化學：《化學反應中的熱效應》：課件二（52張PPT）（蘇教版選修4）

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歡迎進入化學課堂 專題1化學反應與能量變化 第一單元化學反應中的熱效應 化學反應的焓變 化學反應的反應熱 化學反應過程中 所吸收或放出的熱量 常見的放熱反應 所有的燃燒反應所有的中和反應活潑金屬與水 酸的反應多數(shù)的化合反應以下特殊的化合反應是吸熱反應 常見的吸熱反應 所有的電離過程所有的水解反應多數(shù)的分解反應 C H2O H2 COH2 CuO Cu H2O 一 焓變1 概念 在恒溫 恒壓下 化學反應過程中吸收或放出的熱量稱為反應的焓變 2 符號 H單位 kJ mol3 規(guī)定放熱 H0吸熱 H 0Q 0 二 熱化學方程式 1 概念 能夠表示反應熱的化學方程式叫做熱化學方程式 熱化學方程式與化學方程式有什么不同 如何正確書寫熱化學方程式 熱化學方程式有什么意義 第2頁的交流與討論 熱化學方程式與化學方程式的差別 1 H只用在熱化學方程式中 并寫在右邊 4 與參加反應的物質的物質的量有關 同一化學反應中 熱化學方程式中物質的化學計量數(shù)不同 H也不同 化學計量數(shù)加倍 H也要加倍 3 熱化學方程式中的化學計量數(shù)可以是整數(shù) 也可以是分數(shù) 2 熱化學方程式中必須注明物質的聚集狀態(tài)氣態(tài) g 液態(tài) l 固態(tài) s 5 書寫熱化學方程式時應注明反應的溫度和壓強 如果不注明溫度和壓強 則表示是在250C 101KPa條件下的反應熱 第3頁的交流與討論 反應放出或吸收的熱量的多少與外界的溫度和壓強有關 需要注明 不注明的指101kPa和25 時的數(shù)據(jù) 因為物質的聚集狀態(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 2 反應物和生成物要注明聚集狀態(tài) 2 書寫熱化學方程式應注意以下幾點 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 熱化學方程式中各物質前的化學計量數(shù)表示物質的量不表示分子數(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方程式中化學計量數(shù)為多少 H的單位總是KJ mol 但 H的數(shù)值與反應式中的系數(shù)成比例 熱化學方程式表示的意義 1 表示什么物質參加反應 結果生成什么物質 2 反應物和生成物之間的質量比 物質的量比 3 反應物完全變成生成物后所放出或吸收的熱量 質 量 能 H2 g O2 g H2O g H 241 8KJ mol 一個化學反應是吸收能量還是放出能量 取決于反應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 H 0E生總能量 E反總能量放熱反應 HE生總能量 化學反應過程中為什么會有能量的變化呢 化學反應本質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 反應是放出還是吸收能量取決于兩者之間的相對大小 化學反應中 化學鍵的斷裂和形成是反應過程中有能量變化的本質原因 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 屬于吸熱反應的是 A 氮氣與氫氣合成氨B 酸堿中和C 二氧化硫與氧氣反應生成三氧化硫D 焦炭與高溫水蒸氣反應 D 練習 1 下列變化中 屬于放熱反應的是 A Ba OH 2 8H2O與NH4Cl的反應B 點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堿完全反應所放出的熱量 叫做中和熱B 在101kPa時1mol物質燃燒時的反應熱叫做該物質的標準燃燒熱C 熱化學方程式中 各物質前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)D 如果反應物所具有的總能量小于生成物所具有的總能量 則發(fā)生的反應是放熱反應 C 4 下列反應屬于吸熱反應的是 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鍵所需能量小于破壞反應物全部化學鍵所需能量 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 化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程 化學鍵的鍵能是形成 或拆開 1mol化學鍵時釋放 或吸收 出的能量 已知白磷和P4O6的分子結構如圖所示 現(xiàn)提供以下化學鍵的鍵能 kJ mol 1 P P 198P O 360O O 498則反應P4 白磷 3O2 P4O6的反應熱 H為 A 1638kJ mol 1B 1638kJ mol 1C 126kJ mol 1D 126kJ mol 1 A 反應熱的測量與計算 專題1化學反應與能量變化 第一單元化學反應中的熱效應 反應熱的測量與計算 獲得化學反應熱的主要途徑 1 實驗直接測定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 實驗中的反應原理是什么 3 要獲得比較精確的數(shù)據(jù) 該實驗應該注意什么問題 一 反應熱的測定1 量熱計直接測定的是體系的溫度變化 2 HCl與NaOH反應的反應熱測定原理 1mol1mol akJ0 025mol0 025mol bkJ 由實驗可以測定出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 