化学选修四《化学反应与能量变化》课件

欢迎进入化学课堂 E1 E2 反应热 化学反应与能量的变化 放热反应 吸热反应 燃料的燃烧中和反应金属与酸大多数化合反应 大多数分解反应C CO2 H2 CuO C H2OBa OH 2 8H2O NH4ClCaCO3高温分解 为什么有的反应会放出热量有的需要吸收热量呢 一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量 决定于 反应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 反应过程中能量变化曲线图 生成物 问题探究二 化学反应的本质是什么 化学键的断裂和形成 旧键断裂需要能量 新键形成会能量 放出 吸收 所以 一个化学反应是放热还是吸热取决于 取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小 旧键断裂 吸收能量 新键形成 放出能量 679kJ mol 862kJ mol 一 反应热焓变 反应热 化学反应过程中所释放或吸收的热量 单位 kJ mol或kJ mol 1 焓 是与内能有关的物理量 符号 H 焓变 生成物与反应物的焓值差 符号 H 恒压条件下 化学反应的反应热等于焓变 H H生成物 H反应物 放热反应 吸热反应 H 0或 H为 H 0或 H为 放热 H 0 吸热 H 0 规定 反应热与物质能量的关系 宏观 H E生成物 E反应物 H2 Cl2 2HCl H 反应物总键能 生成物总键能 反应热与键能的关系 微观 H 436kJ mol 243kJ mol 431kJ mol 2 183kJ mol 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 小结 1 已知反应A B C D为放热反应 对该反应的下列说法中正确的是 A A的能量一定高于CB B的能量一定高于DC A和B的总能量一定高于C和D的总能量D 该反应为放热反应 故不必加热就一定能发生 C 2 在反应H2 g Cl2 g 2HCl g 中 已知H H键能为436kJ Cl Cl键能为247kJ H Cl键能为431kJ 判断该反应是 A 吸热反应B 放热反应C 吸收179kJ热量D 放出179kJ热量 BD 练习 3 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H2的能量B H原子的能量低于H2的能量C H原子比H2分子稳定D H2分子比H原子稳定 AD 4 已知键能 N N 946KJ mol H H 436KJ mol H N 391KJ molN2 g 3H2 g 2NH3 g 从理论上计算 H为 A 1800KJ molB 92KJ molC 92KJ molD 46KJ mol C 5 下列过程中 需要吸收能量的是 A H H H2B H Cl HClC I2 I ID S O2 SO2 C 能够表示化学反应热效应的化学方程式 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 含义 热化学方程式不仅表示物质变化 还表示了能量变化 必须标明各种物质的状态 s 固体 l 液体 g 气体 aq 溶液 方程式后面必须标明反应热 吸热反应 H为 放热反应 H为 需注明反应的温度和压强 因反应的温度和压强不同时 其 H不同 对于25 101KPa时进行的反应可以不注明 2 热化学方程式书写的注意事项 练习 在相同温度下 4gH2完全燃烧生成液态水释放571 6kJ热量 如果4gH2完全燃烧生成气态水 释放热量要比571 6kJ A 大B 小C 相等D 无法确定 固体熔化 液体汽化 固体升华都吸热 液体凝固 气体液化 气体凝华都放热 B 反应热的大小不仅温度 压强有关 还与反应物及生成物的状态有关 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 Q12H2 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 Q2 Q1 B S g O2 g SO2 g Q1S 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 Q1 Q2 C C S 1 2O2 g CO g Q1C 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 Q2 Q1 可逆反应向逆向进行时 反应热与正反应数值相等 符号相反 不需要注明反应的条件 不用 或 符号 H的数值与反应的计量数成比例 计量数加倍 H加倍 热化学方程式中各物质化学式前面的计量数可以用整数表示 也可以用分数表示 相同状况下H2 g Cl2 g 2HCl g Q11 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g Q2 热化学方程式的书写步骤 1 写出化学反应方程式2 注明反应物和生成物的状态3 标明反应热 H 注意单位和 4 注明反应的温度和压强 不注明指常温常压 5 检查 例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 2H2 g 2Cl2 g 4HCl g H 369 2kJ mol 例2 1molN2 g 与适量O2 g 反应生成NO2 g 需吸收68kJ的热量 写出热化学方程式 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 68kJ mol 例3 沼气的主要成分是甲烷 0 5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时 放出445kJ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 890kJ mol B CH4 2O2 CO2 H2O H 890kJ mol C CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol D 1 2CH4 g O2 g 1 2CO2 g H2O l H 890kJ mol C H 445kJ mol A 例4 已知在1 105Pa 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是 A H2O g H2 g 1 2O2 g H 242kJ mol 1B 2H2 g O2 g 2H2O l H 484kJ mol 1C H2 g 1 2O2 g