高中化学212化学键与化学反应中的能量变化省优获奖ppt课件鲁科版必修.ppt

第2课时化学键与化学反应中的能量变化 1.实验操作步骤、现象及结论实验操作步骤、现象及结论笃学一笃学一实验操作实验现象结论及有关化学方程式混合液的温度此反应 能量升高升高NaOH HCl=NaClH2O释放释放实验操作实验现象结论及有关化学方程式锌粉逐渐 ，有 产生，混合液的温度 此反应 能量混合粉末变成糊状物，有 产生，烧杯温度降低使烧杯和玻璃片Ca(OH)22NH4Cl=CaCl22NH32H2O此反应 能量溶解溶解气泡气泡升高升高释放释放Zn2HCl=ZnCl2H2刺激性气味气体刺激性气味气体冻结在一起冻结在一起吸收吸收2.化学反应中能量变化结论每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的 能量，有的 能量。释放释放吸收吸收1.常见的放热反应 (1)所有的 反应；(2)酸碱 反应；(3)金属与水或酸发生的 反应；(4)大多数 反应(C与CO2反应等除外)；(5)铝热反应。2常见的吸热反应 (1)铵盐与碱的反应如Ba(OH)28H2O与NH4Cl固体的反应；(2)大多数 反应；(3)以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。笃学二笃学二常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应和吸热反应 燃烧燃烧中和中和置换置换化合化合分解分解化学反应中能量变化的实质(1)在化学反应过程中，破坏旧化学键时，需要 一定的能量来克服原子(或离子)间的相互作用；形成新化学键时，又要 一定的能量。因此，在化学反应中，不仅有 生成，而且还伴随着能量的变化。笃学三笃学三化学反应中能量变化实质及转化化学反应中能量变化实质及转化 吸收吸收释放释放新物质新物质(2)在化学反应中，如果形成新化学键所 的能量 破坏旧化学键所 的能量，该反应开始后，就会有一定的能量以 、或 等形式释放出来；如果新化学键的形成所 的能量 破坏旧化学键所 的能量，该反应就需要不断 能量才能使反应持续进行。(3)化学反应与其他形式的能量的转化化学反应的能量变化还可以看做“储存”在物质内部的能量(能)转化为 能、能或 能等释放出来，或者是 能、能或 能等转化为物质内部的能量(能)被“储存”起来的过程。释放释放大于大于吸收吸收热能热能电能电能光能光能释放释放小于小于吸收吸收吸收吸收化学化学热热电电光光热热电电光光化学化学【慎思1】天然气的燃烧是化学变化，该反应能放出较多的能量。那么，你知道化学反应中为什么会有能量变化吗？提示形成新化学键所释放的能量不等于破坏旧化学键所吸收的能量。【慎思2】某同学在做消石灰与氯化铵反应的实验时，没有发现结冰现象，其原因可能有哪些？提示(1)药品用量太少；(2)消石灰没有研碎；(3)用玻璃棒搅拌速度过慢；(4)烧杯与玻璃片间滴的水过多。【慎思3】需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？提示不对，加热只是反应所需的一种条件，并不能证明一定是吸热反应。反应的放热、吸热取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小。只要反应物总能量大于生成物总能量，反应一定放热。有的反应很难进行，条件要求很高，但仍是放热反应，例如合成氨的反应。【慎思4】讨论判断任何化学反应都伴随能量变化 ()。化学反应中的能量变化都表现为热量的变化 ()。反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应()。反应物的总能量低于生成物的总能量时，发生吸热反应()。煤燃烧时化学能主要转化为热能 ()。化石燃料和植物燃烧时放出的能量均来源于太阳能()。动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程()。提示 化学反应发生时，物质种类变化的同时一定伴有能量变化，但一个化学反应是放热反应还是吸热反应取决于形成新化学键释放的能量和破坏旧化学键所吸收的能量的相对大小或反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小，与反应条件无关。我们可以从四个方面来判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应：要点一要点一|放热反应和吸热反应的判断方法放热反应和吸热反应的判断方法 1从化学键的断裂与形成来判断若E1E2，反应为吸热反应；若E1E2，反应为放热反应。2从反应物和生成物所具有的能量来判断 若反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，则反应为放热反应(如图1)；若反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，则反应为吸热反应(如图2)。3根据经验规律来判断(1)常见的放热反应所有的燃烧反应；酸碱中和反应；金属与水或酸发生的置换反应；大多数化合反应(C与CO2反应等除外)；铝热反应。