【课件】化学能与热能 2023-2024学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册.pptx

新人教版 化学 必修二第一部分化学反应与热能第六章 化学反应与能量第一节 热化学方程式1、化学反应基本特征物质变化（生成新物质）能量变化质量守恒（元素守恒）一、化学反应中能量变化的形式现象:镁条上有产生，镁条逐渐，用手触摸试管有的感觉，反应后溶液的温度。方程式:Mg+2H+=Mg2+H2结论:镁条与盐酸反应放出了热量任务1：基于能量视角认识化学反应教材P32气泡溶解发烫升高(1)放热反应有的放热反应需对其加热才能进行。概念：有热量放出的化学反应放热反应可使体系温度升高。常见的放热反应：燃烧；中和反应；金属与水、酸、碱的反应；氧化物与水、酸、碱的反应；大部分化合反应。敞开体系：体系与环境间即有物质交换，又有能量交换封闭体系：体系与环境间没有物质交换，只有能量交换孤立体系：系体与环境间无物质和能量的交换环境体系现象:混合物呈糊状，并闻到了的气体，用手触摸烧杯外壁，有的感觉，玻璃片的水结成了，将玻璃片与烧杯粘结在一起。方程式:Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O结论:Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应吸收了热量教材P33刺激性气味冰凉冰任务1：基于能量视角认识化学反应(2)吸热反应概念：吸收热量的化学反应常见的吸热反应：热分解反应；C与H2O反应、C与CO2反应、NaHCO3与盐酸反应、Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应。一般需要持续加热，有的可在常温下进行。注意：物理过程也有热效应。a.NaOH、浓H2SO4溶于水放出热量；b.铵盐溶于水、H2O(l)H2O(g)吸收热量。吸热反应可使体系温度下降。下图中还有哪些能量变化形式？1、化学反应基本特征物质变化（生成新物质）能量的变化质量守恒（元素守恒）能量守恒2、化学能化学反应热能电能光能X能放热反应吸热反应一、化学反应中能量变化的形式反应热.化学能：储存在物质化学键中的能量。与价电子运动状态有关！(4)焓和焓变恒容密闭体系的能量一般用内能（U）表示。恒压或敞口体系的能量一般用焓（H）表示(3)反应热含义：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。反应热不完全等同于焓变，不同于热量。焓变(H)：H=H(终态)H(始态)=H(生成物)H(反应物)恒压条件下反应热等于的体系的焓变，用H表示。常用单位：kJ/mol第*页b.吸热反应：H0或H为“”H0或H为“”H=H(终态)H(始态)=H(生成物)H(反应物)反应物生成物能能量量反应过程反应过程反应物生成物能能量量反应过程反应过程a.放热反应：任务2：从宏观角度(物质能量)，分析化学反应中的能量变化二、化学反应中能量变化的原因回顾：化学反应的本质？旧化学键的断裂和新化学键的形成。（中间原子态）（始态）（终态）H+断键吸收能量成键放出能量=反应物总键能-生成物总键能任务3：从微观角度(键能)，分析化学反应中的能量变化键能：断开（形成）1mol化学键所吸收（释放）的能量，单位kJ/mol第*页能能量量反应过程反应过程生成物生成物反应物反应物E E1 1E E2 2中间态中间态反应热反应热Ha.HH生-H反+E1-E2反应过程反应过程生成物生成物反应物反应物反应热反应热HE E1 1E E2 2中间态中间态能能量量b.键能越大、体系能量越低、越稳定小结:c.中间态能量的高低不影响H的大小1、已知反应ABCD为放热反应，下列说法中正确的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.相同条件下，1molA和1molB的总能量一定高于1molC和1molD的总能量D.该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生C2、下图中表示放热反应的反应过程的是()B3、反应A+B=C(H0)XC(H0)。下列图中能正确表示总反应过程中能量变化的是（）B整个反应过程（放出整个反应过程（放出/吸收）吸收）kJ热量热量4H+2O2H2+O22H2O(g)吸收能量吸收能量kJ放出能量放出能量kJ反应过程反应过程能能量量4、已知断开1mol氢气中的化学键需要消耗436kJ能量，断开1mol氧气中的化学键需要消耗496kJ能量，形成水分子中的1molH-O键能够释放463kJ能量。右图计量数的单位均为mol。请将反应中能量变化的数值标注在右图中。13681852放出放出484整个反应过程（放出整个反应过程（放出/吸收）吸收）kJ热量热量 4H+2O2H2+O22H2O（g）吸收能量吸收能量 kJ放出能量放出能量 kJ反应过程反应过程能能量量13681852放出放出484计量数的单位均为mol5、请用符号表征下列过程。6、请用符号表征下列过程。