与反应物的焓值差,符号：H,单位：kJ/mol,测量条件：恒压下，一般为敞口容器中,意义： “+”：吸热，环境对体系做功，体系能量增加 “-”：放热，体系对环境做功，体系能量减少,影响焓变的因素,a. 反应物的用量 b. 反应的条件（温度、压强） c. 反应体系中物质的聚集状态,焓变的计算,H生成物能量反应物能量（宏观）,H反应物总键能生成物总键能（微观）,放热,H0,H生成物能量反应物能量（宏观）,吸热,H0,H2+Cl2=2HCl,H反应物总键能生成物总键能（微观）,H43

4、6 kJ/mol243 kJ/mol 431 kJ/mol2 183kJ/mol,小结,H,E（生成物） E（反应物）,从能量的角度：,从键能的角度：, H（生成物） H（反应物）,焓变：恒压条件下反应过程中所释放或吸收的能量。,H,E（反应物化学键断裂时所吸收的总能量）- E （生成物化学键形成时所释放的总能量）,放热反应：H为“-”或H0,吸热反应：H为“+” 或H0,1. 下列说法中不正确的是() A化学变化过程是原子的重新组合过程 B化学反应可分为吸热反应和放热反应 C化学反应中能量变化的多少与其反应物的质量有关 D化学变化中的能量变化都是以热能形式表现出来的,答案D,思考题,2. 下

5、列说法中正确的是() A焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B当反应放热时H0，当反应吸热时H0 C在加热条件下发生的反应均为吸热反应 D一个化学反应中，当反应物能量大于生成物能量时，反应放热，H为“”,答案D,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 H = kJ/mol。,2. 已知键能 HH、 NH、 NN分别是436kJ/mol、 391kJ/mol、946kJ/mol， 则恒压下1mol N2生成NH3的反应热 ， 则恒压下1mol H2生成NH3的反应热为 。,131.5,9

6、2.0 kJ/mol,30.67 kJ/mol,练习,3.下表中的数据是破坏1 mol化学键所消耗的能量（kJ）： 根据上述数据回答下列问题： (1)下列物质本身具有的能量最低的是（） A. H2 B. Cl2 C. Br2 D. I2 (2)下列氢化物中，最稳定的是（） A. HCl B. HBr C. HI (3) 相同条件下，X2 （X代表Cl, Br ,I）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?焓变最大的是?,A,A,Cl2,I2,特别提醒 比较H的大小时，要连同“”、“”包含在内，类似于数学上的正负数比较。如果只比较反应放出热量的多少，则只须比较数值大小，

7、与“”、“”无关。,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？,只表示物质变化,思考,二、热化学方程式：,能表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。,定义：,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。,物质变化,能量变化,H2(g)+I2(g) 2HI(g) H= -14.9kJ/mol,（热化学方程式的意义）,表示: 200 , 101kPa下, 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/m

8、ol,200 101kPa,2、书写热化学方程式的注意事项,(2) 热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于 25 101kPa时进行的反应可不注明。,(1)化学方程式的右边必须写上H，并 用“空格”隔开， H：吸热用“+”，放热用：“-”， 单位是kJ/mol,200 101kPa,H2(g)+I2(g) 2HI(g) H= -14.9kJ/mol,(3)反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值不同，因此热化学方程式需注明各物质的聚集状态。 （s、l、g、aq）,物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系：,(4) 若热化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则H的数值也加倍； 若反应逆向进行，则

9、H改变符号，但数值不变,H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= -183kJ/mol,H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H= -91.5kJ/mol,1 2,1 2,2HCl(g) = H2(g) + Cl2(g) H= +183kJ/mol,(5)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。,H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= -183kJ/mol,H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H= -91.5kJ/mol,1 2,1 2,(7) 若是可逆反应，则H是完全反应测得的,其反应热是指反应物完全转变成生

10、成物放出或吸收的热量。,当反应逆向进行时，其反应热与正反应的数值相等，符号相反。,(8) H的单位是 kJ/mol，指的是每mol反应的焓变（热效应）,即每mol特定组合完全反应的热效应,H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= -183kJ/mol,H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H= -91.5kJ/mol,1 2,1 2,【例】 25 101kPa下， 1g 辛烷燃烧生成CO2和H2O时, 放出48.4kJ的热量，请写出其热化学方程式。,3. 应用,(1)书写热化学方程式,步骤： 写出反应物、生成物及其聚集状态 找H,2C8H18(l)+25O2(g)=16

11、 CO2(g) + 18H2O (l) H= -11036kJ/mol,C8H18(l)+25/2 O2(g)=8CO2(g) + 9H2O (l) H= -5518kJ/mol,1. 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)+H2(g) H= +131.3kJ/mol,2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H= -314kJ/mol,练一练,（3）50

12、ml 1mol/L的NaOH和 50ml 0.5mol/L的H2SO4完全反应，放出热量2.865kJ，请写出热化学方程式,2 NaOH(aq)+ H2SO4(aq) = Na2SO4(aq)+2 H2O(l) H=-114.6kJ/mol,NaOH(aq)+1/2 H2SO4(aq) = 1/2Na2SO4(aq)+ H2O(l) H=-57.3kJ/mol,2. 已知： H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= 184.6kJ/mol 则反应 HCl(g) = 1/2 H2(g) + 1/2 Cl2(g) 的H为（ ）,D,A. +184.6 kJ/mol B. -92.3

