高中化学选修4ppt课件.pptx
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1、高中化学选修4化学反应原理化学反应原理目录第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量第一节 化学反应与能量的变化第二节 燃烧热 能源第三节 化学反应热的计算第二章第二章 化学反应速率和化学化学反应速率和化学平衡平衡第一节 化学反应速率第二节影响化学反应速率的因素第三节 化学平衡第四节 化学反应进行的方向第三章第三章 水溶液中的离子平衡水溶液中的离子平衡第一节 弱电解质的电离第二节 水的电离和溶液的酸碱性第三节 盐类的水解第四节 难溶电解质的溶解平衡第四章第四章 电化学基础电化学基础第一节 原电池第二节化学电源第三节 电解池第四节 金属的电化学腐蚀与防腐第一章 化学反应与能量第一节 化学反应与能
2、量的变化 从物质的角度:从物质的角度:有新物质生成有新物质生成从微粒的角度:从微粒的角度:原子重新组合的过程原子重新组合的过程从化学键的角度:从化学键的角度:旧键的断裂和新键的形成旧键的断裂和新键的形成从能量的角度从能量的角度:释放或贮存能量的过程释放或贮存能量的过程化学反应的本质化学反应的本质一、焓变一、焓变 反应热反应热1 1、反应热、反应热 恒恒(等等)压过程:反应前后压强不变,体积改变压过程:反应前后压强不变,体积改变 敞口、针筒、活塞敞口、针筒、活塞在化学反应过程中放出或吸收的热量在化学反应过程中放出或吸收的热量恒恒(等等)容过程:反应前后体积不变,压强改变容过程:反应前后体积不变,
3、压强改变 密闭容器、体积不变容器密闭容器、体积不变容器2 2、焓变、焓变 焓(焓(H):):热力学状态函数。热力学状态函数。焓变:在一定条件下(恒压)的反应热焓变:在一定条件下(恒压)的反应热生成物与反应物的焓值差生成物与反应物的焓值差焓变符号焓变符号:H焓变单位焓变单位:kJ/mol 测量条件测量条件:恒压下,一般为敞口容器中恒压下,一般为敞口容器中“+”:吸热:吸热,环境对体系做功自身能量增加,环境对体系做功自身能量增加 “-”:放热:放热,体系对环境做功自身能量减少,体系对环境做功自身能量减少3 3、反应热产生的原因、反应热产生的原因 从物质所具有的能量角度从物质所具有的能量角度 反应物
4、的总能量反应物的总能量生成物的总能量生成物的总能量生成物的总能量生成物的总能量反应物的总能量反应物的总能量H0H0放热反应:放热反应:吸热反应:吸热反应:-183kJ/mol(理论值)理论值)H=-184.6kJ/mol(实验值)(实验值)H=化学键断裂化学键断裂吸热吸热化学键形成化学键形成放热放热从化学键的角度从化学键的角度 4 4、常见吸热反应与放热反应、常见吸热反应与放热反应 放热反应放热反应 放出热量的化学反应放出热量的化学反应。H为为“-”或或H0常见的吸热反应:常见的吸热反应:大多数分解反应大多数分解反应某些金属氧化物的还原反应某些金属氧化物的还原反应C+CO2C+H2OBa(OH
5、)28H2O+NH4Cl已知已知拆开拆开1mol H1mol H2 2中的化学键要吸收中的化学键要吸收436 kJ436 kJ的的能量,拆开能量,拆开1mol O1mol O2 2中的化学键要吸收中的化学键要吸收496 kJ496 kJ的的能量,形成水分子中的能量,形成水分子中的1mol 1mol H-OH-O键要放出键要放出463 463 kJkJ的的能量,试能量,试说明说明2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O中的能量变化。中的能量变化。H H=-484kJ/mol=-484kJ/mol1 1、1molC1molC与与1molH1molH2 2O(g)O(g)反应生成反应生成
6、lmol CO(g)lmol CO(g)和和1mol H1mol H2 2(g)(g),需要吸收,需要吸收131.5kJ131.5kJ的热量,该反的热量,该反应的反应热应的反应热为为H=H=kJ/molkJ/mol。2 2、拆开、拆开 lmol lmol H-HH-H键、键、lmol lmol N-HN-H键、键、lmolNNlmolNN键分别需要的能量是键分别需要的能量是436kJ436kJ、391kJ391kJ、946kJ946kJ,则,则1mol N1mol N2 2生成生成NHNH3 3的反应热为的反应热为,1mol H1mol H2 2生成生成NHNH3 3的反应热为的反应热为。13
7、1.5131.5-92KJ/mol-92KJ/mol-30.7KJ/mol-30.7KJ/mol练练 习习二、热化学方程式二、热化学方程式表示参加表示参加反应物质的量反应物质的量和和反应热反应热的的关系关系的的化学方程式。化学方程式。H2(g)+I2(g)2HI(g)200200101KPaH=-14.9kJ/mol热化学方程式书写要点热化学方程式书写要点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,可不注明温度和压强温度和压强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气体用气体用g;液体用;液体用l;固体用;固体用s;水溶
