化学反应与能量的变化.ppt

选修四 化学反应原理 第一节化学反应与能量变化 第一章化学反应与能量 知识回顾 对化学反应的认识 1 化学反应的特征 物质变化 能量变化 质量守恒 能量守恒 2 化学反应中能量的变化 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 化学反应可以分为 3 放热反应与吸热反应 熟记常见反应 思考 1 你所知道的化学反应中有哪些是放热反应 2 你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应 思考 燃料的燃烧 中和反应 活泼金属与酸 水 大多数化合反应 大多数分解反应 以C CO H2作还原剂的反应 Ba OH 2 8H2O NH4Cl C CO2 2CO 吸热反应 高温 放热反应有时也需要加热才能发生 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 宏观 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 反应物的能量之和E反 生成物的能量之和E生 1 若E反 E生 2 若E反 E生 放出能量 吸收能量 放热反应 吸热反应 规律 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 化学反应中能量变化的原因 微观 旧键断裂 吸收能量 新键形成 放出能量 679kJ mol 862kJ mol 862kkJ mol 679J mol 183kJ mol 反应放出热量 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 从化学键角度 微观 从物质总能量角度 宏观 Q1 Q2 Q1 Q2 反应吸热 反应放热 E1 E2 E1 E2 反应放热 反应吸热 1 下列说法正确的是 双选 A 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B 放热反应在常温下一定很容易发生C 反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D 吸热反应在一定条件下也能发生 CD 课堂练习 2 下列对化学反应的认识错误的是 A 会引起化学键的变化B 会产生新的物质C 必然引起物质状态的变化D 必然伴随着能量的变化 C 3 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 4 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰 在反应中 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 2Q1 Q2 4Q32Q1 Q2 4Q3C Q1 Q2 Q3D Q1 Q2 Q3 B 一 反应热焓变 1 反应热 化学反应过程中放出或吸收的热量叫做化学反应的反应热 符号 H 单位 kJ mol或kJ mol 1 2 焓 与内能有关的物理量符号 H 决定因素 反应物本身的性质物质的状态 g l s温度 T H 压强 P H 3 焓变 生成物与反应物的焓值差符号 H 即 H H 生成物 H 反应物 符号 单位 在恒压的条件下 若化学反应中物质能量的变化全部转化为热能 则焓变等于该反应的反应热 3 焓变 思考 焓变与反应热有什么关系 注意 1 反应热是描述在一定温度下的化学反应前后的热量变化 2 任何化学反应都有反应热 表现为吸热反应或者放热反应 3 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 H kJ mol或kJ mol 1 5 H的计算 1 H 反应物的键能总和 生成物的键能总和 例1 1molC与1molH2O g 反应生成lmolCO g 和1molH2 g 需要吸收131 5kJ的热量 该反应的反应热为 H kJ mol 131 5 例2 拆开1molH H键 1molN H键 1molN N键分别需要的能量是436kJ 391kJ 946kJ 则1molN2生成NH3的反应热为 则1molH2生成NH3的反应热为 92 0kJ mol 30 67kJ mol 相当于1 3molN2 分析课本P2图1 1 键能与 H有什么关系 微观角度 由下图分析 H 焓变 与物质能量有什么关系 2 H E生成物 E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 4 规定 放热反应 反应体系的能量降低 吸热反应 反应体系的能量升高 宏观角度 H 0或 H为 H 0或 H为 生成物的总能量小于反应物的总能量 生成物的总能量大于反应物的总能量 生成物总键能大于反应物总键能 生成物总键能小于反应物总键能 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 反应热 焓变 从物质能量角度看 H 生成物总能量 反应物总能量 从键能角度看 H 反应物总键能 生成物总键能 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 AC 练习 2 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 3 反应C 石墨 C 金刚石 是吸热反应 由此可知A 石墨比金刚石更稳定B 金刚石和石墨可以相互转化C 金刚石比石墨稳定D 金刚石和石墨不能相互转化 AB 4 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 AD 5 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 醋酸的电离 Ba OH 2 8H2O与NH4Cl的反应 灼热的碳与二氧化碳的反应 氯化钠溶于水A 仅 B 仅 C 仅 D C 6 下列变化属于吸热反应的是 液态水汽化 将胆矾加热变为白色粉末 浓硫酸稀释 氯酸钾分解 生石灰跟水反应 A B C D A 7 如图所示 把试管放入盛有25 澄清石灰水饱和溶液的烧杯中 试管中开始放入几块镁条 再用滴管滴入5mL的盐酸于试管中 试回答下列问题 1 实验中观察到的现象是 镁片上有大量的气泡冒出 镁片逐渐溶解 烧杯中溶液变浑浊 2 产生上述实验现象的原因是 3 写出有关的离子方程式 4 由实验推知 MgCl2和H2的总能量 填 大于 等于 或 小于 镁条和盐酸的总能量 5 如将本题中 25 澄清石灰水饱和溶液 换成 20 碳酸饮料 进行探究实验 实验 1 观察到的另一现象是 其原因是 盐酸与镁的反应是放热反应 因Ca OH 2的溶解度随温度的升高而减小 Mg 2H Mg2 H2 小于 烧杯中液体放出气泡的速率加快 碳酸饮料中CO2气体在水中的溶解度随温度升高而减小 故烧杯中的液体放出气泡的速率逐渐加快 第二课时 H 生成物总能量 反应物总能量 H 反应物总键能 生成物总键能 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 什么是热化学方程式 表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式 表示参加反应的物质的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 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 请看课本P3例1 P4例2 再思考 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 H2 g I2 g 2HI g H 14 9kJ mol 200 101kPa 1 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 二 热化学方程式 H2 g I2 g 2HI g H 14 9kJ mol 200 101kPa 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 普通化学方程式不需注明温度和压强 二 热化学方程式 3 热化学方程式需注明各物质的状态 普通化学方程式不需注明物质的状态 二 热化学方程式 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 其 H与系数对应成比例 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 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol 小结 化学方程式与热化学方程式的比较 3 书写热化学方程式的注意事项 1 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 2 需注明反应的温度和压强 如不注明条件 即指 25 1 01 105Pa 3 物质后需注明物质状态 s l g aq 4 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的量并不能表示物质的分子数或原子数 因此化学计量数可以是整数也可以是分数 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 6 热化学方程式一般不要写反应条件 4 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 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 5kJ的热量 3 1克甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水时放热22 68KJ 练习 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的是 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 练习 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 2 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 3 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 A 2Q1 Q2 4Q3B 2Q1 Q2 4Q3C Q1 Q2 Q3D Q1 Q2 Q3 B 练习1 1克甲烷在空气中燃烧 恢复常温下测得放出热量55 625KJ 试写出热化学方程式 练习2 同温 同压下 比较Q1与Q2的大小 S g O2 g SO2 g H Q1kJ molS s O2 g SO2 g H Q2kJ mol Q1 Q2 练习4 已知 S s O2 g SO2 g H 290 6kJ mol求1 6克硫燃烧成为SO2气体放出多少热量 14 53kJ 再见