课件38张PPT。（鲁科版）化学反应原理（选修）第一章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应宁德市高级中学 叶昌明联想·质疑1、化学反应中为什么有能量变化?2、哪些反应是放热反应？哪些反应是吸热反应？化学反应包括两个过程：旧化学键的断裂和新化学键的形成，前者吸收能量，后者放出能量，这两个过程的能量不同，所以有能量变化，整个反应放热还是吸热取决于两个过程能量的相对大小。
所有的化学反应都有能量的变化，其中大部分都是热量的变化常见的放热反应和吸热反应⑴常见的放热反应①活泼金属与水或酸的反应。
如：2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑
②酸碱中和反应。如：2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O
③燃烧反应。如：C、CO、C2H5OH等的燃烧
④多数化合反应。
如：Na2O+H2O ＝2NaOH，SO3+H2O=H2SO4⑵常见的吸热反应① 多数分解反应，如CaCO3 CaO+CO2↑
② 2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)＝BaCl2+2NH3↑+10H2O
③ C(s)+H2O(g) CO+H2
④ CO2+C 2CO总之：吸热反应和放热反应是用来定性描述化学反应的能量变化。
那化学上又是如何定量描述化学反应的能量变化呢？1、什么是反应热?
2、反应热的符号是什么？怎样表示反应吸、放热？
3、反应热的单位是什么
4、如何获得一个反应的反应热呢？1、化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量为该反应在此温度下的热效应。
2、符号：用Q表示
Q<0，表示放热；Q>0，表示吸热；
3、单位：J·mol-1或KJ·mol-1（二）反应热的测定（一）反应热的涵义1.测量仪器：量热计C—热容，当物质吸收热量温度升高时，温度每 升高1K所吸收的热量，称为该物质的热容；
单位：J·K-1
C0—比热容，单位质量物质的热容；
单位：kJ·K-1·kg-1；
液态水的比热为4.18kJ·K-1·kg-1
T—热力学温度，也叫开尔文温度，
单位为k，T(k)=t(0c)+273.152.反应热的计算计算公式： Q= - C(T2 -T1)＝- C0m(T2-T1)中和反应的反应热——中和热在稀溶液中,强酸和强碱反应生成1mol水放出的热量。3、测定中和反应的反应热（1）仪器：量热计、量筒（100ml）、温度计、烧杯（250ml）（2）药品：1.0mol·L-1的盐酸 1.0mol·L-1的NaOH溶液
1.0mol·L-1的盐酸 1.0mol·L-1的KOH溶液
1.0 mol·L-1的硝酸 1.0mol·L-1的NaOH溶液实验内容① 向量热计内筒中加入1.0mol·L-1的盐酸100mL，盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度T1。
② 向250mL烧杯中加入1.0mol·L-1的NaOH溶液100mL，调节其温度，使与量热计中盐酸的温度相同。
③ 快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。
④ 假设溶液的比热等于水的比热并忽略量热计的热容，根据溶液温度升高的数值，计算此中和反应的反应热。各组按要求实验记录数据计算各反应的反应热-5684.8-5684.8-5684.8在测定过程中应注意什么问题？(1)用保温性能好的仪器测量。
(2)混合好后，迅速盖好装置盖子，减少热量的损失。
(3)所用药品浓度的配制须准确,用强酸和强碱溶液,而且要是稀溶液。
(4)宜用有0.1分刻度的温度计，读数尽可能准确，且估读至小数点后二位。同时应注意水银球部位要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测的精度。
(5)记录最高温度。 ［议一议］你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol，若不是，分析产生误差的原因。可能的原因有：
1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按100 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于100mL或小于100mL都会造成误差）
2.温度计的读数有误。
3.实验过程中有液体洒在外面。
4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。
5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。
6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。 反应热测定的误差分析问题与研讨1.本实验中若把100mL1.0 mol·L-1的盐酸改为100 mL 1.0mol·L-1醋酸，所测结果是否会有所变化？为什么？
2.若改用200mL 1.0mol·L-1的盐酸和200mL 1.05 mol·L-1的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？答案：1.会有所变化。因为醋酸为弱电解质，其电离时要吸热，故将使测得结果偏小。