8、液;水溶液用用aq2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H1=-Q1kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H2=-Q2kJ/mol化学计量数表示物质的量,而不是分子个数。化学计量数表示物质的量,而不是分子个数。化学计量化学计量数既可以数既可以是整数是整数,也可以,也可以是分数。是分数。H与与化学计量数化学计量数成正比成正比,当化学计量数不,当化学计量数不同时,同时,其其H不同不同H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l),H=-285.8kJ/mol右端标注热量数值和符号,右端标注热量数值和符号,H:吸热用:吸热用“+”,放热,放热用用“-”2H2(g)+O2(g)=2H2O(
9、l),H=-571.6kJ/mol1、已知在25,101kpa下,1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量,表示上述反应的热化学方程式正确的是 AC8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)H=-48.40 kJmol-1BC8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)H=-5518 kJmol-1CC8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)H=+5518 kJmol-1DC8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)H=-48.40 kJmol-12、1克甲烷在空气中燃
10、烧,恢复常温下测得克甲烷在空气中燃烧,恢复常温下测得放出热量放出热量55.625KJ,试写出热化学方式。,试写出热化学方式。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-890kJ/mol3、常温下、常温下14克克CO在足量氧气中充分燃烧,在足量氧气中充分燃烧,放出放出141.3KJ热量,写出该热化学方程式。热量,写出该热化学方程式。CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H=-282.6kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),H1=-Q1kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(l),H2=-Q2kJ/mol4、比较、比较Q1和和Q2的大小、的大小、H
11、1和和H2的大小的大小Q1Q2H1H2注意:热量比较比数值,注意:热量比较比数值,H比较带符号比较带符号练:练:比较比较Q1和和Q2的大小的大小、H1和和H2的大小的大小S(g)+O2(g)=SO2(g)H1=-Q1kJ/molS(s)+O2(g)=SO2(g)H2=-Q2kJ/molQ1Q2H1H25、已知某温度下的热化学方程式:、已知某温度下的热化学方程式:2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H=-197kJ/mol试写出试写出SO3分解的热化学反应方程式。分解的热化学反应方程式。2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H=+197kJ/mol注意:注意:对于可逆反应,对于可逆反应,当反应
12、逆向进行时,其反应热与正反应的当反应逆向进行时,其反应热与正反应的数值相等,符号相反。数值相等,符号相反。其反应热是指反应物完全转变成其反应热是指反应物完全转变成生成物时生成物时放出放出或吸收的热量。或吸收的热量。6、已知:、已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.5kJ/mol要获得要获得1000kJ的热量的热量,需燃烧多少克碳?,需燃烧多少克碳?30.5g备用:备用:已知:已知:S(s)+O2(g)=SO2(g)H=-290.6kJ/mol求求1.6g硫完全燃烧生成硫完全燃烧生成SO2气体气体,放出多少热量?放出多少热量?14.53kJ三、中和三、中和反应反应热反应反应热的测
