化学选修四第一章第一节化学反应与能量的变化PPT

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,水溶液中的离子平衡,化学反应速率与化学平衡,化学反应与能量,电化学基础,选修四化学反响原理,第一节 化学反响与能量的变化,第一章 化学反响与能量,【知识回忆】 对化学反响的认识,1、化学反响的特征,物质变化,能量变化,质量守恒,能量守恒,2、化学反响中能量的变化吸收和放出，可,以 、 、 及其它形式的能量表现出来。,光能,热能,电能,当能量变化以热能的形式表现时，化学反响可以分为：,3、放热反响与吸热反响,思考,1、你所知道的化学反响中有哪些是放热反响？,2、你所知道的化学反响中有哪些是吸热反响？,思考,燃料的燃烧,中和反响 , 活泼金属与酸、水反响 ,大多数化合反响,大多数分解反响, 以C，CO，H2作复原剂的反响,Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl,C + CO,2,= 2CO,吸热反响,高温,放热反响有时也需要加热才能发生！,为什么有的反响会放出热量有的需要吸收热量呢？,一个确定的化学反响在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于宏观,。,反响物的总能量与生成物的总能量的相对大小,问题探究一,生成物,反应物,能量,图,1,吸收热量,放出热量,反响过程中能量变化曲线图：,生成物,图,2,反应物,能量,反响物的能量之和,E反,生成物的能量之和,E,生,1假设E反 E生，,2假设E反Q,2,Q,1,E,2,E,1,0，那么金刚石比石墨稳定,D气态水比液态水稳定,【,答案,】,B,新课探究,【解析】浓硫酸溶于水是物理变化，未发生化学反响，是放热过程，A项错误；碳酸钙受热分解在高温条件下进展，反响物吸收能量转化为生成物，因此生成物的总能量高于反响物的总能量，B项正确；金刚石和石墨互为同素异形体，其中能量越低的物质越稳定，即石墨比金刚石稳定，C项错误；液态水转化为气态水时要吸收能量，能量低的液态水稳定，D项错误。,B,例2 生产液晶显示器过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12 00020 000倍，在大气中的寿命可长达740年之久，以下是几种化学键的键能：,以下说法中正确的选项是(),A过程N2(g)2N(g)放出能量,B过程N(g)3F(g)NF3(g)放出能量,C反响N2(g)3F2(g)=2NF3(g)的H0,DNF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反响,新课探究,化学键,N,N,F,F,N,F,键能,/(kJ/mol),946,154.8,283,B,例3 以下说法正确的选项是(),A吸热反响使环境的温度升高,B当反响放热时H0，反响吸热时H0,C化学反响中，当反响物的总能量大于生成物的总能量时，反响放热，H为“,D需要加热才能发生的反响一定是吸热反响,新课探究,【,答案,】,C,解析 吸热反响一般使周围环境的温度降低，A项错误；放热反响的H0，吸热反响的H0，B项错误；铝热反响是放热反响，需要加热(高温)条件下才能进展，D项错误。,C,1判断正误(正确的打“，错误的打“)。,(1)任何化学反响一定伴随能量的变化，且都以热能形式表现出来(),(2)焓变就是反响热，焓、焓变单位都是kJmol1(),(3)吸热反响中生成物总能量高于反响物总能量(),(4)能量越高的物质，越容易转化为能量低的物质(),(5)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反响热,(),(6)物质的键能越大，本身越稳定(),【,答案,】,(1),(2),(3),(4),(5),(6),当堂自测,2反响XY=MN为吸热反响，对这个反响的以下说法中正确的选项是(),AX和Y的总能量一定低于M和N的总能量,B因为该反响为吸热反响，故一定要加热反响才能进展,C破坏反响物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量,DX的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的,【,答案,】,A,当堂自测,解析 该反响为吸热反响，反响物的总能量一定低于生成物的总能量，A项正确；反响是吸热还是放热与反响条件无关，B项错误；根据H断开旧化学键吸收的总能量形成新化学键放出的总能量，可知破坏反响物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量的反响为吸热反响，C项错误；只要X和Y的总能量小于M和N的总能量即可，与四种物质各自能量无关，D项错误。