強酸與弱堿 強堿與弱酸 弱酸與弱堿反應生成1mol水時所放出的熱量都小于57 3kJ 3 測定反應熱時一定要采取較好的絕熱措施 動作要快 以減小實驗誤差 強酸和強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 一個化學反應 不論是一步完成 還是分步完成 其總的熱效應是完全相同的 蓋斯定律表明 一個化學反應的焓變僅與反應的起始狀態(tài)和反應的最終狀態(tài)有關 而與反應的途徑無關 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 應用了什么規(guī)律 如何測定C s 1 2O2 g CO g 的反應熱 H1 2 計算 1 若一個反應的焓變 H akJ mol 1 則其逆反應的焓變 H akJ mol 1 2 若一個化學反應方程式可由另外幾個反應的化學方程式相加減而得到 則該反應的焓變亦可以由這幾個反應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 不論是一步完成還是分幾步完成 其反應熱效應都是相同的 下面就看看反應 能不能由 三個反應通過加減乘除組合而成 也就是說 看看反應 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)射火箭反應的熱化學方程式 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 等質量時 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 等質量時 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 等質量時 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 等質量時 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 浪費了能源 另外 直接燃燒煤會使其中的硫轉化為二氧化硫 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化為液體燃料 如甲醇 3 通過一定的方法將煤轉化為氣體燃料 如煤氣 完成第9頁的 交流與討論 提出你的觀點 雖然將煤轉化為水煤氣再燃燒與直接燃燒煤所獲得的能量是一樣的 而且將煤轉化為水煤氣會增加消耗 但將煤轉化為水煤氣至少有兩個優(yōu)點 一是將固體煤轉化為氣體 極大地提高了燃燒效率 二是通過轉化除去了硫 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 常使用鼓風機 或風箱 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 常通過調節(jié)煤氣的進風口 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 用電廠的余熱進行生產(chǎn) 標準燃燒熱 定義 在101kPa時 lmol物質完全燃燒的反應熱 衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量 熱值 定義 在101kPa時 lg物質完全燃燒的反應熱 所以 不同量的同一物質完全燃燒 放出的熱量可能不同 但標準燃燒熱是一定的 小結 標準燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 1mol反應物完全燃燒時放出的熱量 不同反應物 標準燃燒熱不同 生成1mol水時放出的熱量 強酸與強堿的中和熱都約為57 3kJ mol 放熱反應 H 0 單位 kJ mol 1mol可燃物 生成1mol水 概念辨析 1 下列各組物質的標準燃燒熱相等的是 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 有關標準燃燒熱的計算 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 則硫磺的標準燃燒熱為 熱化學方程式為 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 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 另外 用H2作為能源還具有無污染的特點 目前在應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1 按照蓋斯定律 結合下述反應方程式 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 個方程式中的反應熱 H是 根據(jù)蓋斯定律和上述反應方程式得 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行中和反應 通過測定反應過程中放出的熱量可計算中和熱 回答下列問題 1 從實驗裝置上看 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 實驗中改用60mL0 50mol L 1鹽酸跟50mL0 55mol L 1NaOH溶液進行反應 與上述實驗相比 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溶液進行上述實驗 測得的中和熱數(shù)值會 用50mL0 50mol LNaOH溶液進行上述實驗 測得的中和熱數(shù)值會 填 偏大 偏小 或 無影響 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全