【化学】11《化学反应与能量的变化》课件1（人教版选修4）.ppt

第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量第一节第一节 化学反应与能量的变化化学反应与能量的变化1、化学反应的特征、化学反应的特征物质变化物质变化能量变化能量变化质量守恒质量守恒能量守恒能量守恒2、化学反应中能量的变化（吸收和放出），可、化学反应中能量的变化（吸收和放出），可 以以 、 、 及其它形式的能量及其它形式的能量 表现出来。表现出来。光能光能热能热能电能电能 当能量变化以当能量变化以热能热能的形式表现时，化学反应可以分为：的形式表现时，化学反应可以分为：3、放热反应与吸热反应、放热反应与吸热反应反反 高高生生 低低生生 高高反反 低低放热反应放热反应吸热反应吸热反应（熟记常见反应）（熟记常见反应）1、放热反应、放热反应放热反应放热反应1、燃料的燃烧、燃料的燃烧2、中、中 和和 反反 应应3、所有金属与水或酸的反应、所有金属与水或酸的反应4、大部分化合反应、大部分化合反应5、物质的缓慢氧化、物质的缓慢氧化 放热反应有时也需要加热才能发生！放热反应有时也需要加热才能发生！E (反应物反应物) E (生成物生成物)吸热反应吸热反应1、大部分分解反应、大部分分解反应2、Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl3、以、以C、H2、CO为还原剂为还原剂的氧化还原反应的氧化还原反应4、弱电解质的电离、盐类水、弱电解质的电离、盐类水解（多数铵盐溶于水）解（多数铵盐溶于水）2、吸热反应、吸热反应E (反应物反应物) E (生成物生成物)一、反应热和焓变一、反应热和焓变1、反应热、反应热化学反应中所化学反应中所吸收吸收或或放出放出的热量。的热量。在恒压在恒压下，反应热称下，反应热称“焓变焓变”。2、焓变、焓变注：单位中的每注：单位中的每mol是与整个反应对应的，是与整个反应对应的，即反应热表示每即反应热表示每mol反应放出或吸收的热量。反应放出或吸收的热量。kJ/mol 或或 kJ mol11）符号：）符号：2）单位：）单位：H3）表示方）表示方法法放热放热反应反应 (体系体系能量能量降低降低)： H 0，H为为“ + ”所谓所谓体系体系是指被研究的物质系是指被研究的物质系统；而体系以外的其他部分就统；而体系以外的其他部分就称为称为环境环境4）化学反应中能量变化的原因）化学反应中能量变化的原因旧键断裂旧键断裂 吸收能量吸收能量新键形成新键形成 放出能量放出能量=679kJ/mol862kJ/mol5）焓变与键能的关系（微观）焓变与键能的关系（微观）H = 反应物的键能总和反应物的键能总和生成物的键能总和生成物的键能总和例例 1：1mol C与与 1mol H2O(g) 反应生成反应生成 lmol CO(g) 和和1mol H2(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应的热量，该反应的反应热为热为H = kJ/mol。131.5例例 2：拆开：拆开 1mol HH键、键、1mol NH键、键、1mol NN键分别需要的能量是键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则则1mol N2生成生成NH3的反应热为的反应热为 ，则则1mol H2生成生成NH3的反应热为的反应热为 。 92 kJ/mol30.67 kJ/mol相当于相当于 1/3 mol N26）焓变与物质能量的关系（宏观）焓变与物质能量的关系（宏观）H = E 生成物生成物 E 反应物反应物H2(g)+I2(g)=2HI(g) H=14.9kJ/mol200200101kPa101kPa物质变化物质变化能量变化能量变化H2 + I2 = 2HI只表示物质变化只表示物质变化二、热化学方程式二、热化学方程式 能表示参加反应能表示参加反应物质的量物质的量和和反应热反应热的的 关系关系的化学方程式。的化学方程式。1、定义、定义2、含义、含义表示表示1mol气态气态H2与与1mol气态碘完全反应，气态碘完全反应，生成生成2mol气态气态HI时，放出时，放出14.9kJ的热量。的热量。H = H2(g) + I2 (g) = 2HI(g)200101kPa14.9 kJ/mol3、书写要点、书写要点 H2 (g) + O2(g) = H2O(g)； H= 241.8 kJ/mol21 H2 (g) + O2(g) = H2O(l)； H= 285.8 kJ/mol21 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l)； H= 571.6 kJ/mol 2H2O(l) = 2H2 (g) + O2(g) ； H= + 571.6 kJ/mol 一般应注明反应的一般应注明反应的温度、压强温度、压强；（250C ，101kPa时不注明）时不注明） 一定标明各物质的一定标明各物质的状态（状态（s、l、g、aq） ；H2O(l) H2O(g) H= + 44 kJ/mol H只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程式隔开式隔开(数值及单位数值及单位) 放热放热:H 0； 系数系数仅仅表示仅仅表示物质的量物质的量，不表示分子或原子个数；，不表示分子或原子个数； 故系数可以是故系数可以是整数、分数、小数整数、分数、小数； H的值与计量系数呈正比。的值与计量系数呈正比。正逆反应的正逆反应的H绝对值相等，符号相反。绝对值相等，符号相反。 反应物反应物完全完全变成生成物，所释放或吸收的热量变成生成物，所释放或吸收的热量。例例1：当：当1mol气态气态H2与与1mol气态气态Cl2反应生成反应生成2mol气态气态HCl，放出，放出184.6kJ的热量，请写出该反应的的热量，请写出该反应的热化学方程式。热化学方程式。H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H =184.6 kJ/mol2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) H =369.2 kJ/mol H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H =92.3 kJ/mol1212例例2：1mol N2(g) 与适量与适量O2(g) 反应生成反应生成NO2 (g)， 需吸收需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。的热量；写出热化学方程式。N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) H = + 68 kJ/mol例例3、沼气的主要成分是甲烷。、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧完全燃烧生成生成CO2和和H2O时，放出时，放出445 kJ的热量。则下列热化的热量。