2.否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关，故所测结果应基本和本次实验结果相同（若所有操作都准确无误，且无热量损失，则二者结果相同）。50 mL0.50 mol·L-1盐酸与50mL0.55 mol·L-1NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。
回答下列问题：
（1）从实验装置上看，图中尚缺少
的一种玻璃用品是 。
（2）烧杯间填满碎纸条的作用是 。
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热
数值 （填“偏大”“偏小”“无影响”）。环形玻璃搅拌棒减少实验过程中的热量损失偏小［练习］（4）实验中改用60 mL 0.50mol·L-1盐酸跟50mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”“不相等”），所求中和热
（填“相等”“不相等”），简述理由：
。
（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 ；用50 mL 0.50mol·L-1 NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会 。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）不相等相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O所放出的能量，与酸碱的用量无关偏小偏小 为保证测定结果的准确性，在测定过程中应注意什么？ (1)为了使中和反应进行完全，可以让酸或碱略 稍过量。
(2)为了使测得的中和热更准确，所用酸和碱的浓度宜小不宜大。
(3)宜使用有0.1℃刻度的温度计。
(4)记录最高温度。
(5)进行反应热的计算式进行了以下处理：
a、忽略量热计的热容；
b、认为稀溶液与水的比热相同
c、认为热容不随温度的变化而变化。课堂小结｝热化学下列说法正确的是 ( )
A、物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热
B、化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化。
C、化学反应中放出的热才是反应热
D、需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B练习：1.焓（H）：是与体系的内能、压强、体积有关的一个物理量
2.焓变（△H）：△H=H生成物- H反应物
在等温等压条件下的化学反应，如果不做非体积功（即没有转化为电能、光能等其他形式的能），则该反应的反应热等于反应前后物质的焓变。即：Qp= △H
∵ Qp>0为吸热反应，Qp<0为放热反应
∴ 当ΔH ＞0时，为吸热反应。
当ΔH ＜0时，为放热反应。当?H为“－”（ ?H<0）时，为放热反应当?H为“＋”（ ?H>0）时，为吸热反应与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？
正确书写热化学方程式应注意哪几点？交流研讨 下列方程式属于热化学方程式： H2与I2 反应的化学方程式为：意义:热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。问题：二者在书写形式上有哪些异同点？1.定义：把一个化学反应物质的变化和反应的焓变同时表示出来的方程式，叫做热化学方程式。
2.写法：
1)热化学方程式要注明反应的温度、压强（298 K,
101 kPa时不写）一般不写其他反应条件；不标明生成沉淀或气体符号。
2)要注明反应物和生成物的聚集状态，常用s、l、g、aq表示固体、液体、气体和溶液。3) ΔH后要注明反应温度，ΔH的单位为J·mol-1或KJ·mol-1
4)ΔH的值必须与方程式的化学计量数对应。计量数加倍时，ΔH也要加倍。当反应逆向进行时， 其ΔH与正反应的数值相等，符号相反。
5)方程式中的化学计量数以“mol”为单位，不表示分子数，因此可以是整数，也可以是分数。
6) 可逆反应的ΔH表明的是完全反应时的数据。例 题1、当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl，放出184.6KJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g)+ Cl2(g)=2HCl(g) ?H = -184.6KJ·mol-11.写出下列反应的热化学方程式课堂练习（1）1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO (g)，需吸收68kJ的热量；
（2）2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出314kJ热量； N2(g)+O2(g)==2NO (g)； ?H = +68KJ·mol-12Cu(s)+ O2(g)==2CuO(s)，?H = -314KJ·mol-1Cu(s)+ 1/2O2(g)== CuO(s)，?H = -157KJ·mol-1A２、已知在1×105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是( )A. H2O（g）＝H2（g）＋1/2O2（g）；ΔH＝＋242kJ·mol－1
B. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；ΔH＝－484kJ·mol－1
C. H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；ΔH＝＋242kJ·mol－1
D. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）；ΔH＝＋484kJ·mol－1 ３、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( )
A、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(g)
△H= - 48.40kJ·mol -1
B、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(l)
△H= - 5518kJ·mol -1
C、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(l)
△H= + 5518kJ·mol -1
D、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+ 9H2O(l)
△H= - 48.40kJ·mol -1B（一）盖斯定律无论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应焓变是相同的。
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。C（s）+ ? O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的ΔH无法直接测得，请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案计算该反应的ΔH。提示：(1) C(s) + O2(g) = CO2(g)
△H1=-393.5 kJ·mol-1
(2) CO(g) + ?O2(g) = CO2(g)
△H3=-283.0 kJ·mol-1△H1 = △H2+ △H3
△H2 = △H1- △H3
= -393.5 kJ·mol-1 -(-283.0 kJ·mol-1)
= -110.5 kJ·mol-1
C(s)+?O2(g)=CO(g) △H=-110.5 kJ·mol-1 （二）反应热的计算1.应用热化学方程式的计算
【例1】25℃、101kPa时，使1.0 g钠与足量的氯气反应，生成氯钠晶体并放出17.87 kJ的热量，求生成1 mol氯化钠的反应热。
【解】 Na(g) + ? Cl2(g) == NaCl(s)
Q=17.87kJ/1g×23g·mol-1
= 411kJ·mol-1
答：生成1molNaCl时放出热量411kJ。2.应用盖斯定律计算
【例2】已知下列反应的反应热为
⑴ CH3COOH(l)+ 2O2(g)== 2CO2(g)+ 2H2O(l)
△H1= -870.3 kJ·mol-1
⑵ C(s)+ O2(g)== CO2(g)
△H2= -393.5 kJ·mol-1
⑶ H2(g)+ ? O2(g)== H2O(l)
△H3= -285.8 kJ·mol-1
试计算下述反应的反应热：
2C(s)+ 2H2(g) + O2(g) == CH3COOH(l) 【解】 分析各方程式的关系，知将方程式按
2[⑵+⑶]-⑴组合得上述反应方程式
即：△H=2[△H2 +△H3]-△H1
△H =2[(-393.5kJ·mol-1)+(-285.8kJ·mol-1)]
-(-870.3kJ·mol-1)
= -488.3kJ·mol-1
答：反应2C(s)+2H2(g)+ O2(g)== CH3COOH(l)
反应热为-488.3kJ·mol-1
3.根据键能计算
△H=反应物键能总和-生成物键能总和已知：N2(g)+ 2O2(g) = 2NO2(g)
△H = +68kJ·mol-1
N2H4(l)+ O2(g) = N2(g)+ 2H2O(l)
△H = -622kJ·mol-1
火箭发射时用肼N2H4(l)作燃料，NO2作氧化剂，反应生成N2和H2O(l)，写出该反应的热化学方程式。练习1 N2H4(l) + NO2(g)= 3/2 N2(g)+2H2O(l)
△H =-622kJ·mol-1 –(68kJ·mol-1)/2
=-656kJ·mol-1将焦炭转化为水煤气的主要反应为:
C (s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g)
已知:
C (s) + O2(g) = CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1
H2(g) + ? O2(g) = H2O(g) △H2=-242.0kJ·mol-1
CO(g) + ? O2(g) = CO2(g) △H3=-283.0kJ·mol-1
写出制取水煤气的热化学方程式.练习2 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=131.5kJ·mol-1同学们，再见！课件43张PPT。（鲁科版）化学反应原理（选修）第一章 化学反应与能量转化化学能转化为电能—原电池宁德市高级中学 叶昌明第三节1、了解原电池的工作原理，能判断原电池的正负极，能写出电极反应式。
2、通过实验与分析，初步掌握形成原电池的基本条件。
