高中化學(xué) 1.1《化學(xué)反應(yīng)與能量的變化》課件2 新人教版選修4.ppt

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第一章化學(xué)反應(yīng)與能量,第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化,1、化學(xué)反應(yīng)的特征,,物質(zhì)變化,能量變化,,,質(zhì)量守恒,能量守恒,2、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化（吸收和放出），可以、、及其它形式的能量表現(xiàn)出來。,光能,熱能,電能,當(dāng)能量變化以熱能的形式表現(xiàn)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)可以分為：,3、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng),反高,,,,生低,生高,,,,反低,放熱反應(yīng),吸熱反應(yīng),（熟記常見反應(yīng)）,反高,(1)放熱反應(yīng),①化學(xué)反應(yīng)中放出熱量的反應(yīng)。②③,E(反應(yīng)物)E(生成物),>,,,,生低,常見的放熱反應(yīng)：,a.物質(zhì)與O2的氧化反應(yīng)（燃燒，生銹等）；,b.中和反應(yīng)（酸堿）；,c.金屬與水or酸的反應(yīng)；,d.絕大多數(shù)化合反應(yīng)（CaO與H2O）。,C+CO2===2CO,吸熱反應(yīng),放熱反應(yīng)有時(shí)也需要加熱才能發(fā)生！,高溫,生高,(2)吸熱反應(yīng),①化學(xué)反應(yīng)中吸收熱量的反應(yīng)。②③,E(反應(yīng)物)E(生成物),<,,,,反低,常見的吸熱反應(yīng)：,a.Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體反應(yīng)；,b.H2與CuO等還原反應(yīng)；,c.C作還原劑的反應(yīng)；,d.絕大多數(shù)分解反應(yīng)。,C+CO2==2CO,C+H2O==CO+H2,水煤氣,e.水解反應(yīng)。,一、反應(yīng)熱和焓變,1、反應(yīng)熱,化學(xué)反應(yīng)中所吸收或放出的熱量。,恒溫恒壓下，反應(yīng)熱稱“焓變”。,2、焓變,1）符號(hào)：2）單位：,ΔH,kJ/mol或kJ?mol–1,注：?jiǎn)挝恢械拿縨ol是與整個(gè)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的，即反應(yīng)熱表示每mol反應(yīng)放出或吸收的熱量。,3）表示方法,放熱反應(yīng)(體系能量降低)：,?H0，,?H為“+”,,所謂體系是指被研究的物質(zhì)系統(tǒng)；而體系以外的其他部分就稱為環(huán)境,4）化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因,,舊鍵斷裂—吸收能量,新鍵形成—放出能量,,=,=,679kJ/mol,862kJ/mol,679kJ/mol－862kJ/mol=－183kJ/mol,反應(yīng)物的鍵能總和,生成物的鍵能總和,,5）焓變與鍵能的關(guān)系（微觀）,ΔH=,反應(yīng)物的鍵能總和,生成物的鍵能總和,–,例1：1molC與1molH2O(g)反應(yīng)生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為△H=kJ/mol。,＋131.5,例2：拆開1molH－H鍵、1molN－H鍵、1molN≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則1molN2生成NH3的反應(yīng)熱為，則1molH2生成NH3的反應(yīng)熱為。,－92kJ/mol,－30.67kJ/mol,相當(dāng)于1/3molN2,,,6）焓變與物質(zhì)能量的關(guān)系（宏觀）,ΔH=,∑E生成物,∑E反應(yīng)物,–,任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都包括物質(zhì)的變化和能量的變化。那么，有什么表達(dá)式能把這兩種變化都表示出來？,思考,只表示物質(zhì)變化,【例1】在200℃、101kPa時(shí)，1molH2與碘蒸氣作用生成HI的反應(yīng)，科學(xué)文獻(xiàn)上表示為：,二、熱化學(xué)方程式,能表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。,1、定義,2、含義,表示1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)碘完全反應(yīng)，生成2mol氣態(tài)HI時(shí)，放出14.9kJ的熱量。,3、書寫要點(diǎn),①H2(g)+O2(g)=H2O(g)；△H=–241.8kJ/mol,②H2(g)+O2(g)=H2O(l)；△H=–285.8kJ/mol,③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；△H=–571.6kJ/mol,④2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)；△H=+571.6kJ/mol,⑴一般應(yīng)注明反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)；,△H與實(shí)驗(yàn)的條件、物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)！,（250C，101kPa時(shí)不注明）,⑵一定標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài)（s、l、g、aq）；,△H=+44kJ/mol,⑶ΔH只放右邊，以空格與標(biāo)有物質(zhì)狀態(tài)的化學(xué)方程式隔開(數(shù)值及單位)放熱：ΔH0；,⑷系數(shù)僅僅表示物質(zhì)的量，不表示分子或原子個(gè)數(shù)；故系數(shù)可以是整數(shù)、分?jǐn)?shù)、小數(shù)；,⑸ΔH的值與系數(shù)相匹配。,系數(shù)加倍，ΔH值也加倍。,正逆反應(yīng)的ΔH絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。,⑹反應(yīng)物完全變成生成物，所釋放或吸收的熱量。,⑺熱化學(xué)方程式一般不要寫反應(yīng)條件。,例1：當(dāng)1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應(yīng)生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6kJ的熱量，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)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)與適量O2(g)反應(yīng)生成NO2(g)，需吸收68kJ的熱量；寫出熱化學(xué)方程式。