化學(xué)：《化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)》：課件二（52張PPT）（蘇教版選修4）

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第一單元化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)的焓變 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 化學(xué)反應(yīng)過程中 所吸收或放出的熱量 常見的放熱反應(yīng) 所有的燃燒反應(yīng)所有的中和反應(yīng)活潑金屬與水 酸的反應(yīng)多數(shù)的化合反應(yīng)以下特殊的化合反應(yīng)是吸熱反應(yīng) 常見的吸熱反應(yīng) 所有的電離過程所有的水解反應(yīng)多數(shù)的分解反應(yīng) C H2O H2 COH2 CuO Cu H2O 一 焓變1 概念 在恒溫 恒壓下 化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或放出的熱量稱為反應(yīng)的焓變 2 符號 H單位 kJ mol3 規(guī)定放熱 H0吸熱 H 0Q 0 二 熱化學(xué)方程式 1 概念 能夠表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式 熱化學(xué)方程式與化學(xué)方程式有什么不同 如何正確書寫熱化學(xué)方程式 熱化學(xué)方程式有什么意義 第2頁的交流與討論 熱化學(xué)方程式與化學(xué)方程式的差別 1 H只用在熱化學(xué)方程式中 并寫在右邊 4 與參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量有關(guān) 同一化學(xué)反應(yīng)中 熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)不同 H也不同 化學(xué)計量數(shù)加倍 H也要加倍 3 熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)可以是整數(shù) 也可以是分?jǐn)?shù) 2 熱化學(xué)方程式中必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)氣態(tài) g 液態(tài) l 固態(tài) s 5 書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng) 如果不注明溫度和壓強(qiáng) 則表示是在250C 101KPa條件下的反應(yīng)熱 第3頁的交流與討論 反應(yīng)放出或吸收的熱量的多少與外界的溫度和壓強(qiáng)有關(guān) 需要注明 不注明的指101kPa和25 時的數(shù)據(jù) 因?yàn)槲镔|(zhì)的聚集狀態(tài)不同所含的能量也不同 固態(tài) 液態(tài) 吸熱 氣態(tài) 吸熱 吸熱 1 要注明溫度和壓強(qiáng) 2 反應(yīng)物和生成物要注明聚集狀態(tài) 2 書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意以下幾點(diǎn) H2 g O2 g H2O l H 285 8KJ mol H2 g O2 g H2O g H 241 8KJ mol H2O l H2O g H 44KJ mol 3 熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)表示物質(zhì)的量不表示分子數(shù) H2 g Cl2 g 2HCl g H 184 6KJ mol H2 g Cl2 g HCl g H 92 3KJ mol 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6KJ mol H2 g O2 g H2O l H 285 8KJ mol 4 H的表示 熱化學(xué)方程式中的 H的 與 一定要注明 代表吸熱 代表放熱無論熱化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)為多少 H的單位總是KJ mol 但 H的數(shù)值與反應(yīng)式中的系數(shù)成比例 熱化學(xué)方程式表示的意義 1 表示什么物質(zhì)參加反應(yīng) 結(jié)果生成什么物質(zhì) 2 反應(yīng)物和生成物之間的質(zhì)量比 物質(zhì)的量比 3 反應(yīng)物完全變成生成物后所放出或吸收的熱量 質(zhì) 量 能 H2 g O2 g H2O g H 241 8KJ mol 一個化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量 取決于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小 H E生總能量 E反總能量吸熱反應(yīng) H 0E生總能量 E反總能量放熱反應(yīng) HE生總能量 化學(xué)反應(yīng)過程中為什么會有能量的變化呢 化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)上是分子中的舊鍵斷裂形成原子 原子間重新組合形成新鍵 進(jìn)而形成新的分子的過程 舊鍵的斷裂會吸收熱量 而新鍵的形成會放出熱量 