高中化學 1.1《化學反應與能量的變化》課件2 新人教版選修4.ppt

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第一章化學反應與能量,第一節(jié)化學反應與能量的變化,1、化學反應的特征,,物質(zhì)變化,能量變化,,,質(zhì)量守恒,能量守恒,2、化學反應中能量的變化（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,當能量變化以熱能的形式表現(xiàn)時，化學反應可以分為：,3、放熱反應與吸熱反應,反高,,,,生低,生高,,,,反低,放熱反應,吸熱反應,（熟記常見反應）,反高,(1)放熱反應,①化學反應中放出熱量的反應。②③,E(反應物)E(生成物),>,,,,生低,常見的放熱反應：,a.物質(zhì)與O2的氧化反應（燃燒，生銹等）；,b.中和反應（酸堿）；,c.金屬與水or酸的反應；,d.絕大多數(shù)化合反應（CaO與H2O）。,C+CO2===2CO,吸熱反應,放熱反應有時也需要加熱才能發(fā)生！,高溫,生高,(2)吸熱反應,①化學反應中吸收熱量的反應。②③,E(反應物)E(生成物),<,,,,反低,常見的吸熱反應：,a.Ba(OH)28H2O晶體與NH4Cl晶體反應；,b.H2與CuO等還原反應；,c.C作還原劑的反應；,d.絕大多數(shù)分解反應。,C+CO2==2CO,C+H2O==CO+H2,水煤氣,e.水解反應。,一、反應熱和焓變,1、反應熱,化學反應中所吸收或放出的熱量。,恒溫恒壓下，反應熱稱“焓變”。,2、焓變,1）符號：2）單位：,ΔH,kJ/mol或kJ?mol–1,注：單位中的每mol是與整個反應對應的，即反應熱表示每mol反應放出或吸收的熱量。,3）表示方法,放熱反應(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）化學反應中能量變化的原因,,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=,反應物的鍵能總和,生成物的鍵能總和,–,例1：1molC與1molH2O(g)反應生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應的反應熱為△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的反應熱為，則1molH2生成NH3的反應熱為。,－92kJ/mol,－30.67kJ/mol,相當于1/3molN2,,,6）焓變與物質(zhì)能量的關(guān)系（宏觀）,ΔH=,∑E生成物,∑E反應物,–,任何一個化學反應都包括物質(zhì)的變化和能量的變化。那么，有什么表達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，1molH2與碘蒸氣作用生成HI的反應，科學文獻上表示為：,二、熱化學方程式,能表示參加反應物質(zhì)的量和反應熱的關(guān)系的化學方程式。,1、定義,2、含義,表示1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)碘完全反應，生成2mol氣態(tài)HI時，放出14.9kJ的熱量。,3、書寫要點,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一般應注明反應的溫度、壓強；,△H與實驗的條件、物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)！,（250C，101kPa時不注明）,⑵一定標明各物質(zhì)的狀態(tài)（s、l、g、aq）；,△H=+44kJ/mol,⑶ΔH只放右邊，以空格與標有物質(zhì)狀態(tài)的化學方程式隔開(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數(shù)；故系數(shù)可以是整數(shù)、分數(shù)、小數(shù)；,⑸ΔH的值與系數(shù)相匹配。,系數(shù)加倍，ΔH值也加倍。,正逆反應的ΔH絕對值相等，符號相反。,⑹反應物完全變成生成物，所釋放或吸收的熱量。,⑺熱化學方程式一般不要寫反應條件。,例1：當1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6kJ的熱量，請寫出該反應的熱化學方程式。,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)反應生成NO2(g)，需吸收68kJ的熱量；寫出熱化學方程式。,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，放出445kJ的熱量。則下列熱化學方程式中正確的是（）,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)：化學方程式與熱化學方程式的比較,三、中和反應反應熱的測定,測定強酸與強堿反應的反應熱，體驗化學反應的熱效應。,大燒杯（500ml）、小燒杯（100ml）、溫度計、量筒（50ml)兩個﹑泡沫塑料或紙條﹑泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個小孔）﹑環(huán)形玻璃攪拌棒,實驗目的,實驗用品,中和熱：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應生成1mol水所產(chǎn)生的反應熱,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，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如圖所示。,實驗步驟,答案：兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴，從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達到保溫隔熱、減少實驗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）會使實驗結(jié)果更準確。,思考1：大、小燒杯放置時，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？,鐵與鹽酸之間會發(fā)生反應，另外鐵的導熱性好，這樣都會造成熱量的損失。,2.用一個量筒最取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。,思考3：溫度計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：因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而使熱量散失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使溶液的總質(zhì)量增加，而導致實驗結(jié)果誤差。,3.用另一個量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入下表。,思考4：實驗中所用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，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：因為本實驗的關(guān)鍵是測反應的反應熱，若動作遲緩，將會使熱量損失而使誤差增大。,4.把溫度計和環(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溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。,5.重復實驗兩到三次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。,實驗數(shù)據(jù)處理,1、取三次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù),如果某一次實驗的數(shù)據(jù)與另外兩次實驗的數(shù)據(jù)差異明顯，怎么辦？,2.計算反應熱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,反應放出的熱量為：,生成1molH2O時放出的熱量為：,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，所測得中和熱的數(shù)值是否約為本實驗結(jié)果的兩倍(假定各步驟操作沒有失誤)？,答：否。因為中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時放出的熱量，其數(shù)值與反應物的量無關(guān)，故所測結(jié)果應基本和本次實驗結(jié)果相同。,