第*页7、已知HH键的键能为436kJ/mol，NH键的键能为391kJ/mol，根据热化学方程式：N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.4kJ/mol，计算NN键的键能是（）A431kJ/molB946kJ/molC649kJ/molD896kJ/molB8、N4分子结构为正四面体（如图所示）。已知：断裂N4(g)中1molNN键吸收193kJ能量，形成N2(g)中1molNN键放出941kJ能量。下列说法正确的是（）A.N4(g)比N2(g)更稳定B.N4(g)=2N2(g)H=+724kJmol-1C.形成1molN4(g)中的化学键放出193kJ的能量D.1molN2(g)完全转化为N4(g)，体系的能量增加362kJNN4 4DH2(g)+I2(g)2HI(g)H9.48kJ/mol25oC101kPaH2(g)+I2(g)2HI(g)H14.9kJ/mol100oC101kPa2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H3571.6kJ/mol2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)H=-197kJ/mol2SO3(g)=2SO2(g)O2(g)H=+197kJ/mol任务4：观察下列反应，归纳热化学方程式的书写要求三、热化学方程式1、含义：表述参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式2、书写要求（1）注明温度和压强，常温常压可不注明。不写其他条件！（2）注明各物质的状态（s、l、g、aq）。（3）注明 H（符号、数值、单位 kJ/mol）。（4）化学计量数表示物质的量、可以是分数。2、书写要求（5）H 与方程式的写法一、一对应。正确理解kJ/mol的含义。化学计量数不同H的值不同。（6）逆反应的H与正反应的相比较：数值相等、符号相反！课堂练习1：根据所给信息，书写对应的热化学方程式。(1)11.2L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5kJ热量，其热化学方程式：_。(2)已知1molC(石墨，s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ热量，请写出该反应的热化学方程式：_H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H183kJmol1C(石墨，s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3kJmol1(3)已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92kJmol1，请写出1molNH3分解对应的热化学方程式：_若1molN2(g)和3molH2(g)在一定条件下发生反应，放出的热量_92kJ(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_。小于由于该反应是可逆反应，不能进行完全。(4)下图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_。NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234kJmol-1(5)已知火箭燃料肼N2H4(g)完全燃烧生成N2(g)和H2O(g)，断裂1mol化学键所需能量如图所示：请写出肼完全燃烧的热化学方程式_化学化学键键N-NO=ONNN-HO-H键键能（能（KJ/mol）154500942391498N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H716kJmol1课堂练习2：判断热化学方程式是否正确。（5）2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=571.6kJ/mol（2）H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)H=183kJ（3）已知强酸与强碱稀溶液发生中和反应生成1molH2O(l)放热57.3kJ，则2KOH(aq)+H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(l)H=57.3kJ/mol物质状态要注明、反应条件不写H单位：kJ/mol化学计量数与H不对应（4）25、101kPa下，将2molSO2(g)与1molO2(g)置于密闭容器中充分反应生成SO3(g)放热akJ，则2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-akJ/mol（1）4NH3+5O2=4NO+6H2OH=906.8kJ/mol催化剂可逆反应实际转化率H2H3B.H1H3H2D.H1H3H2D当堂训练2保温杯式量热计保温杯式量热计 许多反应热可以通过量热计直接测定。在反应前后，如果环境的温度没有变化，则反应放出的热量就会使体系的温度升高，吸收热量就会使体系的温度降低，这时可以根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应放出或吸收的热，从而计算反应热。