反應(yīng)是放出還是吸收能量取決于兩者之間的相對大小 化學(xué)反應(yīng)中 化學(xué)鍵的斷裂和形成是反應(yīng)過程中有能量變化的本質(zhì)原因 H E反總鍵能 E生總鍵能 第5頁的問題解決 2 下列變化中 屬于吸熱反應(yīng)的是 A 氮?dú)馀c氫氣合成氨B 酸堿中和C 二氧化硫與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫D 焦炭與高溫水蒸氣反應(yīng) D 練習(xí) 1 下列變化中 屬于放熱反應(yīng)的是 A Ba OH 2 8H2O與NH4Cl的反應(yīng)B 點(diǎn)燃的鎂條在二氧化碳中繼續(xù)燃燒C 灼熱的碳與二氧化碳的反應(yīng)D 氯化鋁的水解 B 3 下列敘述中正確的是 A 在稀溶液中1mol酸和1mol堿完全反應(yīng)所放出的熱量 叫做中和熱B 在101kPa時1mol物質(zhì)燃燒時的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱C 熱化學(xué)方程式中 各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)D 如果反應(yīng)物所具有的總能量小于生成物所具有的總能量 則發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng) C 4 下列反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是 A C6H12O6 葡萄糖aq 6O26CO2 6H2OB CH3COOH KOHCH3COOK H2OC A BC D H 0D 破壞生成物全部化學(xué)鍵所需能量小于破壞反應(yīng)物全部化學(xué)鍵所需能量 酶 D AC 6 分析右面的能量變化示意圖 下列熱化學(xué)方程式正確的是 A 2A g B g 2C g H a a 0 B 2A g B g 2C g H a a 0 C 2A B 2C H a a 0 D 2C 2A B H a a 0 B 7 化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程 化學(xué)鍵的鍵能是形成 或拆開 1mol化學(xué)鍵時釋放 或吸收 出的能量 已知白磷和P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示 現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能 kJ mol 1 P P 198P O 360O O 498則反應(yīng)P4 白磷 3O2 P4O6的反應(yīng)熱 H為 A 1638kJ mol 1B 1638kJ mol 1C 126kJ mol 1D 126kJ mol 1 A 反應(yīng)熱的測量與計算 專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第一單元化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng) 反應(yīng)熱的測量與計算 獲得化學(xué)反應(yīng)熱的主要途徑 1 實(shí)驗(yàn)直接測定2 間接計算獲得 1 根據(jù)蓋斯定律計算 2 根據(jù)公式 H E反總鍵能 E生總鍵能計算 根據(jù)第6頁中的 活動與探究 思考 1 測定反應(yīng)熱時 量熱計直接測定的數(shù)據(jù)是焓變嗎 如果不是直接測定的是什么 2 實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)原理是什么 3 要獲得比較精確的數(shù)據(jù) 該實(shí)驗(yàn)應(yīng)該注意什么問題 一 反應(yīng)熱的測定1 量熱計直接測定的是體系的溫度變化 2 HCl與NaOH反應(yīng)的反應(yīng)熱測定原理 1mol1mol akJ0 025mol0 025mol bkJ 由實(shí)驗(yàn)可以測定出b值 然后便可換算出a 中和熱 在稀溶液中 酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時所放出的熱量 由于電離過程是吸熱的 而弱酸 弱堿都較難電離 所以 強(qiáng)酸與弱堿 強(qiáng)堿與弱酸 弱酸與弱堿反應(yīng)生成1mol水時所放出的熱量都小于57 3kJ 3 測定反應(yīng)熱時一定要采取較好的絕熱措施 動作要快 以減小實(shí)驗(yàn)誤差 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液中的中和熱可表示為 H aq OH aq H2O l H 57 3kkJ mol 1 又知道溶液中的反應(yīng)有 CH3COOH aq NaOH aq CH3COONa aq H2O l H Q1kJ mol 1H2SO4 濃 NaOH aq Na2SO4 aq H2O l H Q2kJ mol 1HNO3 aq KOH aq KNO3 aq H2O l H Q3kJ mol 1 則Q1 Q2 Q3的關(guān)系正確的是 Q1 Q2 Q3B Q2 Q1 Q3C Q2 Q3 Q1D Q2 Q3 Q1 C 二 蓋斯定律1 概念 一個化學(xué)反應(yīng) 不論是一步完成 還是分步完成 其總的熱效應(yīng)是完全相同的 蓋斯定律表明 一個化學(xué)反應(yīng)的焓變僅與反應(yīng)的起始狀態(tài)和反應(yīng)的最終狀態(tài)有關(guān) 