化学人教版(2019)选择性必修1 1.1反应热(共41张ppt)

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名称 化学人教版(2019)选择性必修1 1.1反应热(共41张ppt)
格式 pptx
文件大小 103.3MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-12-13 09:37:11

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文档简介

(共41张PPT)
新人教化学选择性必修一《化学反应原理》
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第1课时 反应热 焓变
“神舟”火箭发射精彩瞬间
神舟十六号载人飞船北京时间2023年5月30日发射,执行神舟十六号发射任务的长征二号F遥十六运载火箭
【情境引入】
化学反应的特征:有物质变化,还伴随能量变化
当能量变化以热能的形式表现时:
化学反应
吸热反应
放热反应
③ 酸碱
中和反应
①燃烧
④ 大部分
化合反应
②金属与水
/酸反应
⑤ 铝热
反应
③Ba(OH)2·8H2O
和NH4Cl反应
① C/CO/H2 还原
金属氧化物
②大多分解反应
在实际应用中,人们如何定量地描述化学反应过程中释放或吸收的热量呢
体系(系统):试管中的溶液及发生的反应等。(包括反应物、生成物、发生的反应)
环境:与体系相互影响的其它部分(如试管、空气等)
体系
环境
热量
体系与环境之间存在_______交换或____________交换。
物质
能量(热量)
【任务一】定量描述化学反应中释放或者吸收的热量
【思考与讨论1】如何定量描述化学反应中释放或者吸收的热量?
(阅读教材P4)
【新课讲解】
一、反应热
1、反应热
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。
体系
环境
热量
等温:指化学反应发生后,使反应后体系的温度恢复到反应前体系的温度,即反应前后体系的温度相等。
符号:Q
单位:
kJ·mol-1
保温杯式量热计
测定装置:量热计
绝热(保温)!
防止(或减少)热量的散失
【思考与讨论2】如何测定化学反应中释放或者吸收的热量?
测定的关键是什么?
【任务二】测定化学反应中释放或者吸收的热量
简易量热计示意图
【任务二】测定化学反应中释放或者吸收的热量
中和热
(1)定义:在稀溶液中,强酸与强碱发生中和反应生成1mol 液态水和可溶性盐时所释放的热量。
(2)注意事项:
【知识拓展】
【任务三】 探析化学反应中热量变化的原因
阅读书本P6:化学反应为什么产生反应热?
反应前后体系内能(U)改变
内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
焓(H ):是一个与内能有关的物理量。
焓变( H ): 等压条件下的反应热 单位: kJ/mol 或 kJ mol-1
在恒压的条件下,化学反应过程中能量变化全部转化为热能,则焓变等于反应热。
宏观分析
∑H (反应物)> ∑H(生成物)
∑H (反应物)< ∑H(生成物)
[小结]
(1)吸热反应:焓增大,△H>0;放热反应:焓增大,△H<0
(2) H= H生成物- H反应物
【任务三】 探析化学反应中热量变化的原因
以H2与Cl2反应生成HCl为例
Q吸
=679kJ
Q放
=862kJ
Q吸 < Q放
放热183kJ
与实验测得的反应
放出热量为
184.6kJ/mol 很接近
结论:
(1)化学键断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因
(2)△H=反应物的键能总和 — 生成物的键能总和
微观分析
【任务三】 探析化学反应中热量变化的原因
【新课讲解】
2、焓变
生成物的总焓与反应物的总焓之差,符号为 H
规定:
①当反应体系放热时其焓减小,ΔH为“-”,即ΔH < 0;
②当反应体系吸热时其焓增大,ΔH为“+”,即ΔH > 0。
计算反应热的三种方法:
H=
E(生成物的总能量)- E(反应物的总能量)
H=
反应物的总键能- 生成物的总键能
【当堂检测】
2、请从能量变化的角度判断下列反应的类型,并计算反应热。
放热反应; H = 183 kJ/mol
【当堂检测】
3、 反应 A+B= C(ΔH<0)分两步进行: ①A+B→ X(ΔH>0) ②X→C(ΔH<0)。
下列图中能正确表示总反应过程中能量变化的是
B
【当堂检测】
3. 拆开 l mol H—H键、l mol N-H键、l mol N≡N键分别需要的能量是 436kJ、391kJ、946kJ,求:
①1mol N2生成NH3的ΔH=
②1/3mol N2生成NH3的ΔH=
-92kJ/mol
-30.6kJ/mol
4、C (石墨,s) = C (金刚石,s) ΔH = +1.9 kJ/mol,石墨、金刚石哪个更稳定?试分析物质稳定性与键能的关系。
(1)物质总能量越低,物质越稳定;
(2)键能越大,破坏该化学键需要的能量越高,该化学键越难断裂,所以物质越稳定。
能量
反应进程
石墨
金刚石
E吸
E放
H > 0,吸热反应,石墨键能大,总能量低,更稳定。
【当堂检测】
新人教化学选择性必修一《化学反应原理》
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第2课时 热化学方程式
【任务】热化学方程式
H2 + Cl2 == 2HCl
点燃
H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl (g)
H= 184.6 kJ/mol
物质变化
能量变化
物质变化
点燃
101kPa
热化学方程式与化学方程式,二者有什么不同点?