3、中和反应热的测定实验数据处理及误差分析：取三次测量所得温度差的平均值 m=V酸酸V碱碱V酸=V碱=50mL；酸碱1g/cm3、C=4.18J/(g)。Q=mCt=4.1810-3(50+50)(t2-t1)kJ=0.418(t2-t1)kJ。生成1molH2O的反应热为：H=-0.418(t2-t1)0.025kJ/mol思考1：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内筒？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放热，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入内筒，若倒入，会使溶液的总质量增加，而导致计算误差。思考2：NaOH为何过量？能否酸过量？为了保证0.50mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55mol/LNaOH溶液，使碱稍稍过量。不宜用盐酸过量：因为在空气中盐酸相对更稳定，碱极易与空气中的CO2反应而变质。思考3：为了提高测定的准确度，采取了哪些措施?（1）使用同一个温度计测量温度。（3）使用保温装置（内筒与外壳上口对齐，中间有隔热层）。（5）用玻璃（不传热）搅拌器搅拌，保证溶液温度均匀。（6）用稀溶液，使碱稍过量。（7）重复上述步骤2次，取平均值。测量温度差更准确。（4）混合后立即盖上杯盖。（2）温度计测完酸后用水冲洗干净，擦干。课堂练习1、某同学通过实验测出稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水放出的热量为52.3kJ，造成这一结果的原因不可能是的是()A实验装置保温、隔热效果差B用量筒量取盐酸时仰视读数C分多次将NaOH溶液倒入量热计的内筒中D用测量盐酸的温度计直接测定NaOH溶液的温度B第二节 化学反应热的计算第*页一、盖斯定律：1内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热相同。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。本质：能量守恒第*页2、如何理解盖斯定律？H、H1、H2之间有何关系？H=H1+H2 类似于向量运算！BHAH1H2C第*页3、盖斯定律的应用 CO(g)+1/2O2(g)C(s)+O2(g)CO2(g)H3H1H2以下两个反应的反应热可以通过实验直接测得：C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJmol1CO(g)1/2O2(g)=CO2(g)H2283.0 kJmol1但 C(s)1/2O2(g)=CO(g)的反应热H3无法直接测得，怎么办？方法：1、虚拟途径法 2、方程式叠加法 两种方法本质上是一样的1.（2020全国）下列关于盖斯定律描述不正确的是（）A化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关B盖斯定律遵守能量守恒定律C利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热D利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热课堂达标A2.已知C(石墨，石墨，s)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5kJ/molC(金刚石，金刚石，s)+O2(g)=CO2(g)H2=-395.0kJ/mol则则1mol石墨转化为石墨转化为1mol金刚石的反应热为金刚石的反应热为。+1.5kJ/mol课堂达标第*页3.已知已知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H1=283.0kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H2=285.8kJ/molC2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H3=-1370kJ/mol计算计算:2CO(g)4H2(g)=H2O(l)C2H5OH(l)的的H4【解解】：2+4-=H4H12H24H3283.02285.841370339.2kJ/mol课堂达标4.已知：胆矾溶于水时溶液温度降低；已知：胆矾溶于水时溶液温度降低；胆矾分解的热化学方程式为：胆矾分解的热化学方程式为：CuSO45H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(l)H=+Q1kJ/mol；1molCuSO4(s)溶解为稀溶液时放热溶解为稀溶液时放热Q2kJ。则（。则（）AQ1Q2BQ1=Q2CQ1Q2D无法确定无法确定A课堂达标归纳：H的计算方法1、H=H生-H反=+E1-E22、盖斯定律、比大小多画能线图3、用热化学方程式进行计算(化学计量数与H成正比)章末小结章末小结书写要求燃烧热、中和热牢记典型反应H的计算方法