选修4-1-1化学反应与能量变化.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第一课时第一课时教学目标教学目标了解化学反应中能量转化的原因和常见的了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；能量转化形式；认识化学反应过程中同时存在着物质和能认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化，而且能量的释放或吸收是以发量的变化，而且能量的释放或吸收是以发生的物质为基础的，能量的多少决定于反生的物质为基础的，能量的多少决定于反应物和生成物的质量；应物和生成物的质量；了解反应热和焓变的含义；了解反应热和焓变的含义；认识热化学方程式的意义并能正确书写热认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。化学方程式。教学重点教学重点化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化热化学方程式的书写热化学方程式的书写教学难点：教学难点：HH的的“+”+”与与“-”-”热化学方程式的书写热化学方程式的书写温习旧知列举有关热量变化的相关反应。列举有关热量变化的相关反应。放热反应放热反应吸热反应吸热反应多数化合反应多数化合反应以以H H2 2、COCO、C C为还原剂的为还原剂的氧化还原反应氧化还原反应活泼金属与水或酸的反应活泼金属与水或酸的反应酸碱中和反应酸碱中和反应燃烧反应燃烧反应多数的分解反应多数的分解反应氯化铵固体与氢氧化钡晶体氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应的反应思考反应物具有的总能量反应物具有的总能量 生成物具有的总能量生成物具有的总能量反应物具有的总能量反应物具有的总能量 生成物具有的总能量生成物具有的总能量放热反应放热反应吸热反应吸热反应放热与吸热反应与反应物生成物的放热与吸热反应与反应物生成物的总能量的关系？总能量的关系？1.1.定义定义一、反应热一、反应热 焓变焓变反应热：化学反应过程中所反应热：化学反应过程中所释放释放或或吸收吸收的热量的热量符号：符号：H，单位：单位：kJ/mol或或kJmol-1焓：是与内能有关的物理量焓：是与内能有关的物理量符号：符号：H焓变：生成物与反应物的焓值差焓变：生成物与反应物的焓值差符号：符号：H恒压条件下恒压条件下，化学反应的反应热等于焓变，化学反应的反应热等于焓变HH生成物的焓反应物的焓生成物的焓反应物的焓HH生成物能量反应物能量生成物能量反应物能量从焓变角度看：从焓变角度看：从反应热角度看：从反应热角度看：阅读教材第阅读教材第2页，总结焓、焓变及反应热的定页，总结焓、焓变及反应热的定义、符号、单位。思考焓变和反应热的关系。义、符号、单位。思考焓变和反应热的关系。以以H2+Cl2=2HCl为例为例HH反应物总键能生成物总键能反应物总键能生成物总键能从键能角度看：从键能角度看：H436kJ/mol243kJ/mol 431kJ/mol2183kJ/mol比较：由实验测得的反应热为比较：由实验测得的反应热为186.4kJ/mol一般用实验一般用实验数据表示反数据表示反应热应热键能键能数据：数据：H-H 436 kJ/molCl-Cl 243 kJ/molH-Cl 431 kJ/mol2.从化学键的角度理解反应与能量变化的关系从化学键的角度理解反应与能量变化的关系预测预测HCNOFClH436C415331N389293159O465343201138F565486272184155Cl431327201205252243C=C 620 C=O 708若干化学键的键能（若干化学键的键能（kJ/mol，25 ）H2+F2=2HF H2+Cl2=2HCl 预测当生成预测当生成2 mol HF和和2 mol HCl时，哪个时，哪个 反应放出的热量多？反应放出的热量多？说说你的理由？说说你的理由？如何验证你的预测？如何验证你的预测？放热反应：放热反应：吸热反应：吸热反应：H0或或 H为为“”H0 或或H为为“”放热放热反应物反应物生成物生成物能能量量反应过程反应过程H H0 0HH生成物能量反应物能量生成物能量反应物能量吸热吸热反应物反应物生成物生成物能能量量反应过程反应过程H H0 0体系的能量如何变化？体系的能量如何变化？升高还是降低？升高还是降低？环境的能量如何变化？环境的能量如何变化？升高还是降低？升高还是降低？规定放热反应的规定放热反应的H 为为“”，是站在谁的角度，是站在谁的角度？体系还是环境？体系还是环境？放热反应中放热反应中体系体系环境环境为了加深理解我们以放热反应为例进一步思考为了加深理解我们以放热反应为例进一步思考资料资料体系与环境（体系与环境（P3P3）3.3.放热反应与吸热反应的比较放热反应与吸热反应的比较放热反应放热反应吸热反应吸热反应定义定义形成形成原因原因与化学与化学键强弱键强弱的关系的关系表示表示方法方法图示图示放出热量的化学反应放出热量的化学反应 吸收热量的化学反应吸收热量的化学反应反应物具有的总能量反应物具有的总能量大大于于生成物具有的总能量生成物具有的总能量反应物具有的总能量反应物具有的总能量小小于于生成物具有的总能量生成物具有的总能量H0C(石墨石墨 s)C(金刚石金刚石 s)H=+1.5 kJ/mol 石墨能否自动转化为金刚石石墨能否自动转化为金刚石 采取什么措施有可能将石墨转化为金刚石？采取什么措施有可能将石墨转化为金刚石？