《重庆荣昌永荣中学高中化学第1章第1节化学反应与能量的变化选修4.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重庆荣昌永荣中学高中化学第1章第1节化学反应与能量的变化选修4.ppt（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章化学反应与能量 第一节化学反应与能量的变化 回忆 化学反应的特征 物质的变化 质量守恒 能量的变化 能量守恒 热能电能光能其它形式的能量 当能量变化以热能的形式表现时 化学反应可以分为放热反应与吸热反应 一 反应热焓变 1 在一定的温度下进行的化学反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应 简称为反应热 单位 kJ mol 符号 H 单位 kJ mol或kJ mol 1 焓 H 是与内能有关的物理量 生成物与反应物的焓值差叫焓变 H 恒压条件下的反应热等于焓变 所以我们用 H表示反应热 H H生 H反 注意 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
2、热量 1 宏观 能量守恒 能量 反应过程 反应过程 反应物 生成物 能量 放热反应 吸热反应 反应物 生成物 E反 E生放热反应 E反 E生 Q放 E反 E生吸热反应 E生 E反 Q吸 反应物的总能量高 生成物的总能量低 生成物的总能量高 反应物的总能量低 放热反应 吸热反应 反应物的总能量 生成物的总能量 放出的热量 生成物的总能量 反应物的总能量 吸收的热量 化学反应的过程 可以看成是能量的 贮存 或 释放 的过程 H E 生成物总能量 E 反应物总能量 宏观 思考与交流 放热反应中 体系能量如何变化 环境能量如何变化 当 H为 H 0 时 为放热反应 当 H为 H 0 时 为吸热反应 规
3、定 二 热化学方程式如何用化学方程式表示反应热 如何准确地描述物质间的化学反应及其能量变化 下面我们来学习热化学方程式 1 定义 表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式 叫做热化学方程式例1 H2 g I2 g 2HI g H 14 9kJ mol 表示意义 表示以化学计量数所指的物质的量的物质反应时放出或吸收的热量 例2 在250C 101KPa时 由氢气和氧气化合成1mol水的反应有两个 一个生成气态水 一个生成液态水 其化学方程式可表示 H2 1 2O2 H2O g H 一241 8KJ mol H2 1 2O2 H2O l H 285 8KJ mol请同学们分析为什么二者的产物同样是水
4、 而释出的能量却不同 2 书写热化学方程式的注意事项 1 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 常温25 常压101kpa下 可不注明温度和压强的条件 2 要注明反应物和生成物的状态 物质的聚集状态 与它们所具有的能量有关 分别用s l g表示固体 液体 气体 不用 和 3 热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数 它可以是整数也可以是分数 对于相同物质的反应 当化学计量数不同时 其 H也不同 热化学方程式具有加和性 化学式前面的计量数必须与 H相对应 反应逆向进行时 H值不变 符号相反 4 在方程式右端要注明 H为多少 或 kJ mol 1 练习与巩固 依据事实
5、 写出下列反应的热化学方程式 1mol氯气和水蒸气通过灼热的炭层反应 生成氯化氢和二氧化碳放出145KJ的热量 例3 已知在25 101kPa下 1 3g乙炔燃烧生成二氧化碳和液态水时放出65kJ热量 写出上述反应的热化学方程式 C 3 在同温同压下 下列各组热化学方程式中Q2 Q1的是 A H2 g Cl2 g 2HCl g H Q11 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g H Q2B C s 1 2O2 g CO g H Q1C s O2 g CO2 g H Q2C 2H2 g O2 g 2H2O l H Q12H2 g O2 g 2H2O g H Q2D S g O2 g SO2 g
6、 H Q1S s O2 g SO2 g H Q2 B 思考1 H2 g Cl2 g 2HCl g Q11 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 Q2 Q1 C S 1 2O2 g CO g Q1C S O2 g CO2 g Q2 思考2 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 思考3 在同温 同压下 比较下列反应放出热量Q1 Q2的大小
7、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4 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 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
8、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 小结 热化学方程式不单表示了反应物和生成物的关系 而且表示了反应的热效应 书写热化学方程式应注意 需注明反应的温度和压强 如在常温 250c 常压 101kpa 下 可不注明温度和压强的条件 应注明反应物和生成物的状态 固体一s 液体一l 气体一g 热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数 化学计量数可以是整数 也可以是分数 对于相同的反应 当计量数不同时 其 H不同 在方程式右端要注明 H为多少 或 一 kJ m