H2O g H 242kJ mol 1D 2H2 g O2 g 2H2O g H 484kJ mol 1 A 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 4bkJ molB C2H2 g 5 2O2 g 2CO2 g H2O l H 2bkJ molC 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2bkJ molD 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H bkJ mol 1 已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水 并放出热量bkJ 则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是 A 课堂练习 2 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰 已知破坏1molH H键消耗的能量为Q1kJ 破坏1molO O键消耗的能量为Q2kJ 形成1molH O键释放的能量为Q3kJ 下列关系式中正确的是 A2Q1 Q2 4Q3B 2Q1 Q2 4Q3C Q1 Q2 Q3D Q1 Q2 Q3 B 课堂练习 3 已知在25 101kPa下 1gC8H18 辛烷 燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48 40kJ热量 表示上述反应的热化学方程式正确的是 A C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O g H 48 40kJ mol 1B C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ mol 1C C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ mol 1D C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 48 40kJ mol 1 B 课堂练习 4 已知 1 H2 g 1 2O2 g H2O g H1 akJ mol 2 2H2 g O2 g 2H2O g H2 bkJ mol 3 H2 g 1 2O2 g H2O l H3 ckJ mol 4 2H2 g O2 g 2H2O l H4 dkJ mol则a b c d的关系正确的是 A ad 0C 2a b0 C 实践活动中和反应反应热的测定 中和热 1 定义 在稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成1molH2O l 这时的反应热叫做中和热 2 单位 KJ mol 3 注意 必须是稀溶液 如浓硫酸稀释或NaOH固体溶解时放热 酸和碱反应 标准 生成1molH2O l 放出的热量 NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3KJ molKOH aq HNO3 aq KNO3 aq H2O l H 57 3KJ molBa OH 2 aq 2HCl aq BaCl2 aq 2H2O l H 114 6KJ mol H aq OH aq H2O l H 57 3KJ mol 4 1 强酸 强碱的稀溶液 H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 3 若反应过程中有其他物质生成 沉淀 难电离物质等 这部分反应热不属于中和热 2 有弱酸 或弱碱 参加中和反应 中和热一般低于57 3kJ mol 因为电离吸热 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 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 50mol L盐酸 0 55mol LNaOH溶液 实验步骤 P4 5并回答问题 1 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 2 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 答案 1 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 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 实验中实验数据怎样处理 怎样计算本实验的中和热 实验原理 Q mc tQ 中和反应放出的热量m 反应混合液的质量c 混合液的比热容常用4 18J g t 反应前后的温度差 议一议 你所测得的数据是否为57 3kJ mol 若不是 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50mL的酸 碱进行计算 若实际量取时 多于50mL或小于50mL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 隔热装置不到位 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50mL0 50mol L的盐酸改为50mL0 50mol L醋酸 所测结果是否会有所变化 为什么 2 若改用100mL0 50mol L的盐酸和100mL0 55mol 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1molH2O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 50mL0 50mol L盐酸与50mL0 55mol 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60mL0 50mol L盐酸跟50mL0 55mol LNaOH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50mL0 50mol LNaOH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1molH2O所放出的能量 与酸碱的用量无关 偏小 偏小 再见 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全