(2)常见的吸热反应铵盐与碱的反应如Ba(OH)28H2O与NH4Cl固体的反应；大多数分解反应；以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。4根据反应条件来判断需要持续加热才能进行的反应一般是吸热反应，如碳酸钙的受热分解；若反应在开始时需要加热，反应开始后不再加热就能继续进行，则反应为放热反应，如铁与硫的反应。【例题】下列说法正确的是 ()。A吸热反应一定是释放能量 B在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是 高于生成物的总能量 C反应是放热还是吸热要看破坏旧化学键吸收的能量总 和与形成新化学键释放出的总和的大小 D吸热反应在常温下不能发生解析吸热反应是把热能等转化为物质内部的能量被“贮存”起来的过程，故A项错误；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量总是不等，当前者大于后者，化学反应为放热反应；前者小于后者，化学反应为吸热反应，故B项错误；化学反应是放热还是吸热要看破坏旧化学键吸收的能量总和与形成新化学键释放出的能量总和的大小，故C项正确；放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生，吸热反应在常温下也能发生，如Ba(OH)28H2O与NH4Cl固体的反应，故D项错误。答案C1吸吸热热反反应应并并不不一一定定需需要要加加热热才才能能发发生生，如如Ba(OH)28H2O与与NH4Cl固固体体的的反反应应；放放热热反反应应有有时时需需要要加加热热才才能能发发生生，如如铁铁与与硫硫的的反反应应。因因此此，化化学学反反应应需需要要在在一一定定条条件件下下才才能能发发生生，是是否否需需要要加加热热由由反反应应物物本本身身的的性性质质决决定定，而而与与反反应应是吸热反应还是放热反应无关。是吸热反应还是放热反应无关。2化化学学变变化化都都伴伴有有能能量量变变化化，但但伴伴有有能能量量变变化化的的过过程程不不一一定定都都是是化化学学变变化化。如如NaOH固固体体的的溶溶解解、浓浓硫硫酸酸的的稀稀释释等等过过程程都都有有明明显显的的热热量量放放出出，但但这这些些过过程程中中没没有有新新物物质质的的生生成，故它们不是化学变化。成，故它们不是化学变化。3化化学学反反应应中中的的能能量量变变化化不不仅仅仅仅表表现现为为热热量量变变化化，能能量量的的表表现现形形式式多多种种多多样样。反反应应中中可可能能是是化化学学能能与与热热能能、电电能能或或光光能能等等之之间间的的转转化化。常常见见的的化化学学反反应应的的能能量量变变化化通通常常表表现现为热量变化。为热量变化。【体验1】下列变化过程中，需吸收能量的是 ()。AHH=H2 BHCl=HClCI2=II DCO2=CO2解析物质间进行化学反应时，形成化学键时要放出能量，A、B在形成H2、HCl时释放能量；D是碳的燃烧反应，根据生活常识我们也知道燃烧过程释放能量；而拆开物质中的化学键时则需要吸收能量。答案C【体验2】下列变化属于吸热反应的是_(填序号)。液态水汽化；胆矾受热变为白色粉末；苛性钠固体溶于水；氯酸钾分解制氧气；生石灰与水反应生成熟石灰；干冰升华解析注意吸热过程、放热过程与吸热反应、放热反应的区别。水的汽化是物理变化，不属于吸热反应；CuSO45H2O受热分解生成CuSO4和H2O，属于吸热反应；是放热反应；均为物理变化。答案规律探究八利用化学键计算化学反应中的能量变化【知识支持】1正确理解和公式导出化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因，利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以H2Cl2=2HCl(H2、Cl2的物质的量均为1 mol)为例：化学键断裂吸收的能量化学键形成放出的能量HH键：436 kJClCl键：243 kJHCl键：431 kJ共吸收436 kJ243 kJ679 kJ能量共放出862 kJ能量862 kJ679 kJ183 kJ，即该反应放出183 kJ能量【问题探究】化学反应A2B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是 ()。A该反应是吸热反应B1 mol AA键和1 mol BB键断裂能放出x kJ的能量C2 mol AB键断裂需要吸收y kJ的能量D2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量解析由图知，1 mol A2和1 mol B2的总能量高于2 mol AB的能量，所以该反应放热；化学键断裂时需吸收能量，B项错误，C项正确。答案C名师点评化学反应中的能量变化值Q总吸Q总放。利用这一公式进行计算时，还应注意：(1)可以根据化学反应中的能量变化计算某一种具体的化学键断裂时吸收能量或形成时放出能量的多少。(2)计算出的能量变化如果为正值，则反应吸热，如果是负值，则反应放热。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究第2课时化学反应的限度1.可逆反应的定义可逆反应的定义在在 条件下条件下 向向正正、反反两两个个方方向向进进行行的的反反应应称称为为可逆反应。可逆反应。