(1) 指明热量的变化。
(2) 注明反应的温度和压强。
(3) 指明物质的聚集状态。
(4) 化学计量数可为整数或分数。
H2(g)+ O2(g)===H2O(g) △H=-241.8kJ/mol
2
1
2.意义: 表明了化学反应中的 变化和 变化。
物质
能量
如:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
1.概念:表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式
【任务】热化学方程式
二、热化学方程式(P8)
【思考】
(1)正确书写热化学方程式应注意哪几点?
(2)在方程式中 H它表示了什么意义? H与它的值与什么有关系?
【任务】热化学方程式
1、依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1mol Cu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出157.3kJ的热量。
(2)1mol C2H4(g)与适量O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(l),放出1411.0kJ的热量。
(3)1molC(s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.5kJ的热量。
【答案】
(1)Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol
(2)C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H=-1411.0kJ/mol
(3)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5kJ/mol
【当堂检测】
2.下列热化学方程式书写正确的是(  )
A.2SO2+O2 2SO3 ΔH=-196.6 kJ
B.N2(g)+2O2(g) = 2NO2(g) ΔH=+67.7 kJ/mol
C.C(s)+O2(g) = CO2(g)  ΔH=+393.5 kJ/mol
D.H2O(l) = H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+285.8 kJ/mol
500 ℃
V2O5
D
热化学方程式正误判断注意几点:
①单位 ; ②+或 —号; ③物质的聚集状态;④热值的数据与方程式的系数对应
未注明反应物,生成物的聚集状态以及ΔH单位错误
2NO(g)
C与O2反应为放热反应,ΔH < 0
kJ/mol
【当堂检测】
新人教化学选择性必修一《化学反应原理》
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第3课时 燃烧热
常规推进剂——四氧化二氮和偏二甲肼组合而成的“二元推进剂”
运载火箭的两种推进剂
低温推进剂——液氧和液氢组合而成
写出上述两个反应的热化学方程式
肼(N2H4)是一种高效清洁的火箭燃料。8 g N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5 kJ热量。
1 mol液态H2和 mol液态O2反应生成 1mol气态H2O放出237.5 kJ的热量。
1
2
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1
H2(l) + O2(l) === H2O(g)
H= 237.5 kJ/mol
1
2
物质燃烧放出的热量就叫燃烧热吗?
反应热
燃烧热
【情境引入】
由于反应的情况不同,反应热可分为燃烧热、中和热等,其中以燃烧热的实际应用最广泛。
【思考】我们知道物质燃烧都会放出热量,那么不同物质燃烧放出的热量一样吗?是不是物质燃烧所放出的热量就叫燃烧热呢?
【情境引入】
1.概念:101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位为kJ/mol
碳元素变为CO2(g) 、氢元素变为H2O(l)、
硫 元素变为SO2(g)、氮元素变为N2(g)等 。
例如:25℃,101kPa时,1mol H2完全燃烧生成液态H2O时,放出285.8kJ的热量,就是H2的燃烧热。
指定温度和压强
限定燃料的物质的量
指定产物
△H<0
【任务一】燃烧热
三、燃烧热
答:① 燃烧放出的热量与物质的多少有关,燃烧的物质越多,放出的热量就
越多,而燃烧热规定是1 mol的纯物质;
② 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态,而研究燃烧热必须是
生成稳定的氧化物。
【思考1】燃烧放出的热量与燃烧热有什么不同?
【思考2】可燃物的物质的量发生变化,其燃烧热变吗?
答:不变。燃烧热指1 mol可燃物燃烧放出的热量,与可燃物的物质的量无关。
【任务一】燃烧热
注意:燃烧热与物质的多少无关,只与物质的种类有关
【学以致用】
1、25℃,101 kPa,1 mol CH4 完全燃烧,放出 890.31 kJ 的热量,这就是 CH4 的燃烧热。用热化学方程式表示如下:
ΔH= 1366.8 kJ/mol
2、25℃,101 kPa,1 mol CH3CH2OH 完全燃烧,放出 1366.8 kJ 的热量,这就是 CH3CH2OH 的燃烧热。用热化学方程式表示如下:
ΔH= 890.3 kJ/mol
(1)反应条件∶25 ℃和101 kPa(书中给出的燃烧热数值均为此条件下测得)。
(2)物质的燃烧热要求的是纯物质。
(3)文字叙述燃烧热时用正值或ΔH表示,
例如,CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol-1或 ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
常见物质燃烧热
课本P120
辛烷 C8H18 5518
课本P10
3. 表示燃烧的热化学方程式和表示燃烧热的热化学方程式区别
区别在于表示燃烧热的热化学方程式必须是1mol纯物质完全燃烧反应
如:C8H18燃烧的热化学方程式为:
2C8H18(I)+25O2(g)=16CO2(g)+ 18H2O(I) ΔH=-11 036 kJ·mol-1,
表示其燃烧热的热化学方程式为:
C8H18(I)+ O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(I) ΔH=-5 518 kJ·mol-1。
【任务一】燃烧热
【思考】燃烧热和中和热都是反应热的一种,他们之间有什么区别与联系 ?