反应热数据的用途反应热数据的用途 判断反应发生的难易判断反应发生的难易 计算燃料的用量计算燃料的用量反应热可以由实验测得，也可以用其他办法得到。反应热可以由实验测得，也可以用其他办法得到。第一节第一节第二课时第二课时二、热化学方程式二、热化学方程式能表示能表示参加反应物质的量参加反应物质的量和和反应热反应热的关系的的关系的化学方程式化学方程式H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g)H=(g)=2HI(g)H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol200200101kPa101kPa1.热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可。分，二者缺一不可。普通化学方程式只包含物质变化一个部分。普通化学方程式只包含物质变化一个部分。物质变化物质变化能量变化能量变化二、热化学方程式二、热化学方程式能表示能表示参加反应物质的量参加反应物质的量和和反应热反应热的关系的的关系的化学方程式化学方程式H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g)H=(g)=2HI(g)H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol200200101kPa101kPa2.热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于于 25 101kPa时进行的反应可不注明。时进行的反应可不注明。普通化学方程式不需注明温度和压强。普通化学方程式不需注明温度和压强。H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)H=O(g)H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2二、热化学方程式二、热化学方程式能表示能表示参加反应物质的量参加反应物质的量和和反应热反应热的关系的的关系的化学方程式化学方程式3.热化学方程式需注明各物质的状态。热化学方程式需注明各物质的状态。普通化学方程式不需注明物质的状态。普通化学方程式不需注明物质的状态。H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)H=O(g)H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)H=O(l)H=285.8kJ/mol285.8kJ/mol1 12 2H H2 2O(g)=HO(g)=H2 2O(l)O(l)H H2 2O(l)=HO(l)=H2 2O(g)O(g)H=H=44kJ/mol44kJ/molH=H=44kJ/mol44kJ/mol二、热化学方程式二、热化学方程式能表示能表示参加反应物质的量参加反应物质的量和和反应热反应热的关系的的关系的化学方程式化学方程式4.热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数。物质的物质的量，可为整数或分数。普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的物质的量，微观上表示原子分子数目，只质的物质的量，微观上表示原子分子数目，只能为整数，不能为分数。能为整数，不能为分数。H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)H=O(g)H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)H=O(l)H=285.8kJ/mol285.8kJ/mol1 12 2书写热化学方程式的注意点：书写热化学方程式的注意点：1.需注明反应的温度和压强；需注明反应的温度和压强；(如在如在25 101kPa下进行的反应，可不注明下进行的反应，可不注明)2.应注明反应物和生成物的状态；应注明反应物和生成物的状态；3.对于相同的反应，当化学计量数不同时，其对于相同的反应，当化学计量数不同时，其H不同。不同。H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)H=O(g)H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)H=O(l)H=285.8kJ/mol285.8kJ/mol1 12 22H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(g)H=O(g)H=483.6kJ/mol483.6kJ/mol1.1.沼气是一种能源，它的主要成分是沼气是一种能源，它的主要成分是CHCH4 4。0.5 mol CH0.5 mol CH4 4完完全燃烧生成全燃烧生成COCO2 2和和H H2 2O O时，放出时，放出445 kJ445 kJ的热量。则下列热的热量。则下列热化学方程式中正确的是化学方程式中正确的是()()A、2 CH4(g)4O2(g)2CO2(g)4H2O(l)H=+890 kJ/molB、CH4 2O2CO2H2O H=890 kJ/molC、CH4(g)2 O2(g)CO2(g)2 H2O(l)H=890 kJ/molD、1/2 CH4(g)O2(g)1/2CO2(g)H2O(l)H=-890 kJ/molC C课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习2.252.250 0C C1.011.0110105 5PaPa下，下，1g 1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。