2可逆反应的特点可逆反应的特点对对可可逆逆反反应应来来说说，在在一一定定条条件件下下，反反应应物物 全全部部转转化成产物，反应只能进行到化成产物，反应只能进行到 。笃学一笃学一可逆反应可逆反应 相同相同同时同时不可能不可能一定程度一定程度精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究3可逆反应的书写 在可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“”号。=精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究1.化学平衡状态的建立(1)当反应开始时，SO2和O2的浓度 ，因此，反应生成SO3的正反应速率 ；而SO3的浓度为零，因此，SO3分解生成SO2和O2的逆反应速率为 (如下图所示)。(2)随着反应的进行，反应物SO2和O2的浓度逐渐 ，因此，正反应速率逐渐 ；生成物SO3的浓度逐渐 ，因此，逆反应速率逐渐 (如下图所示)。笃学二笃学二化学反应的限度化学反应的限度化学平衡状态化学平衡状态 最大最大最大最大零零减小减小减小减小增大增大增大增大精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究(3)如果外界条件不发生变化，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的 不再随时间的延长而发生变化，反应好像“停滞”了。实际上，这时正反应和逆反应都依然在 ，只是在同一瞬间，正反应生成的三氧化硫的物质的量与逆反应消耗的三氧化硫的物质的量 而已。此时，可逆反应达到 _(如图所示)。浓度浓度进行进行相等相等平衡状态平衡状态精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究2化学平衡状态的含义在一定条件下的 进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度 ，正反应速率与逆反应速率 ，这种状态称为化学平衡状态。3化学平衡的特征(1)逆：只有 反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。(2)动：化学平衡是一种 平衡。可逆反应可逆反应不再随时间的延长而发生变化不再随时间的延长而发生变化相等相等可逆可逆动态动态精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究(3)等：反应达到平衡时，v(正)v(逆)。(4)定：条件一定时，反应混合物的含量 。(5)变：当 改变时，平衡一般要发生 。(6)无：建立平衡与途径 。即在相同的条件下，一个可逆反应，不论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或者从两个反应方向同时开始，都可建立同一平衡状态。保持不变保持不变外界条件外界条件改变改变无关无关精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究(1)降温：浸入冷水中的烧瓶里的气体混合物颜色变 ，这是因为温度降低后原平衡状态被 ，在新的条件下达到 ，导致二氧化氮浓度 ，四氧化二氮浓度 。笃学三笃学三化学平衡移动化学平衡移动 浅浅破坏破坏新的平衡状态新的平衡状态减小减小增加增加精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究(2)升温：浸入热水中的烧瓶里的气体混合物颜色 ，这是因为温度升高后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到 ，导致二氧化氮浓度 ，四氧化二氮浓度 。(3)结论：当其他条件不变时，升高反应体系的温度，平衡向 反应方向移动；降低反应体系的温度，平衡向 反应方向移动。2化学平衡移动的含义当条件改变时，原来的化学平衡将被 ，并在新的条件下建立 ，即发生化学平衡移动。变深变深新的平衡状态新的平衡状态增加增加减小减小吸热吸热放热放热破坏破坏新的化学平衡新的化学平衡精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究3影响化学平衡的因素(1)温度对化学平衡的影响当其他条件不变时，升高反应体系的温度，平衡向 反应方向移动；降低反应体系的温度，平衡向 反应方向移动。(2)浓度对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向 方向移动；反之，则向逆反应方向移动。吸热吸热正反应正反应放热放热精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究(3)压强对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下，增大压强会使化学平衡向着 的方向移动；减小压强，会使平衡向着 的方向移动。