则下列热化学方程式中正确的是（学方程式中正确的是（ ）A、2CH4( g ) 4O2( g ) 2CO2( g ) 4H2O ( l ) H = + 890 kJ/mol B、CH4 2O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol C、CH4 ( g ) 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/mol D、 1/2CH4 ( g ) O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = 890 kJ/mol C状态状态H = 445 kJ/mol 化学方程式化学方程式 热化学方程式热化学方程式化学计化学计量数量数是是整数整数，即，即表示微粒个数，表示微粒个数，又表示物质的量又表示物质的量整数也可以是整数也可以是分数分数，只，只表示物质的物质的量表示物质的物质的量状态状态 不要求表明不要求表明必须在分子式后表明必须在分子式后表明正负号正负号及单位及单位 无无 必须表明必须表明意义意义表示化学反应中的物表示化学反应中的物质变化质变化不仅表示化学反应中不仅表示化学反应中的的物质变化，物质变化，还表明还表明化学反应中化学反应中能量的能量的 变化变化小结：化学方程式与热化学方程式的比较小结：化学方程式与热化学方程式的比较 中和热的概念中和热的概念: 酸与碱发生中和反应生成酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时时所释放的热量称为中和热。所释放的热量称为中和热。注：注：（1）中和反应都放出热量）中和反应都放出热量 （2）稀溶液中，强酸与强碱的中和）稀溶液中，强酸与强碱的中和 热为定值：热为定值：57.3KJ/mol三、中和反应反应热的测定三、中和反应反应热的测定大烧杯（大烧杯（500ml）、小烧杯（小烧杯（100ml）、温度计、温度计、量筒（量筒（50ml) 两个两个 泡沫塑料或纸条泡沫塑料或纸条泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔） 环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒 实验用品实验用品 1.1.保温。在大烧杯底部垫泡沫塑保温。在大烧杯底部垫泡沫塑料，料，使放入的小烧杯杯口与大烧使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。杯杯口相平。然后再在大、小烧然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料，大烧杯杯之间填满碎泡沫塑料，大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如图所示。过，如图所示。实验步骤实验步骤 两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热两杯口相平，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。实验过程中热量损失的目的。思考思考1 1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填大、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？碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？思考思考2 2：为什么不用环形铁搅拌棒？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。都会造成热量的损失。2.用一个量筒最取用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。思考思考3：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲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？洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？ 答：因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，答：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。使溶液的总质量增加，而导致实验结果误差。3.用另一个量筒量取用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记溶液的温度，记入下表。入下表。思考思考4：实验中所用实验中所用HCl和和NaOH的物质的量比的物质的量比为何不是为何不是1 1而是而是NaOH过量？过量？为了保证为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被的盐酸完全被NaOH中和，中和，采用采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。溶液，使碱稍稍过量。思考思考5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的酸、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？溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，酸中，并把量筒中的并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。高温度，记为终止温度，记入下表。5.重复实验两到三次，取测量所得数据的重复实验两到三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。平均值作为计算依据。 温度温度实验次数实验次数起始温度起始温度t1/终止温度终止温度t2/温度差温度差(t2-t1)/HClNaOH平均平均值值126.226.030.1227.027.431.2326.026.0302.计算反应热计算反应热50mL0.50 mol/L的盐酸的质量的盐酸的质量m1=50g50mL0.55 mol/L的氢氧化钠溶液的质量的氢氧化钠溶液的质量m2=50g中和后生成的溶液的比热容中和后生成的溶液的比热容c4.18J/(g)H= 0.418 （t2t1）0.025kJ/molQ（m1 m2 ）c (t2t1) =0.418（t2t1）kJ反应放出的热量为：反应放出的热量为：生成生成1molH2O时放出的热量为：时放出的热量为：参考值：参考值：-57.3kJ/mol若改用若改用100mL0.50mol/L的盐酸的盐酸100mL0.55mol/L的的NaOH溶液，所测得中和热的数值是否约为溶液，所测得中和热的数值是否约为本实验结果的两倍本实验结果的两倍(假定各步骤操作没有失误假定各步骤操作没有失误)？答：否。因为中和热是指酸与碱发生中和反答：否。因为中和热是指酸与碱发生中和反应生成应生成1molH2O时放出的热量，其数值与反时放出的热量，其数值与反应物的量无关，故所测结果应基本和本次实应物的量无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同。验结果相同。