,N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)?H=+68kJ/mol,例3、沼氣的主要成分是甲烷。0.5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時(shí)，放出445kJ的熱量。則下列熱化學(xué)方程式中正確的是（）,A、2CH4(g)＋4O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH=+890kJ/mol,B、CH4＋2O2＝CO2＋H2OΔH=–890kJ/mol,C、CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=–890kJ/mol,D、1/2CH4(g)＋O2(g)＝1/2CO2(g)＋H2O(l)ΔH=–890kJ/mol,C,,狀態(tài),ΔH=–445kJ/mol,小結(jié)：化學(xué)方程式與熱化學(xué)方程式的比較,三、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定,測(cè)定強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的反應(yīng)熱，體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。,大燒杯（500ml）、小燒杯（100ml）、溫度計(jì)、量筒（50ml)兩個(gè)﹑泡沫塑料或紙條﹑泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個(gè)小孔）﹑環(huán)形玻璃攪拌棒,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)用品,中和熱：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水所產(chǎn)生的反應(yīng)熱,1.保溫。在大燒杯底部墊泡沫塑料，使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料，大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如圖所示。,實(shí)驗(yàn)步驟,答案：兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴(yán)，從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達(dá)到保溫隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫杯）會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。,思考1：大、小燒杯放置時(shí)，為何要使兩杯口相平？填碎泡沫塑料（或碎紙條）的作用是什么？對(duì)此裝置，你有何更好的建議？,思考2：為什么不用環(huán)形鐵攪拌棒？,鐵與鹽酸之間會(huì)發(fā)生反應(yīng)，另外鐵的導(dǎo)熱性好，這樣都會(huì)造成熱量的損失。,2.用一個(gè)量筒最取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。,思考3：溫度計(jì)上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？,答：因?yàn)樵摐囟扔?jì)還要用來測(cè)堿液的溫度，若不沖洗，溫度計(jì)上的酸會(huì)和堿發(fā)生中和反應(yīng)而使熱量散失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會(huì)使溶液的總質(zhì)量增加，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差。,3.用另一個(gè)量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記入下表。,思考4：實(shí)驗(yàn)中所用HCl和NaOH的物質(zhì)的量比為何不是1∶1而是NaOH過量？,答：為了保證0.50mol/L的鹽酸完全被NaOH中和，采用0.55mol/LNaOH溶液，使堿稍稍過量。,思考5：酸、堿混合時(shí)，為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？,答：因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測(cè)反應(yīng)的反應(yīng)熱，若動(dòng)作遲緩，將會(huì)使熱量損失而使誤差增大。,4.把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯（注意不要灑到外面）。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。,5.重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩到三次，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù)。,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,1、取三次測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù),如果某一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)與另外兩次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？,2.計(jì)算反應(yīng)熱50mL0.50mol/L的鹽酸的質(zhì)量m1=50g50mL0.55mol/L的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量m2=50g中和后生成的溶液的比熱容c＝4.18J/(g℃),Q＝（m1＋m2）c(t2－t1)=0.418（t2－t1）kJ,反應(yīng)放出的熱量為：,生成1molH2O時(shí)放出的熱量為：,參考值：-57.3kJ/mol,思考,若改用100mL0.50mol/L的鹽酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所測(cè)得中和熱的數(shù)值是否約為本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的兩倍(假定各步驟操作沒有失誤)？,答：否。因?yàn)橹泻蜔崾侵杆崤c堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí)放出的熱量，其數(shù)值與反應(yīng)物的量無關(guān)，故所測(cè)結(jié)果應(yīng)基本和本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。,