气体体积缩小气体体积缩小气体体积增大气体体积增大精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究提提示示在在该该平平衡衡体体系系中中，涉涉及及三三种种物物质质，从从正正、逆逆反反应应两两方方面面讲讲，应应当当有有六六个个反反应应速速率率值值，即即N2的的消消耗耗速速率率(v正正)和和生生成成速速率率(v逆逆)，H2的的消消耗耗速速率率(v正正)和和生生成成速速率率(v逆逆)以以及及NH3的的生生成成速速率率(v正正)和和消消耗耗速速率率(v逆逆)，v正正v逆逆的的具具体体意意义义有有两两点点，一一是是同同一一物物质质的的v正正v逆逆，不不同同物物质质的的v正正、v逆逆应应与与计计量量数数之之比比成成正正比比才才是是真真正正意意义义的的v正正v逆逆，反反应应达达平平衡衡状状态态。如如对对于于合合成成氨氨的的反反应应，如如果果v(N2)消消耗耗v(NH3)消消耗耗并并不不是是真真正正意意义义的的正正、逆逆反反应应速速率率相相等等，应应该该有有2v(N2)消消耗耗v(NH3)消消耗耗才才是是真真正正意意义义的的v正正v逆逆，此此时时反反应应达达平平衡衡状状态。态。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究【慎思2】某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？提示不一定，如反应前后气体体积不变的反应增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v(正)v(逆)才发生移动的。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究【慎思3】可逆反应在一定条件下总会达到化学平衡，这里的“一定条件”指什么条件？提示通常包括一定的温度、浓度、压强等。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究【慎思4】对于反应COH2O(g)CO2H2，如果起始加入的CO和H2O(g)分别为0.01 mol和0.02 mol，二者的浓度比为12，反应进行时，二者的消耗速率相等吗？达到平衡时，二者的浓度比还是12吗？提示二者无论以何种比例加入，消耗速率始终是相等的，达到平衡时，二者的浓度比不会是12。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究【慎思5】升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小吗？提示不会。升高温度，v吸和v放均增大，但二者增大的程度不同，前者增大的程度大于后者，故v吸与v放不再相等。v吸v放，原平衡被破坏，向着吸热反应方向移动，直至建立新的平衡。降温则相反。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究给出某一可逆反应，判断是否已达平衡状态，关键是紧紧围绕着“等”与“定”这两个基本特征来判断。1根据“等”这个基本特征来判断化学平衡状态(1)正逆反应的描述应指明正、逆反应速率：同一物质的消耗与生成；反应物与生成物的消耗与生成。要点一要点一|化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断 精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究(2)速率相等同一物质的反应速率相等；不同物质的反应速率与对应化学方程式中各物质的系数成正比。(3)其他说法同一物质化学键的断裂与化学键形成的量相等；不同反应物间的化学键断裂与化学键形成的量与该化学方程式中各物质的系数成正比。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究2根据“定”这个基本特征来判断化学平衡状态“定”是指条件一定时反应混合物的含量“保持不变”，并非是“相等”或“成比例”。(1)一定条件下，反应物的转化率最大或产物的产率最大的状态。(2)对于有颜色变化的可逆反应，颜色不再改变的状态。(3)对于反应前后气体体积改变的可逆反应，化学平衡状态的判断依据还有：反应混合物的平均相对分子质量不再变化的状态；反应混合物的密度不再变化的状态；反应混合物的压强不再变化的状态。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究解析本题考查如何判断一个可逆反应是否达到平衡状态，解题的关键是掌握化学平衡状态的标志。观察第(1)题反应的特征可知：此反应在反应前后气体的体积不发生变化，即在反应的任何一个阶段，容器内压强不发生改变。气体的总质量不变、总的物质的量不变，因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变。观察第(2)题反应的特征：反应前后气体体积发生改变，因此在反应未达到平衡状态时，混合气体的平均相对分子质量、混合气体的密度、容器内压强等都会发生改变，当反应处于平衡状态时，这些量都不再改变，此时c(NO2)恒定，颜色不再变化。答案(1)(2)精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究化学平衡状态的最根本特征是正、逆反应速率相等，但在题化学平衡状态的最根本特征是正、逆反应速率相等，但在题目中有多种表述方法。在解题时，应具体问题具体分析，并目中有多种表述方法。在解题时，应具体问题具体分析，并明确题目的叙述是表示正反应速率还是逆反应速率等。