,A,放热反应,吸热反应,H,表现行式,物质总能量变化,键能,变化,联系,H0或H为“,H0或H为“+,生成物的总能量小于反响物的总能量,生成物的总能量大于反响物的总能量,生成物总键能大于反响物总键能,生成物总键能小于反响物总键能,键能越,大,，物质能量越,低,，越,稳定,，反之键能越,小,，物质能量越,高,，越,不稳定,，,小 结,一、反响热、焓变,从,物质能量,角度看：,H生成物总能量反响物总能量,从,键能,角度看：,H反响物总键能生成物总键能,放热反应：,吸热反应：,H,0,或,H,为“”,H,0,或,H,为“”,1了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。,2通过中和反响反响热的测定，初步学习测定化学反响反响热的实验方法。,3能正确分析测定中和热实验产生误差的原因，并能采取适当措施减小误差。,学习目标,第,2,课时 热化学方程式,思考：任何一个化学反响都包括物质的变化和能量的变化。,那么，有没有一种表达式能把这两种变化都表示出来呢？,H,2,+ I,2,= 2HI,只表示,物质变化,【例1】 在200、101kPa时，1 mol H2与碘蒸气作用生成HI的反响，科学文献上表示为：,H,=,H,2,(g) + I,2,(g) = 2HI(g),200,101kPa,14.9 kJ/mol,什么是,热化学方程式,？,表示化学反响中放出或吸收的热量的化学方程式,二、热化学方程式,表示参加反响的物质的物质的量和反响热的关系,的化学方程式。,1,、定义：,2,、含义：,表示1mol气态H2与1mol气态碘完全反响，,生成2mol气态HI时，放出14.9kJ的热量。,H,2,(g) + I,2,(g) = 2HI(g),200,101kPa,H =,14.9 kJ/mol,3、意义:,热化学方程式不仅说明了化学反响中的_变化，也说明了化学反响中的_变化。,物质,热量,思考,交流,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？,H,2,(g)+ O,2,(g)=H,2,O(g) H=,241.8kJ/mol,1,2,2H,2,+O,2,=2H,2,O,(1)写出对应的化学方程式。这是书写热化学方程式的前提根底。,(2)标注反响的温度和压强。没有特殊说明是指25 、101 kPa，该条件可以不标注，但其他条件必须标注。,4热化学方程式的书写及本卷须知,H,2,(g) + O,2,(g) = H,2,O(,g,),； ,H=,241.8 kJ/mol,H,2,(g) + O,2,(g) = H,2,O(,l,),； ,H=,285.8 kJ/mol,2H,2,(g) + O,2,(g) = 2H,2,O(,l,),； ,H=,571.6 kJ/mol,2H,2,O(,l,) = 2H,2,(g) + O,2,(g),； ,H=,+,571.6 kJ/mol,(3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“_，液体用“_，固体用“_，溶液用“_。热化学方程式中不标“和“和反响条件等。,(4)标注H。化学方程式后面空一格标注H，假设为放热反响，H为“_；假设为吸热反响，H为“_；H的单位一般为_或_。,(5)化学计量数与H成正比。热化学方程式中的化学计量数，表示反响物或生成物的_，可以是整数或分数。热化学方程式中各物质的化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，那么H也要_。当反响逆向进展时，其反响热与正反响的反响热_相等，符号_。,g,l,s,aq,kJ/mol,kJmol,1,物质的量,加倍,数值,相反,H,=,H,2,(g) + I,2,(g) = 2HI(g),200,101kPa,14.9 kJ/mol,【思维拓展】,热化学方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol，能否确定2 mol液态水分解产生2 mol H2(g)和1 mol O2(g)的反响热？,提示：能。根据热化学方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol可知，2 mol H2(g)和1 mol O2(g)的总能量比2 mol H2O(l)的总能量高571.6 kJ，所以2 mol液态水分解产生2 mol H2(g)和1 mol O2(g)需吸收571.6 kJ的热量，即2H2O(l)=2H2(g)O2(g)的反响热H571.6 kJ/mol。