选修四第一章第一节化学反应与能量的变化ppt课件.ppt

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1、化学反应与能量,第一章,人教版新课程选修4化学反应原理,第一节,化学反应与能量的变化,1.化学反应都有新物质产生，同时还伴随着能量变化，请列举学过的有热量变化的相关反应。2. 在这些反应中，哪些是我们日常生活中利用到的？ 化学反应中所释放的能量当今世界最重要的能源。,常见的吸热反应: 多数的分解反应C+CO2 =2CO C+H2O(g)=CO+H2Ba(OH)28H2O+2NH4Cl =BaCl2+2NH3+10H2O,常见的放热反应: 所有的燃烧反应 所有的中和反应 活泼金属与水、酸的反应 多数的化合反应,化学反应中为何有能量变化？,(吸收能量),旧分子,拆开,原子,(放出能量),新分子,结

2、合,吸收能量放出能量,吸收能量放出能量,放热反应,吸热反应,相对大小决定,1.从键能大小的角度：,E1,E2,E1,E2,2.从能量守恒的角度加以分析,一、反应热 焓变,化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量（或转换成相应的热量）来表述，叫做反应热。,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：,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）

3、,吸热,H0,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,大于,大于,H0或H为“”,小于,小于,H0或H为“+”,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

4、，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,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,在200、101kPa时，1molH2与碘蒸气作用生成HI的反应中，物质变化与能量变化的关系科学文献上表示为：,CH4 (g) + 2

5、O2(g)CO2(g) +2H2O(l) H 890.31kJ/mol,又如：,这几个式子与我们通常所见的方程式有何不同？,a：物质后面带有（g）、（l）,有何涵义？,b：系数为什么可以是分数？,c：H表示什么？mol-1是什么意思？,能量增加,结论：物质所具有的能量与它们的聚集状态有关。即化学反应放出热量的多少与反应物、产物的状态有关。,a：物质后面带有（g）、（l）,有何涵义？,2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=-483.6kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=？,-571.6kJ/mol,c：H表示什么？mol-1是什么意思？,2CO(g)+O2(g)=2

6、CO2(g) H =?,H单位中的mol-1是对应整个反应的，即反应热表示每摩尔反应放出或吸收的热量。,如：2O2(g)+CH4(g)CO2(g)+H2O(l) H-890.31kJ/mol,表示每2molO2(g)和1molCH4(g)反应生成1molCO2(g)和2molH2O(l)时放热890.31kJ。,b: 系数为什么可以是分数？系数表示物质的物质的量而不是物质分子的个数,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，叫做热化学方程式。,H2(g)+I2(g)=2HI(g) H=14.9kJ/mol,200101kPa,热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分

7、，二者缺一不可。但物质变化是因，能量变化是果。 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,1）要注明温度和压强（250C ，101kPa时不注明）；,2）反应物和生成物要注明聚集状态（s、l、g、aq） ，热化学方程式中不再使用“”、“”等符号；,3）各物质前的化学计量数表示物质的量, 必要时可使用分数；,4）H 的“”与“”一定要注明， 单位总是kJ/mol， 但H 的数值与反应式中的系数成比例。且正逆反应的 H绝对值相等，符号相反。,1、正确书写热化学方程式的注意事项,29.8 kJ/mol,H =,？,+14.9 kJ/mol,H =,？,2、热化学方程式表示的意义,1

8、）、表示某状态的某物质参加反应，结果生成某状态的某物质。,2）、反应物和生成物之间的物质的量比。,3）、反应物完全变成生成物后所放出或吸收的热量。,总结：热化学方程式既表明了化学反应中的物质变化， 也表明了化学反应中的能量变化。,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

9、。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(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/molC、 -369.2 kJ/mol D、 +92.3 kJ/mol,5、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 )

10、 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,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,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) 2

11、H2(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）H2( 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、ad

12、0 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)=2H20(1)； H2=-Q2B、S(g)+O2(g)=S02(g)； H1=-Q1 S(s)+02(g)=S02(g)； H2=-Q2C、C(s)+1/2O2 (g)=CO(g)； H1=-Q1 C(s)+02(g)=C02(g)； H2=-Q2D、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，

13、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,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

14、)+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,化学反应与能量的变化,中和热的测量,在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量。 研究条件：稀溶液 反应物：酸与碱 生成物及其物质的量：水 1mol 放出

15、的热量：57.3kJ/mol,注：强酸与弱碱反应，强碱与弱酸、弱酸和弱碱反应生成1molH2O放出的热小于57.3KJ/mol,1、中和热：,概念辨析：,1.1L1mol/LH2SO4溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，由此推知H2SO4与NaOH发生中和反应的中和热为表示该中和热的热化学方程式为,57.3kJ/mol,如果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。,Q =m c t Q :中和反应放出的热量。m ：反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。t ：反应前后溶液温度的差值。,我们如何得到

16、上述数据呢？,m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。,Q =（V酸酸V碱碱）c（t2t1） ,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),Q = （501501）4.18（t2t1） =0.418（t2t1）kJ ,酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？,量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。,式不

17、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 0.50 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。,该反应的中和热应怎样表示呢？,思考：式表示的是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？,Q = 0.418（t2t1）kJ ,2.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

18、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

19、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？,.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，记入表。,若所测得的数

20、据不是57.3 kJ/mol ，分析产生误差的原因。,可能的原因有：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。,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？,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.

21、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 mol/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 NaOH溶液在图示的装置中

22、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，测得的中和热的数值会 ；用50 mL 0.50mol/L NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）,环形玻璃搅拌棒,减少实验过程中的热量损失,偏小,不等,相等,因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关,）偏小,）偏小,