明确题目的叙述是表示正反应速率还是逆反应速率等。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究答案C精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究某可逆反应达到平衡时，当改变外界条件引起化学反应速率发生相对的改变时，化学平衡就会被破坏，平衡发生移动。影响平衡移动的因素有温度、浓度、压强等，但改变压强是通过改变反应体系的体积来实现的。分析化学平衡移动的一般思路：要点二要点二|化学平衡发生移动的判断化学平衡发生移动的判断 精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究说明：增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以化学平衡不移动。通常指的加压就是通过缩小体系的容积达到的，而减压就是增大体系的容积达到的。压强对固体和液体的浓度无影响，若平衡体系中无气体，则压强变化不能改变反应速率，平衡不移动。加入催化剂，因催化剂使正、逆速率同等程度地加快，故不能使平衡发生移动。但能缩短达到平衡的时间。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究解析该题考查外界条件对化学平衡的影响。因COCl2分解的反应为正向气体物质的量增加的吸热反应，故升温、减压均可使平衡右移，提高COCl2的转化率；增大CO的浓度平衡左移，可降低COCl2的转化率；加催化剂、恒容通入稀有气体对平衡移动无影响，不改变COCl2的转化率；恒压通入稀有气体，必将引起容器体积增大，相当于减压，平衡右移，提高COCl2的转化率。答案B精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究若为恒容容器，通入稀有气体，由于容器的体积不变，各组若为恒容容器，通入稀有气体，由于容器的体积不变，各组分的浓度保持不变，故反应速率不变，平衡也不移动；若为分的浓度保持不变，故反应速率不变，平衡也不移动；若为恒压容器，通入稀有气体，容器的体积膨胀，对于反应体系恒压容器，通入稀有气体，容器的体积膨胀，对于反应体系则相当于减压，平衡移动。则相当于减压，平衡移动。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究解析解这类题目，关键是分析反应的特点，依此进行判断。对于题目中的反应，正反应方向是体积减小、放热的反应。由此，要使平衡向生成Z的方向移动，可采取降低温度、增大压强和及时分离出Z等措施。答案C精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究要点三要点三|化学平衡常用的计算方法化学平衡常用的计算方法三段式法三段式法 精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究答案D精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究答案A精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究规律探究十化学平衡的图像【知识支持】1化学平衡图像的主要特点通过多种图像对化学反应速率和化学平衡的有关知识、规律进行分析考查。题目往往灵活性强，迷惑性大，涉及内容多，要求高，特别对知识综合应用能力和分析能力的考查。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究2化学平衡图像题的解析思路：(1)看图像。一看轴，即纵横坐标的意义；二看点，即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等等。(2)依据图像信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征：吸热还是放热，气体系数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等等。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究(3)在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，可知该反应的温度高、浓度大、压强高或使用了催化剂。(4)定一议二：只适用于一个条件的改变，所以图像中有三个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究精要解读精要解读规律在线规律在线自主探究自主探究解析达到平衡状态时，v正v逆0且保持恒定不变，由图中可看出v正还在变化，故A项错误；在反应开始后，反应物的浓度会减小，故B项错误；由图中可看出ac段正反应速率增大，由于该反应是在密闭容器内进行，因此不考虑压强对化学反应速率的影响，且反应物浓度在减小，则可推知是由于温度升高而引起正反应速率增大，故该反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；正反应速率越快，消耗的SO2就越多，故D项正确。答案D