,KETANGJIANCE,B,例2 (1)氢气和氧气反响生成1 mol水蒸气，放出241.8 kJ热量(25 、101 kPa下测得)，写出该反响的热化学方程式：,_ _,(2)在25 ，101 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.4 kJ能量，写出该反响的热化学方程式：_。,KETANGJIANCE,例3 同温、同压下， 比较Q1和Q2的大小、 H1和H2的大小,KETANGJIANCE,Q,1,Q,2,H,1,H,2,注意：热量比较比数值， H比较带符号,2H,2,(,g,)+O,2,(,g,)=2H,2,O(,l,),， ,H,1,=-Q,1,kJ/mol,H,2,(,g,)+1/2O,2,(,g,)=H,2,O(,l,),，,H,2,=-Q,2,kJ/mol,Q,1,Q,2,H,1,H,2,例4 同温、同压下，比较Q1与Q2的大小，H1和H2的大小：,S(g)+O2(g)=SO2(g)； H1=- Q1 kJ/mol,S(s)+O2(g)=SO2(g)； H2=- Q2 kJ/mol,【,特别提醒,】,反响热大小的比较,比较H时应带“、“号比较；比较吸收或放出的热量大小时，只比较数值大小。,(1)同种物质燃烧时，可燃物物质的量越大，燃烧放出的热量越多，H越小。,(2)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量比不完全燃烧所放出的热量多，对应H小。,(3)其他条件一样时，气态反响物比固态反响物放出的热量多，对应的H小；生成液态产物比气态产物放出的热量多，对应的H小。,需要注明。,25,0,C,，,101KPa,时可不注明,否,是否要注明,温度与压强,说明反响中物质,与能量的变化,说明反响中,物质的变化,意义,必须注明,无,H,的正负,号与单位,必须注明,g、s、l、aq,“ “,是否要注明,物质的状态,仅指,物质的量,。,可以是,分数,微粒个数,或物质的,物质的量,。,必须是,最简整数,化学计量数,表示的意义,热化学方程式,化学方程式,小结：,11L1mol/L稀盐酸和1L1mol/LNaOH溶液发生中和反响放出的热量为57.3kJ。,21L1mol/LH2SO4和2L1mol/LNaOH溶液发生中和反响放出的热量为114.6kJ。,三、中和热,1、定义：在稀溶液中，酸与碱发生中和反响，生成1molH2O时放出的热量。,强酸与强碱的稀溶液反响，它们的中和热是一样的。,H,+,(aq)+OH,-,(aq)=H,2,O (l),；,H=,-,57.3kJ,mol,HCl(aq)+NaOH (aq)= =NaCl (aq) +H,2,O(l),H=-57.3kJ/mol,H,2,SO,4,(aq)+2NaOH(aq)=Na,2,SO,4,(aq)+2H,2,O(l),H=-114.6kJ/mol,注：强酸与弱碱反响，强碱与弱酸、弱酸和弱碱反响生成1molH2O放出的热小于57.3KJ/mol，强酸与强碱生成难溶盐和1molH2O放热大于57.3KJ/mol，浓酸浓碱生成1molH2O放热大于57.3KJ/mol,2,、中和热的测定,1实验原理：根据强酸与强碱溶液反响前后溶液温度的变化，利用公式：Q =(m1+ m2) c (t2- t1)计算出生成1 molH2O放出的热量。,2实验用品：大烧杯500ml、小烧杯100ml、,温度计、量筒50ml) 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、 环形玻璃搅拌棒、,0.50 mol/L 盐酸、,0.55 mol/L NaOH溶液。,3实验步骤,保温装置。,量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度。,另取一量筒量取,NaOH,溶液并测其温度。,将量筒中,NaOH,溶液倒入盛盐酸的小烧杯中，用玻璃棒轻轻搅动溶,液，记录混合溶液的,最高温度,。,重复实验三次，取测量所得数据的平均值进展计算。,两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎条的作用是为了到达保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。假设换用隔热、密封性能更好的装置如保温杯会使实验结果更准确。,思考1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫塑料或碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？