而與反應(yīng)的途徑無關(guān) 第7頁例題 H H1 H2 C s 1 2O2 g CO g H1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol 則 H1 H2 H3所以 H1 H3 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 應(yīng)用了什么規(guī)律 如何測定C s 1 2O2 g CO g 的反應(yīng)熱 H1 2 計算 1 若一個反應(yīng)的焓變 H akJ mol 1 則其逆反應(yīng)的焓變 H akJ mol 1 2 若一個化學(xué)反應(yīng)方程式可由另外幾個反應(yīng)的化學(xué)方程式相加減而得到 則該反應(yīng)的焓變亦可以由這幾個反應(yīng)的焓變相加減而得到 第8頁的問題解決 例題1 已知 CO g 1 2O2 g CO2 g H1 283 0kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H2 285 8kJ mol C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H3 1370kJ mol試計算 2CO g 4H2 g H2O l C2H5OH l 的 H 解 根據(jù)蓋斯定律 反應(yīng) 不論是一步完成還是分幾步完成 其反應(yīng)熱效應(yīng)都是相同的 下面就看看反應(yīng) 能不能由 三個反應(yīng)通過加減乘除組合而成 也就是說 看看反應(yīng) 能不能分成 幾步完成 2 4 所以 H H1 2 H2 4 H3 283 2 2 285 8 4 1370 339 2kJ mol 你知道神六的火箭燃料是什么嗎 例 某次發(fā)射火箭 用N2H4 肼 在NO2中燃燒 生成N2 液態(tài)H2O 已知 N2 g 2O2 g 2NO2 g H1 67 2kJ molN2H4 g O2 g N2 g 2H2O l H2 534kJ mol假如都在相同狀態(tài)下 請寫出發(fā)射火箭反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O l H 1135 2kJ mol 例3 已知25 101kPa下 石墨 金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為 據(jù)此判斷 下列說法正確的是 A 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng) 等質(zhì)量時 石墨的能量比金剛石的低B 由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng) 等質(zhì)量時 石墨的能量比金剛石的高C 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng) 等質(zhì)量時 石墨的能量比金剛石的低D 由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng) 等質(zhì)量時 石墨的能量比金剛石的高 D 能源的充分利用 1 你所了解的傳統(tǒng)能源有哪些 新能源又有哪些 2 能源又可以分為一次能源和二次能源 一次能源是指直接取自自然界 沒有加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源 二次能源是指由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換后得到的能源 根據(jù)這種分類法 請將上面提到的能源重新分類 思考 在許多場合將煤塊直接燃燒 這種燃燒方式存在什么缺陷 采用這種方式燃燒煤 煤與空氣的接觸面積不夠 內(nèi)部煤的燃燒效率偏低 浪費(fèi)了能源 另外 直接燃燒煤會使其中的硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫 引起大氣的污染 有哪些可以提高煤的燃燒效率的方法嗎 目前常用的方法主要有三種 1 將煤制成蜂窩狀 以增加與空氣的接觸面積 2 通過一定的方法將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料 如甲醇 3 通過一定的方法將煤轉(zhuǎn)化為氣體燃料 如煤氣 完成第9頁的 交流與討論 提出你的觀點(diǎn) 雖然將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒與直接燃燒煤所獲得的能量是一樣的 而且將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣會增加消耗 但將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣至少有兩個優(yōu)點(diǎn) 一是將固體煤轉(zhuǎn)化為氣體 極大地提高了燃燒效率 二是通過轉(zhuǎn)化除去了硫 避免了SO2氣體的產(chǎn)生 除了將煤制成蜂窩狀外 日常生活中還常采用如下措施節(jié)能 1 在農(nóng)村燃燒秸稈時 常使用鼓風(fēng)機(jī) 或風(fēng)箱 通過鼓入足量的空氣 使秸稈充分燃燒 2 在使用煤氣或天然氣作燃料時 常通過調(diào)節(jié)煤氣的進(jìn)風(fēng)口 通入足量的空氣 保證氣體的充分燃燒 思考 如果在燃料燃燒時通入過量的空氣 對充分利用能源有沒有影響 通入過量的空氣 