3、学习实验研究的方法，能设计并完成一些基本的化学实验。1、原电池 的装置。 原电池反应的本质是发生 反应。 2、原电池的构成条件： 3、原电池正、负极规律 ①负极——电子 的极。通常是活泼性 的金属，发生 反应 ②正极——电子 的极。通常是活泼性 的金属或非金属导体，发生 反应流出较强氧化流入较弱还原①有两种活泼性不同的金属（或其中一种为非金属导体）
②电解质溶液
③构成闭合回路
④能自发地发生氧化还原反应将化学能转变为电能氧化还原回顾旧知锌与CuSO4溶液反应中的能量变化与能量转化锌粒溶解，表面产生了一层红色的固体物质；CuSO4溶液颜色变浅，温度升高。化学能转化为热能实验1.请根据提供的仪器试剂设计实验，完成下表：试管，温度计，锌粒，CuSO4溶液一、原电池的工作原理实验2.如果锌与溶液的反应是放热反应，请设计实验将该反应所释放的能量转化为电能并实施你所设计的实验。
试剂和仪器：CuSO4溶液，锌片，铜片，检流计，导线，大烧杯。锌与CuSO4溶液反应中的能量变化与能量转化实验方案①电流表指针发生偏转；②锌片溶解；CuSO4溶液颜色变浅；铜片表面也出现一层红色的固体物质化学能转化为电能负极（Zn)：
（氧化反应）
Zn-2e- == Zn2+
正极（Cu）：
（还原反应）
Cu2+ + 2e- == Cu
电池反应：
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu返回原电池的工作原理原理分析：课本P20负极: Zn-2e- == Zn2+
氧化反应
正极：Cu2++2e- == Cu
还原反应电极反应 锌片失去电子，铜离子得到电子，两极之间溶液离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动，构成闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流。总反应：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu
氧化反应Zn-2e-==Zn2+ 铜锌原电池电解质溶液失e-，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu2++2e-== Cu阴离子阳离子负极正极 (阳离子)原 电 池 原 理外电路内电路总反应: Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu盐桥：在U形管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶（阅读课本P21《资料在线》）改进的装置：锌铜双液原电池（带盐桥）交流研讨：1、在盐桥插入之前，检流计指针是否发生偏转？
2、在盐桥插入之后，检流计指针是否发生偏转？
3、左右烧杯中各发生了什么反应？
4、该装置与普通锌铜原电池相比，有什么不同的地方？总结得出盐桥的作用和该电池的优点.改进的装置：锌铜双液原电池（带盐桥）Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu总反应：Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu原电池的氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行，两个原电池装置本质上是完全相同的。此电池的优点：
1.能产生持续、稳定的电流。
2.电极分离,避免其他反应的发生;能量更多的转化为电能.盐桥的作用：
使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极，使电流持续传导。阅读：课本P22第一段1.电池反应：原电池的两个电极反应组成电池的总反应，这个总反应叫做电池反应2.原电池的表示式（课本P22资料在线）要点强调（《导学》P16-17）要点强调（《导学》P16-17）要点强调（《导学》P16-17）要点强调（《导学》P16-17）要点强调（《导学》P16-17）要点强调（《导学》P16-17）练习1 为获得较长时间的稳定电流,如何将由“Zn-稀H2SO4-Cu”组成的原电池（如左下图）进行简单改装？ 请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成一个原电池。Zn比Zn不活泼的金属或石墨 CuSO4 、CuCl2等负极：
正极：
电解质溶液：练习2先拆分成两个半反应
负极：氧化反应 Zn – 2e- = Zn2+
正极：还原反应 Cu2+ + 2e- = Cu请将右式所表示的氧化还原反应设计成一个原电池：Fe +Cu2+ ==Cu +Fe2+
画出装置图，标出电极材料，指出正负极，
注明外电路中电子的流向，写出两个电极上的电极反应。练习3写出下列原电池装置中的电极反应和电池反应。FeCAg练习4太阳能电池手机电池二、化学电源（3）燃料电池 一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。化学电源分类（2）二次电池 二次电池在放电后经充电可使电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池和可充电电池都是二次电池。（1）一次电池 电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。1. 锌锰干电池电极反应方程式：负极：正极：Zn – 2e- = Zn2+2MnO2+2NH4++2e-