,思考2：为什么不用环形铁或铜搅拌棒？,铁与盐酸之间会发生反响，另外铁的导热性好，这样都会造成热量的损失。,思考,3,：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，假设不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反响而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，假设倒入，会使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。,思考,4,：实验中所用,HCl,和,NaOH,的物质的量比为何不是,11,而是,NaOH,过量？,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。,思考,5,：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响的反响热，假设动作缓慢，将会使热量损失而使误差增大。,50mL0.50 mol/L,的盐酸的质量：,m,1,=50g,50mL0.55 mol/L,的氢氧化钠溶液的质量：,m,2,=50g,中和后生成的溶液的比热容：,c,4.18J/(g),H,=,0.418,（,t,2,t,1,）,0.025,kJ/mol,Qm1 m2 c (t2t1) =0.418t2t1kJ,该中和反响放出的热量为：,生成,1molH,2,O,时放出的热量为：,参考值：,-57.3kJ/mol,4计算反响热,初始温度(t1)：测量混合前50 mL 0.50 molL1盐酸、50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液温度，_为t1。,终止温度(t2)：测量酸碱迅速混合后混合溶液的_，记录终止温度为t2。,重复实验操作23次，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。,实验数据处理,各溶液的密度近似为1 gcm3，中和后生成的溶液的比热容c4.18 J/(g)。该实验放出的热量是_kJ，生成1 mol H2O时的反响热H,取两温度平均值,最高温度,0.418(t,2,t,1,),实验测量数据,H,=,0.418,（,t,2,t,1,）,0.025,kJ/mol,实验仪器：,大烧杯(500 mL),小烧杯(100 mL),泡沫塑料或纸条,塑料板或硬纸板两个孔,温度计,环形玻璃搅拌棒,量筒(50 mL)两个,实验药品：,0.50 mol/L 盐酸,0.55 mol/L NaOH溶液,组装,“量热器,”,（尽量和空气隔绝，,减少热量损失）,测量反响前后的温度,搅拌，使反响液混合均匀要迅速,量取反响液,其中一种反响物过量，能使反响完全，,以减小误差。,计算生成 1 mol H2O 时的反响热：,H=,-0.418(t,2,-t,1,),kJ/mol,0.025,思考：假设改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL 、0.55mol/L的NaOH溶液，所测得中和热的数值是否约为本实验结果的两倍(假定各步骤操作没有失误)？,否，因为中和热是指酸与碱发生中和反响生成1molH2O时放出的热量，其数值与反响物的量无关，故所测结果应根本和本次实验结果一样。,例 50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液在如图118所示的装置中进展中和反响。通过测定反响过程中所放出的热量可计算中和热。答复以下问题：,(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是_。,(2)在两烧杯间填满碎纸条的作用是,_。,(3)倒入NaOH溶液的正确操作是_(填序号)。,a沿玻璃棒缓慢倒入b分三次少量倒入,c一次迅速倒入,(4)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值_(填“偏大“偏小或“无影响)。,KETANGJIANCE,图,1,1,8,(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反响后生成的溶液的比热容c4.18 Jg11。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：,依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热H_(结果保存一位小数)。