13、定的测定1 1、中和热、中和热酸酸与碱反应生成与碱反应生成1molH2O时释放的热量时释放的热量称为称为中和热中和热。数值:数值:稀稀溶液中,溶液中,强酸强酸和和强碱强碱中和时中和时H=-57.3kJ/mol2 2、中和反应反应热的测定、中和反应反应热的测定 原理:原理:Q=mct仪器及药品仪器及药品实验步骤实验步骤实验步骤:实验步骤:a a、在大烧杯底部垫泡沫塑、在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条),使放入的料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用(或纸条),大烧杯
14、上用泡沫塑料板(或硬纸板)泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过,形玻璃搅拌棒通过,以达以达到保温、隔热、减少实验到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的过程中热量损失的目的,如上图所示。该实验也可如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。在保温杯中进行。b b、用一个量筒量取、用一个量筒量取50mL 50mL 0.5mol/L0.5mol/L盐酸盐酸,倒入小,倒入小烧杯烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记录中,并用温度计测量盐酸的温度,记录。把把温度计上温度计上的酸用水冲洗干净。的酸用水冲洗干净。c c、用
15、另一个量筒量取、用另一个量筒量取50mL 50mL 0.55mol/L0.55mol/L氢氧化钠,并用氢氧化钠,并用温度计测量氢氧化钠的温度,记录。温度计测量氢氧化钠的温度,记录。d d、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中,并把量筒中的中,并把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒在外面),盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅要洒在外面),盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确量取混合溶液的动溶液,并准确量取混合溶液的最高温度最高温度,记为终止,记为终止温度,记录。温度,记录。e e、重复重
16、复实验步骤实验步骤2424三次三次如何提高中和热测定的准确度呢?如何提高中和热测定的准确度呢?增强增强保温隔热保温隔热措施,减少实验过程中的热量损失措施,减少实验过程中的热量损失不断搅动,使热量分散均匀不断搅动,使热量分散均匀使用稀酸溶液和稀碱溶液,减少溶解热的干扰使用稀酸溶液和稀碱溶液,减少溶解热的干扰使用强酸和强碱溶液,减少电离热效应的干扰使用强酸和强碱溶液,减少电离热效应的干扰第一章 化学反应与能量第二节 燃烧热 能源若若2.6g乙炔(乙炔(C2H2,气态)完全燃烧生成,气态)完全燃烧生成液态水和液态水和CO2(g)时放热)时放热130kJ。则乙炔燃烧。则乙炔燃烧的热化学方程式为的热化学
17、方程式为:C2H2(g)5/2O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H=-1300kJ/mol2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H=-2600kJ/mol反应热反应热燃烧热燃烧热中和热中和热。溶解热溶解热一、燃烧热一、燃烧热 1 1、定义、定义101kPa时,时,1mol纯物质完全纯物质完全燃烧生成燃烧生成稳稳定的氧化物定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质时所放出的热量,叫做该物质的的燃烧热燃烧热。例子:例子:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3kJ/mol890.3kJ/mol就是甲烷的就是甲烷的燃烧热燃烧热2 2、注意问题:、注意
18、问题:研究内容:放出的热量(研究内容:放出的热量(H0,单位单位kJ/mol)研究条件:研究条件:25、101kPa反应程度:完全燃烧,产物是稳定的反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化物氧化物燃烧物的物质的量:燃烧物的物质的量:1molCO2(g)H2O(l)SO2(g)如如:CHS名称名称化学式化学式H/kJH/kJmolmol-1-1名称名称化学式化学式H/kJH/kJmol-1mol-1石墨石墨C(s)C(s)-393.5-393.5乙烷乙烷C C2 2H H6 6(g)(g)-1559.8-1559.8金刚石金刚石C(s)C(s)-395.0-395.0乙烯乙烯C C2 2H H4 4
19、(g)(g)-1411.0-1411.0氢气氢气H H2 2(g)(g)-285.8-285.8乙炔乙炔C C2 2H H2 2(g)(g)-1299.6-1299.6一氧化一氧化碳碳CO(g)CO(g)-283.0-283.0乙醇乙醇C C2 2H H5 5OH(l)OH(l)-1366.8-1366.8甲烷甲烷CHCH4 4(g)(g)-890.31-890.31丙烷丙烷C C3 3H H8 8(g)(g)-2219.9-2219.9甲醇甲醇CHCH3 3OH(l)OH(l)-726.51-726.51苯苯C C6 6H H6 6(l)(l)-3267.5-3267.5一些物质燃烧热一些物