燃烧热 中和热
定义
ΔH 标准
表述 方法
在101 kPa 时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。
在稀溶液中,酸和碱发生中和反应生成1mol H2O时放出的热量。
放热反应,ΔH<0,单位 kJ/mol
1 mol可燃物
1 mol产物水
燃烧热为a kJ·mol-1或
ΔH=-a kJ·mol-1
中和热为57.3 kJ·mol-1或
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
注意:写燃烧热的热化学方程式时,可燃物前面的系数为1;写中和热的热化学方程式时,产物水前面的系数为1 。
【知识概括】
【例】 在101 kPa时,1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890.3 kJ的热量,CH4的燃烧热为多少?1000 L CH4(标况)燃烧后所产生的热量为多少?
解析:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);ΔH =-890.3 kJ/mol
即CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。
1000 L CH4(标况)的物质的量为:n(CH4)=44.6 mol,
44.6 mol CH4 完全燃烧放出的热量为:44.6 mol×890.3 kJ/mol=3.97×104 kJ
Q放=
[归纳]一定量可燃物完全燃烧时放出的热量
n(可燃物)×|ΔH|
【任务二】燃烧热的相关计算
1、已知下列两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) △H=-571.6 kJ mol-1
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4 H2O(l) △H=-2 220 kJ mol-1
(1)H2的燃烧热为______________,C3H8的燃烧热为_____________
(2)2 g H2和2 mol C3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为____________
(3)现有H2和C3H8的混合气体5 mol,完全燃烧时放出热量3847 kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比为____________
285.8 kJ mol-1
2 220 kJ mol-1
4725.8 kJ
3:1
【当堂检测】
【提示】可从物质的燃烧热、燃料的储量、开采、运输、价格、对生态环境的影响等方面综合考虑。
学习燃烧热的意义:通过对燃烧热的学习,可帮助我们更充分地利用能源。
燃料 △H(kJ/mol)
①S(s) -296
②H2(g) -285.8
③CH4(g) -890.3
④C2H5OH(l) -1366.8
①燃烧产物大气污染,一般不作燃料
②不易制备、运输,但无污染且燃烧热较大,是未来新能源
③西气东输工程,家庭常用燃料
④可再生能源,液体易运输,且燃烧热较大,逐渐被应用于乙醇汽油中
问题:你会选择哪种家用燃料,选择的依据是什么?
【任务三】家用燃料和火箭推进剂燃料的选择
液体火箭推进剂的发展(P11)
液氧汽油
肼类燃料
(肼、偏二甲肼)
液氧煤油
液氢液氧
第一枚液体火箭发动机的推进剂
中国第一颗人造卫星“东方红一号”采用偏二甲肼推进剂
“长征七号”运载火箭采用液氧煤油推进剂
“长征五号”运载火箭采用液氢液氧推进剂
【任务三】家用燃料和火箭推进剂燃料的选择
长征火箭的第三级使用的推进剂是:
火箭发射的一级燃料是:
N2H4(肼)和NO2
液氢、液氧
火箭推进剂的发展主要着眼于能量高、排烟少、污染轻三个方面。
【任务三】家用燃料和火箭推进剂燃料的选择
请你设想!
假如你是火箭设计师,应从哪些方面研究火箭推进剂?
从环保角度考虑
从成本角度考虑
发生燃烧反应,释放热能
单位质量产生热量: ≈ 13.2 kJ/g
237.5 kJ
2 g+16 g
H2(l) + 1/2O2(l) = H2O(g) H= 237.5 kJ/mol
CO(g) + 1/2O2(g)=CO2 (g) H= 283 kJ/mol
单位质量产生热量: ≈ 6.4 kJ/g
283 kJ
28 g+16 g
火箭荷载的绝大部分质量来自于推进剂,产生同样推力所需要的推进剂质量越小,火箭的荷载就越低。计算每克液氢-液氧推进剂恰好完全反应释放的热量。
【思考与交流】长征五号火箭推进剂为什么选择液氢而不用CO呢?
【任务三】家用燃料和火箭推进剂燃料的选择