13、kJ/mol C. -369.2 kJ/mol D. +92.3 kJ/mol,【例】判断下列热化学方程式是否正确，并说明原因。,1. C + H2O = CO + H2 H=+131.3kJ/mol,2.,3.,4. C(s) + O2 (g) = CO2(g) H = + 393.5kJ/mol,归纳：（四看） 物质聚集状态 H的正负号和单位 H与化学计量数是否对应 化学方程式是否正确,(2) 热化学方程式的正误判断,H2(g) + O2(g) = H2O(l) H= -285.8kJ/mol,2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H= -571.6kJ,1. 沼气的主要成分是

14、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) 2O2 (g) CO2(g)2H2O (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,试一试,4、比较H的大小,（1）方程式计量数相同，反应物或生成物

15、的聚 集状态不同,物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系：,放热反应： 生成固体放出的热量_生成液体放出的热量_生成气体放出的热量 吸热反应： 生成固体吸收的热量_生成液体吸收的热量_生成气体吸收的热量,例:比较Q1 Q2的大小、H1 H2的大小,S(g)+O2(g)=SO2(g) H1=- Q1 kJ/mol S(s)+O2(g)=SO2(g) H2=- Q2 kJ/mol,Q1Q2,H1 H2,(2)反应物或生成物的状态相同，计量数不同 若一反应的化学计量数是另一反应化学计量数的n倍，则其反应热是另一反应的反应热的n倍。 (3)可逆反应中的H是指完全反应时的反应热。因此要考虑反应进行的程

16、度，当反应进行的程度越大，则反应放出或吸热的热量越多。,已知： H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O (g) H1=a kJ/mol 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) H2= b kJ/mol H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O (l) H3= c kJ/mol 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (l) H4= d kJ/mol 下列关系中正确的是（ ） A.ac0 B.bd0 C.2a=b0 D. c=2d0,C,试一试,小结,注意符号 物质聚集状态 化学计量数 反应物和生成物的情况,H比较,Q比较：直接比数值,1. 在同温、

17、同压下，比较下列反应H1 、 H2, Q1 、Q2的大小,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),Q2Q1,H1 = -Q1 kJ/mol,H2= -Q2 kJ/mol,H2 H1,随堂练习,C(s) + 1/2O2(g) = CO(g) C(s) + O2(g) = CO2(g),H1 = -Q1 kJ/mol,H2 H1,H2= -Q2 kJ/mol,Q2Q1,2. 在同温、同压下，比较下列反应H1 、 H2, Q1 、Q2的大小,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g),H2 H1,H1 =

18、 -Q1 kJ/mol,H2= -Q2 kJ/mol,3. 在同温、同压下，比较下列反应H1 、 H2, Q1 、Q2的大小,Q2Q1,热化学方程式与普通化学方程式的区别,三、中和热,(1) 反应条件：稀溶液,(3) 生成物必须为1mol H2O,在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol H2O，这时的反应热叫做中和热。,1、定义：,(2)反应物：中学阶段只研究强酸和强碱。,(4)中和热不包括物质溶解、电离等热效应,下列四个方程式，反应热就是中和热的是哪个？,NaOH(aq)+ HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O (l) H= -57.3 kJ/mol,2NaOH(aq)+ H

19、2SO4 (aq) = Na2SO4(aq)+ 2H2O (l) H = -114.6 kJ/mol,NaOH(aq)+1/2 H2SO4 (aq)=1/2 Na2SO4(aq)+ H2O (l) H = -57.3 kJ/mol,OH-(aq)+ H+(aq)= H2O (l) H = -57.3 kJ/mol,(1)原理：,Q=cmt,2.中和热的测定,(2)实验用品,(3)实验步骤,2.利用已知酸碱的物质的量计算出生成水的量，然后写出放出的热量的表达式；,如：50mL盐酸，0.55mol/L；50mLNaOH溶液,0.5mol/L；那么生成水0.025mol. 若反应热为H，则 Q放=-

20、0.025H,3.Q吸Q放，注意单位换算！,实验用品：,仪器：大烧杯（500ml）、小烧杯（100ml）、 量筒、环形玻璃搅拌棒、温度计、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板；,药品：盐酸（0.50mol/L）NaOH(aq)(0.55mol/L),实验步骤,1.制作简易量热器,2.以量筒准确量取反应溶液，测定初始温度（精确到0.1oC）,3.混合溶液，记录最高温度。,4.重复步骤2、3三次。,5.计算。,1. 整个实验过程中应把好两关： 隔热关: 如量热计保温层内隔热填充材料要填满；盖板上的两孔只需要正好使温度计和环形玻璃棒通过即可；倒入NaOH溶液要迅速，尽可能减少实验过程中的热量损失。 准确关: 如配制溶液的浓度要准确；NaOH溶液要新制；量取溶液体积时读数要准确；对温度计的读数要读到最高点；不断搅动，使热量分散均匀。,实验的注意事项,2. 中和热的测量中碱稍过量的原因是保证酸能完全反应，计算时应以不足的酸作为计算标准。 3. 实验中使用的酸和碱不能是浓酸或浓碱，若用