20、质燃烧热1、能否根据式子、能否根据式子1/2CH4(g)+O2(g)=1/2CO2(g)+H2O(l)H=-445.15kJ/mol认为甲烷的燃烧热是认为甲烷的燃烧热是445.15kJ/mol?2 2、已知:、已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)H=-241.8kJ/mol求氢气的燃烧热。求氢气的燃烧热。H=-285.8kJ/mol3 3、请分别写出石墨和金刚石燃烧的请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式热化学方程式C(石墨,石墨,s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.5kJ/molC(金刚石,金刚石,s)
21、+O2(g)=CO2(g)H=-395.0kJ/mol因为因为石墨与金刚石的晶体结构不同石墨与金刚石的晶体结构不同,其具有其具有的能量也不相同的能量也不相同石墨与金刚石的燃烧热为什么不相同?石墨与金刚石的燃烧热为什么不相同?燃烧热与中和热的区别与联系燃烧热与中和热的区别与联系相相同同点点 燃烧热燃烧热中和热中和热能量变化能量变化HH不不同同点点反应物的量反应物的量 生成物的量生成物的量反应热反应热的含义的含义放热反应放热反应HQ2BQ1=Q2CQ1(4)(2)=(3)练习:在练习:在25时,向时,向100mL含含HCl14.6g的盐酸中,放入的盐酸中,放入5.6g铁粉,反应进行到铁粉,反应进行
22、到2s时时收集到氢气收集到氢气1.12L(标况标况),之后反应又进行了,之后反应又进行了4s,铁粉全溶解。若不考虑体积变化,则,铁粉全溶解。若不考虑体积变化,则:(1)前前2s内用内用FeCl2表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为;(2)后后4s内用内用HCl表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为;(3)前前2s与后与后4s比较,反应速率比较,反应速率较较快,其原因可能快,其原因可能。0.25mol/(Ls)0.25mol/(Ls)前前2s前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后4s时段大时段大练习:练习:1、在、在2L的密闭容器中,发生下列的密闭容器中,发生下列反应:反应:3A(g)+
23、B(g)=2C(g)+D(g)。若最初。若最初加入的加入的A和和B都是都是4mol,在前,在前10sA的平均的平均反反应应速率为速率为0.12mol/Ls,则,则10s时,容器中时,容器中B的物质的量为的物质的量为。2、一定温度下,向一容积为、一定温度下,向一容积为2L的真空的真空容器中加入容器中加入1mol氮气,氮气,3mol氢气,氢气,3min后后测得容器内的压强是起始时压强的测得容器内的压强是起始时压强的0.9倍,倍,在此时间内用氢气的变化来表示反应速率在此时间内用氢气的变化来表示反应速率为为。3.2mol0.1mol/(Lmin)根据下图填空:(1)反应物是反应物是_;生成物是生成物是
24、_。(2)2min内内A、B、C三者的反应速率是多少?三者的反应速率是多少?该反应的化学方程式是该反应的化学方程式是_A、BC3A2B 3C二、化学反应速率模型二、化学反应速率模型 1 1、有效碰撞、有效碰撞并不是并不是每次碰撞都能发生化学反应,只有每次碰撞都能发生化学反应,只有其中的部分气体的碰撞能发生化学反应其中的部分气体的碰撞能发生化学反应有效碰撞有效碰撞活化分子、正确取向活化分子、正确取向(1)碰撞过轻)碰撞过轻(2)碰撞取向不好)碰撞取向不好(3)活化分子的有效碰撞)活化分子的有效碰撞HI分子的几种可能的碰撞模式分子的几种可能的碰撞模式分子分子运动运动相互相互碰撞碰撞分子具有分子具有
25、足够能量足够能量有合适的取向有合适的取向有效碰撞有效碰撞化学反应化学反应c活化分子活化分子=c分子分子活化分子百分数活化分子百分数活化分子活化分子有效碰撞理论有效碰撞理论反应速率与反应速率与活化分子浓度成正比活化分子浓度成正比二、化学反应速率模型二、化学反应速率模型2 2、活化分子、活化分子具有具有较高能量较高能量,能够,能够发生有效碰撞发生有效碰撞的分子的分子发生有效碰撞的分子发生有效碰撞的分子一定是一定是活化分子,活化分子,但活化分子的碰撞但活化分子的碰撞不一定是不一定是有效碰撞。有效碰撞。二、化学反应速率模型二、化学反应速率模型3 3、活化能、活化能E E1 1是反应的是反应的活化能活化
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