9、ol 回忆 1 化学键在形成和断裂的过程中能量的变化 化学键形成的时候放出能量 断裂的时候吸收能量 就是形成作用力时要放出能量 破坏作用力时要吸收能量 即物质的变化常常伴随能量的变化 提示 从化学键的角度看化学反应是怎样发生的 与能量有什么关系 思考 微观 为什么化学反应过程中会有能量的变化 从化学键的角度看化学反应包含两个过程 旧的化学键断裂和新的化学键形成 断裂化学键需要吸收能量 形成化学键要释放出能量 断开化学键吸收的能量和形成化学键释放的能量通常不相等 3 H与键能的关系 1 H 化学键断裂所吸收的总能量 化学键生成所释放的总能量 2 H 反应物的键能之和 生成物的键能之和比较 H 生
10、成的总能量 反应物的总能量 E生 E反 H 436 2 496 463 4 484kJ mol 1 已知拆开1molH2中的化学键要吸收436kJ的能量 拆开1molO2中的化学键要吸收496kJ的能量 形成水分子中的1molH O键要放出463kJ的能量 试说明2H2 g O2 g 2H2O g 中的能量变化 2 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 H kJ mol 131 5 3 H H键 N H键 N N键的键能分别是436kJ mol 391kJ mol 946kJ mol 则1molN2生成NH3
11、的反应热为 1molH2生成NH3的反应热为 92KJ mol 30 7KJ mol 436 3 946 391 6 92KJ mol 92KJ mol 3 30 7KJ mol 有热量放出的化学反应 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 吸收热量的化学反应 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量 生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断裂时吸收的总能量 H 0 H 0 放热反应与吸热反应的比较 练习4 2012 北京 用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1 利用反应A 可实现氯的循环利用 反应A 4HCl O
12、22Cl2 2H2O 400 一定压强 已知 反应A中 4molHCI被氧化 放出115 6kJ的热量 问 H2O的电子式是 反应A的热化学方程式是 断开1molH O键与断开1molH Cl键所需能量相差约为 KJ H2O中H O键比HCl中H Cl键 填 强 或 弱 1 1L1mol L稀盐酸和1L1mol LNaOH溶液发生中和反应放出的热量为57 3kJ 2 1L1mol LH2SO4和2L1mol LNaOH溶液发生中和反应放出的热量为114 6kJ 三 中和热 1 定义 在稀溶液中 酸与碱发生中和反应 每生成1molH2O l 时放出的热量 强酸与强碱的稀溶液反应 它们的中和热是相
13、同的 H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol HCl aq NaOH aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol H2SO4 aq 2NaOH aq Na2SO4 aq 2H2O l H 114 6kJ mol 已知H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 计算下列反应中放出的热量 1 用20gNaOH配成稀溶液跟足量稀盐酸反应 放出热量为kJ 2 用0 1molBa OH 2配成稀溶液跟足量稀硝酸反应 放出热量为kJ 3 用1mol醋酸稀溶液和足量NaOH溶液反应 放出的热量 大于 小于 等于 57 3kJ 4 100ml0 1mol L
14、的Ba OH 2溶液与100ml0 1mol L的H2SO4溶液反应 放出的热量是否为1 146kJ 为什么 28 65 11 46 小于 1 定义 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应 生成1mol水时的反应热叫做中和热 2 中和热的表示 H aq OH aq H2O 1 H 57 3kJ mol3 要点 条件 稀溶液 反应物 强 酸与 强 碱 中和热不包括离子在水溶液中的生成热 电解质电离的吸热所伴随的热效应 生成1mol水 中和反应的实质是H 和OH 化合生成H20 若反应过程中有其他物质生成 这部分反应热也不在中和热之内 放出的热量 57 3kJ mol 中和热 2 中和热的测定 1 实验原
15、理 根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化 利用公式 m1 m2 c t2 t1 计算出生成1molH2O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 50mol L盐酸 0 55mol LNaOH溶液 3 实验步骤 保温装置的装备 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行计算 思考1 大 小烧杯放置时 为何要使两杯
16、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 为什么不用环形铁搅拌棒 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 思考4 实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是1 1而是NaOH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 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 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 为什么不用环形铁搅拌棒 铁与盐酸之间会发生反应 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 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 会使溶液的总质量增加 而导致实验结果误差 思考4 实验中所