會導(dǎo)致空氣帶走過多的熱量 使燃料的利用效率下降 在生產(chǎn)和生活中 還需要充分利用燃料燃燒所放出的熱量 例如 火力發(fā)電廠會產(chǎn)生大量的余熱 電廠的附近常建有一些其他工廠 如水泥廠 用電廠的余熱進(jìn)行生產(chǎn) 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 定義 在101kPa時 lmol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱 衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量 熱值 定義 在101kPa時 lg物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱 所以 不同量的同一物質(zhì)完全燃燒 放出的熱量可能不同 但標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是一定的 小結(jié) 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 1mol反應(yīng)物完全燃燒時放出的熱量 不同反應(yīng)物 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱不同 生成1mol水時放出的熱量 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和熱都約為57 3kJ mol 放熱反應(yīng) H 0 單位 kJ mol 1mol可燃物 生成1mol水 概念辨析 1 下列各組物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱相等的是 A 碳和一氧化碳B 1mol碳和2mol碳C 1mol乙炔和2mol碳D 淀粉和纖維素 B 285 8kJ mol 297kJ mol 1 S s O2 g SO2 g H 297kJ mol 1 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的計算 例 10g硫磺在氧氣中完全燃燒生成氣態(tài)SO2 放出的熱量能使500gH2O溫度由18 升至62 4 則硫磺的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為 熱化學(xué)方程式為 已知每克水溫度每升高1 所需熱量為4 18J 由于傳統(tǒng)能源逐漸枯竭 因此 開發(fā)新能源顯得十分重要 氫能是一種重要的新能源 請討論下列問題 1 根據(jù)第9頁表1 3計算H2 CH4及C2H2的熱值2 討論H2作為能源有何優(yōu)點(diǎn) 目前在利用氫能方面主要存在什么問題 H2 CH4及C2H2的熱值分別為142 9kJ g 1 55 6kJ g 1 50kJ g 1 說明H2作為能源具有熱值高的特點(diǎn) 另外 用H2作為能源還具有無污染的特點(diǎn) 目前在應(yīng)用氫能方面最重要的問題是H2的制取 求混合物的組成 在一定條件下 氫氣和丙烷燃燒的化學(xué)方程式為 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ molC3H8 g 5O2 g 3CO2 g 4H2O l H 2220kJ mol5mol氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ則氫氣和甲烷的體積比為 A 1 3 B 3 1 C 1 4 D 1 1 B 練習(xí)1 按照蓋斯定律 結(jié)合下述反應(yīng)方程式 回答問題 已知 1 NH3 g HCl g NH4Cl s H1 176kJ mol 2 NH3 g H2O l NH3 H2O aq H2 35 1kJ mol 3 HCl g H2O l HCl aq H3 72 3kJ mol 4 NH3 aq HCl aq NH4Cl aq H4 52 3kJ mol 5 NH4Cl s 2H2O l NH4Cl aq H5 則第 5 個方程式中的反應(yīng)熱 H是 根據(jù)蓋斯定律和上述反應(yīng)方程式得 4 3 2 1 5 即 H5 16 3kJ mol 50ml0 50mol L 1鹽酸與50mL0 55mol L 1NaOH溶液在如下圖所示的裝置中進(jìn)行中和反應(yīng) 通過測定反應(yīng)過程中放出的熱量可計算中和熱 回答下列問題 1 從實(shí)驗(yàn)裝置上看 圖中傷缺少的一種玻璃儀器是 2 燒杯間填滿碎紙條的作用是 3 若大燒杯上不蓋硬紙板 求得的中和熱數(shù)值 填 偏大 偏小 或 無影響 4 實(shí)驗(yàn)中改用60mL0 50mol L 1鹽酸跟50mL0 55mol L 1NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng) 與上述實(shí)驗(yàn)相比 所放出的熱量 填 相等 或 不相等 所求中和熱 填 相等 或 不相等 簡述理由 5 用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn) 測得的中和熱數(shù)值會 用50mL0 50mol LNaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn) 測得的中和熱數(shù)值會 填 偏大 偏小 或 無影響 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全