,(6)理论上稀的强酸溶液与稀的强碱溶液反响生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量，写出表示稀硫酸和稀氢氧化钠溶液反响的中和热的热化学方程式：_。,新课探究,实验序号,起始温度,t,1,/,终止温度,t,2,/,盐酸,氢氧化钠溶液,1,20.0,20.1,23.2,2,20.2,20.4,23.4,3,20.3,20.3,24.2,4,20.5,20.6,23.6,新课探究,【易错警示】中和反响热的测定实验中的本卷须知,(1) 实验中酸或碱稍稍过量是为了保证碱或酸被完全中和。,(2)实验中酸或碱的用量改变时，反响放出的热量发生改变，但中和热不变。,(3) 实验中假设用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因弱酸(碱)电离吸热，测得中和热的数值偏小。,1判断正误(正确的打“，错误的打“)。,(1)热化学方程式中，化学计量数只代表物质的量，不代表分子数(),(2)反响条件(点燃或加热)对反响热有影响，所以热化学方程式必须注明反响条件(),(3)比较H大小，只需比较数值，不用考虑正负号(),(4)中和热的测定实验中假设用浓H2SO4代替盐酸，那么所测中和热数值偏高(),(5)中和热的数值57.3 kJ/mol是所有酸碱反响生成1 mol H2O的反响热 (),(6)3H2(g)N2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1，表示3 mol H2和1 mol N2混合后，在一定条件下反响就可放出92.4 kJ的热量(),【,答案,】,(1),(2),(3),(4),(5),(6),当堂自测,2在101 kPa，25 条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ的热量，以下热化学方程式正确的选项是(),AH2O(g)= H2(g)1/2O2(g),H242 kJ/mol,B2H2(g)O2(g)=2H2O(l),H484 kJ/mol,CH2(g)1/2O2(g)=H2O(g),H242 kJ,D2H2(g)O2(g)=2H2O(g),H484 kJ/mol,【,答案,】,A,当堂自测,解析 H2燃烧生成水蒸气的反响为放热反响，H为负值，D项错误；B项，生成物水的状态应标(g)，B项错误；根据正比关系可知1 mol H2参加反响生成1 mol 水蒸气，放出242 kJ热量，H单位为kJ/mol，而不是kJ，C项错误；水蒸气分解的反响为吸热反响，结合题中信息可知1 mol H2O(g)分解需吸收242 kJ热量，A项正确。,3以下热化学方程式正确的选项是(H的绝对值均正确)(),AC2H5OH3O2=2CO23H2O,H1367.0 kJ/mol,BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l),H57.3 kJ/mol,CS(s)O2(g)=SO2(g),H269.8 kJ/mol,D2NO(g)O2(g)=2NO2(g),H116.2 kJ,【,答案,】,C,当堂自测,解析 A项未标明各物质的聚集状态，B项NaOH和HCl的反响为放热反响，H0，D项中H的单位应是“kJ/mol而不是“kJ。,4以下有关中和热的说法正确的选项是(),A表示中和热的热化学方程式：H(l)OH(l)=H2O(l)H57.3 kJ/mol,B准确测量中和热的实验过程中，至少需测定4次温度,C测量中和热的实验过程中，环形玻璃搅拌棒材料假设用铜代替，那么测量出的中和热数值偏小,D2NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJ/mol，那么该反响的中和热为114.6 kJ/mol,【,答案,】,C,当堂自测,解析 表示中和热的热化学方程式为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol，A项错误；准确测量中和热的实验过程中，至少需测定3次温度，B项错误；因铜是热的良导体，因此中和热的实验过程中，环形玻璃搅拌棒材料假设用铜代替，容易造成热量损失，那么导致测量出的中和热数值偏小，C项正确；中和热是指强酸、强碱稀溶液发生中和反响生成1 mol H2O(l)时放出的热量，D项错误。,5(1)0.3 mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化硼和液态水，放出649.5 kJ热量，其热化学方程式为_。,(2)1 g金属铁在氧气中燃烧放出19.97 kJ热量，该反响的热化学方程式为_。,当堂自测,