热量，写出硫燃烧的热化学方程式。1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ 热量热量(32g)(9.36 kJ/g)=299.52 kJ 1 mol 硫粉在氧气中充分燃烧放出热量为：硫粉在氧气中充分燃烧放出热量为：S(s)+O2(g)=SO2(g)H H 299.52kJmol 解析：解析：S +O2 =SO2 答案答案1/32S(s)+1/32O2(g)=1/32SO2(g)H H 9.36kJmol 3.3.在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：式为：2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)H=O(l)H=572 kJ 572 kJ mol mol CHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H=H=890 kJ 890 kJ molmol 求由求由1mol 1mol 氢气和氢气和3mol3mol甲烷组成的混合气体在上述甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少？条件下完全燃烧时放出的热量为多少？解：解：Q=(572kJ 2)+(890 kJ3)=2956 kJ4.4.已知已知 （1 1）H H2 2(g)(g)1/2O1/2O2 2(g)(g)H H2 2O(g)HO(g)H1 1=a kJ/mol=a kJ/mol（2 2）2H2H2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)2H2H2 2O(g)HO(g)H2 2=b kJ/mol=b kJ/mol （3 3）H H2 2(g)(g)1/2 O1/2 O2 2(g)(g)H H2 2O(l)HO(l)H3 3=c kJ/mol=c kJ/mol（4 4）2H2H2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)2H2H2 2O(l)HO(l)H4 4=d kJ/mol=d kJ/mol 则则a a、b b、c c、d d的关系正确的是的关系正确的是 ()()A.acd0 C.2a=b0A.acd0 C.2a=b0C CA.ca0A.ca0B.db0C.RightD.2c=d0高考链接：高考链接：A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)H=4b kJ/molB.C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)H=+2b kJ/molC.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)H=2b kJ/molD.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)H=+b kJ/mol（05全国卷全国卷I 第第13题题）已知充分燃烧）已知充分燃烧a g 乙炔气体时乙炔气体时生成生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是A课后作业课后作业P6 3.4第一节第一节第三课时第三课时习题课习题课课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习1.1.下列说法正确的是下列说法正确的是A.A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B.B.放热的反应在常温下一定很易发生放热的反应在常温下一定很易发生C.C.反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小成物所具有的总能量的相对大小D.D.吸热反应在一定的条件下也能发生吸热反应在一定的条件下也能发生CD2.2.反应反应C(C(石墨石墨)C()C(金刚石金刚石)是吸热是吸热反应反应,由此可知由此可知A.A.石墨比金刚石更稳定石墨比金刚石更稳定B.B.金刚石和石墨可以相互转化金刚石和石墨可以相互转化C.C.金刚石比石墨稳定金刚石比石墨稳定D.D.金刚石和石墨不能相互转化金刚石和石墨不能相互转化AB3.3.已知：已知：H H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g)H=-184.6kJ/mol(g)=2HCl(g)H=-184.6kJ/mol则反应则反应HCl(gHCl(g)=H)=H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)(g)的的H H为为（）A.+184.6 kJ/mol B.-92.3 kJ/molA.+184.6 kJ/mol B.-92.3 kJ/molC.-369.2 kJ/mol D.+92.3 kJ/molC.-369.2 kJ/mol D.+92.3 kJ/molD4.4.