= Mn2O3+2NH3↑+H2O反应总的方程式2MnO2+2NH4++ Zn= Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+（1）酸性锌锰干电池1. 锌锰干电池电极反应方程式：负极：正极：Zn+2OH-–2e-= ZnO+H2OMnO2+2H2O +2e-
= Mn(OH)2+2OH-反应总的方程式Zn + MnO2+ H2O= ZnO + Mn(OH)2（2）碱性锌锰干电池2、铅蓄电池正极材料上涂有棕褐色的PbO2，
负极材料是海绵状的金属铅，
电解质溶液为30%的
H2SO4溶液。电极反应式铅蓄电池是二次电池，能放电又能充电。
放电是原电池原理； 充电是电解原理充电时是电解池，铅蓄电池的正极连接外接电源的正极作为电解池的阳极，铅蓄电池的负极连接外接电源的负极作为电解池的阴极，其电极反应式为：
阳极：PbSO4+2H2O-2e-==PbO2+4H++SO42-
阴极：PbSO4+2e-==Pb+SO42-3.氢氧燃料电池【交流·研讨】图1-3-10为一种氢氧燃料电池结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为多孔石墨，氢气和氧气(或空气)源源不断地通到电极上。请你写出该电池的电极反应和电池反应。原理：工作时发生的仍然是氧化还原反应
特点：工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时将电极产物不断排出电池。
燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。能量转换率很高。负极：2H2+4OH--4e-=4H2O
正极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应为：2H2+O2=2H2O 燃料电池优点:能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点碱性氢氧燃料电池的电极反应酸性氢氧燃料电池的电极反应负极：2H2-4e-=4H+
正极：O2+4H++4e-=2H2O阅读：课本P25倒数第二段和《导学》P17三、金属的腐蚀与防护金属腐蚀：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。金属腐蚀的类型：金属腐蚀的本质：M - ne- = Mn+1.金属电化学腐蚀的原理联想.质疑 铁生锈的现象随处可见。你有没有想过，为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？负极：(Fe)正极：(Cu)Fe-2e=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-电解质溶液：空气中的SO2 ,CO2溶于水膜中电池总反应：2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2CuCu后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3(Fe2O3 · nH2O)1.金属电化学腐蚀的原理钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图思考：你能写出它们的电极反应式吗？1.金属电化学腐蚀的原理钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 · nH2O1.金属电化学腐蚀的原理思考：根据金属腐蚀的原理，你能想出什么防止金属腐蚀的方法？(1)覆盖保护层衣架和电线的外面包上一层塑料层某些工具的“机械转动部位”选用油脂来防锈。自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr2.金属的防护思考：针对金属的电化学腐蚀，你能想出什么防止其腐蚀的办法？(2)牺牲阳极的阴极保护法原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应充当阳极，受到腐蚀。航海船只的船底四周镶嵌锌块，就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的。航海的船只的船底四周镶嵌锌块（白色），就是利用牺牲阳极的阴极保护法。2.金属的防护原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。(3)阴极电保护法2.金属的防护1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈 性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极： ,
正极： 。 （2）若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：
负极： ，
正极： 。中性或弱酸 吸氧Fe–2e- = Fe2+O2+2H2O+4e- = 4OH－酸析氢Fe–2e- = Fe2+2H++2e- = H2↑ 练习2.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是：
。小结：防腐措施由好到坏的顺序是外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀(5) (2) (1) (3) (4)练习同学们，再见！