甲硅烷（甲硅烷（SiHSiH4 4）是一种无色气体，遇到空气能）是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成发生爆炸性自燃，生成SiOSiO2 2和水。已知室温下和水。已知室温下1g1g甲硅烷自燃放出甲硅烷自燃放出44.6kJ44.6kJ热量，其热化学方程热量，其热化学方程式为：式为：_ _ SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l)H=-1427.2kJ/mol（1）在）在25、101kPa下，下，1g甲醇燃烧生成甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为热的热化学方程式为_（2）若适量的）若适量的N2和和O2完全反应，每生成完全反应，每生成23克克NO2需要吸收需要吸收16.95kJ热量。热量。_5.依据事实，写出下列反应的热化学方程式依据事实，写出下列反应的热化学方程式CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H725.76kJmol1 N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H+67.8kJmol1（3）用）用NA表示阿伏加德罗常数，在表示阿伏加德罗常数，在C2H2（气（气态）完全燃烧生成态）完全燃烧生成CO2和液态水的反应中，每和液态水的反应中，每有有5NA个电子转移时，放出个电子转移时，放出650kJ的热量。的热量。_（4）已知拆开）已知拆开1molHH键，键，1molNH键，键，1molNN键分别需要的能量是键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则，则N2与与H2反应生成反应生成NH3的热化学方程的热化学方程式为式为_2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)H2600kJmol1 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)H92kJmol1 实践活动实践活动：中和反应中和反应 反应热的测定反应热的测定 概念：稀溶液中，酸和碱发生中和概念：稀溶液中，酸和碱发生中和反应，生成反应，生成1mol水时的反应热水时的反应热。理论值：理论值：57.3KJ/mol 条件：稀的强碱与强酸溶液条件：稀的强碱与强酸溶液中和热中和热（1）装好装置，如图。）装好装置，如图。（2）用一个量筒量取）用一个量筒量取50mL 0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。上的酸用水冲洗干净。(3)用另一个量筒量取用另一个量筒量取50mL 0.55mol/LNaOH溶液，并用温溶液，并用温度计测量度计测量NaOH溶液的温度，记溶液的温度，记入下表。入下表。实验步骤实验步骤(5)重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。实验实验次数次数起始温度起始温度t1/终止温终止温度度t2/温度差（温度差（t2t1）/HClNaOH平均值平均值123(4)把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面注意不要洒到外面)。用环形玻璃搅拌捧轻轻搅动溶液，并准确读出混合溶液的用环形玻璃搅拌捧轻轻搅动溶液，并准确读出混合溶液的最高温度，作为终止温度，记入下表。最高温度，作为终止温度，记入下表。(6)根据买验数据计算中和热根据买验数据计算中和热。数据处理数据处理1.00L 1.00mol/L1.00L 1.00mol/L的的H H2 2SOSO4 4溶液与溶液与2.00L 2.00L 1.00mol/L1.00mol/L的的NaOHNaOH溶液完全反应，放出溶液完全反应，放出114.6KJ114.6KJ的热量的热量 ，该反应的中和热数值，该反应的中和热数值为为 ，表示其中和热的热，表示其中和热的热方程式方程式 。57.3KJ/molNaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2Na2SO4（aq）+H2O(l)H-57.3kJmol1 应用举例应用举例 已知已知H H+(aq)+OH(aq)+OH-(aq(aq)=H)=H2 2O(l)H=-57.3kJ/molO(l)H=-57.3kJ/mol，计算，计算下列反应中放出的热量。下列反应中放出的热量。（1 1）用）用20g 20g NaOHNaOH 配成稀溶液跟足量稀盐酸反应，放出热配成稀溶液跟足量稀盐酸反应，放出热量为量为 kJkJ。（2 2）用）用0.1molBa(OH)0.1molBa(OH)2 2配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，放配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出热量为出热量为 kJkJ。（3 3）用）用1mol1mol醋酸稀溶液和足量醋酸稀溶液和足量NaOHNaOH溶液反应，放出的热溶液反应，放出的热量量 （大于、小于、等于）（大于、小于、等于）57.3kJ57.3kJ，理，理由是由是 。28.6511.46小于小于醋酸是弱电解质，只是少部分电离，发生电醋酸是弱电解质，只是少部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少离时要吸热，中和时放热较少 练练习习