人教版化学高二选修四 1.1化学反应与能量的变化(1)（共37张PPT）

(共37张PPT)
高二年级 化学
第一章 第一节
化学反应与能量的变化(1)

火箭推进剂
芯级火箭——液氢液氧
助推器——液氧煤油
高：57 m
重：约879 t
腰围：15.7 m
直径：5 m、3.35 m
近地轨道运载能力：25 t
比冲：单位推进剂的量所产生的冲量。
比冲直接影响飞行器的射程和有效载荷。
比冲决定于发动机的结构设计、工作参数和使用的推进剂。

化学反应在发生物质变化的同时伴随着能量的变化。

化学反应

放热反应
吸热反应


燃烧反应
中和反应
金属与酸或水的反应
多数化合反应
……
多数分解反应
金属氧化物的还原反应
……

内能
内能是体系内物质的各种能量的总和。内能受温度、压强、物质的聚集状态的影响。

体系与环境
被研究的物质系统称为体系，体系以外的其他部分称为环境。

焓变
焓（ H ）是与内能有关的物理量，生成物与反应物的焓值差称作焓变（ ΔH ）。
ΔH ＝ H生成物 － H反应物
ΔH 的单位：kJ/mol(或kJ ? mol－1)
ΔH 表示反应热（恒压条件）

ΔH 为“－”或ΔH < 0，为放热反应
ΔH 为“＋”或ΔH > 0，为吸热反应
想一想：反应H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)的ΔH 0（填“>”或“<”），说明你的判断依据：
点燃

<
燃烧都是放热反应

断裂化学键吸收能量
形成化学键释放能量







H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH ＝？








吸收：436 kJ＋243 kJ＝679 kJ
释放：431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ
ΔH ＝－183 kJ/mol
436 kJ/mol
能量
243 kJ/mol
能量
431 kJ/mol
能量
431 kJ/mol
能量
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH ＝？
键能：拆开1 mol气态分子为气态原子所需要的能量

模型，非反应的真实过程！
ΔH ＝∑E反应物键能-∑E生成物键能
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH ＝？

Cl2 Cl + Cl （链的引发） ①
Cl + H2 HCl + H ②
H + Cl2 HCl + Cl ③
……
Cl + Cl Cl2 （链的终止） ④
（链的传递）

H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH ＝？

实验测得：ΔH ＝－184.6 kJ/mol
理论分析：ΔH ＝－183 kJ/mol
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH ＝？
真实过程 假想过程

反应过程
能量
H2(g)+Cl2(g)
2HCl(g)
反应热

1 mol H2(g)中的H－H键断裂需吸收436 kJ的能量，1 mol O2(g)中的化学键断裂需吸收498 kJ的能量，形成H2O(g)中1 mol H－O键要释放463.4 kJ的能量。计算H2(g)和O2(g)生成1 molH2O(g)的反应热。
H2(g) O2(g) H2O(g)
物质变化 消耗 1 mol 消耗 mol 生成 1 mol
化学键变化 断裂 1 mol 断裂 mol 形成 2 mol
能量变化 吸收
＋436 kJ 吸收
＋498 kJ/mol× mol 释放
－463.4 kJ/mol× 2 mol
1
2
1
2
1
2
ΔH ＝∑E反应物键能-∑E生成物键能＝－241.8 kJ/mol

H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH ＝－183 kJ/mol
H2(g) + O2(g) H2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ/mol
1
2
热化学方程式
H2(g) + O2(g) H2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ/mol
1
2
物质变化
能量变化
状态
条件
化学计量数
符号
数值
单位

物质变化
能量变化
状态
条件
化学计量数
符号
数值
单位
H2(g) + O2(g) H2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ/mol
1
2


必须标注，固体(s)、液体(l)、气体(g)、溶液(aq)
H2(g) + O2(g) H2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ/mol
1
2
I2(g) + H2(g) 2HI(g) ΔH ＝－9.48 kJ/mol
I2(s) + H2(g) 2HI(g) ΔH ＝＋26.48 kJ/mol
指明反应时的温度和压强，25 ℃、101 kPa可以不注明
物质变化
能量变化
状态
符号
数值
单位
H2(g) + O2(g) H2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ/mol
1
2


条件
化学计量数
不表示分子数，仅表示物质的量，可以是整数，也可以是分数
物质变化
能量变化
状态
符号
数值
单位
H2(g) + O2(g) H2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ/mol
1
2


条件
化学计量数
“＋”为吸热反应，“－”为放热反应
物质变化
能量变化
状态
符号
数值
单位
H2(g) + O2(g) H2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ/mol
1
2


条件
化学计量数
数值与化学计量数相对应
H2(g) + O2(g) H2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ/mol
1
2
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) ΔH ＝－483.6 kJ/mol
物质变化
能量变化
状态
符号
数值
单位
H2(g) + O2(g) H2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ/mol
1
2


条件
化学计量数
mol－1表示每摩尔反应
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) ΔH ＝－483.6 kJ/mol
物质变化
能量变化
状态
符号
数值
单位
H2(g) + O2(g) H2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ/mol
1
2


条件
化学计量数
H2(g) + O2(g) H2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ/mol
1
2




化学反应与
能量的变化


宏观


微观


符号
体系与环境间热交换
化学键的断裂与形成
热化学方程式
知识清单

放热反应 吸热反应
∑E反应物 > ∑E生成物 ∑E反应物 < ∑E生成物
体系向环境释放热量 体系从环境吸收热量
∑E反应物键能 < ∑E生成物键能 ∑E反应物键能 > ∑E生成物键能
ΔH 为“－”或ΔH < 0 ΔH 为“＋”或ΔH > 0
知识清单


想象模型
方法提升
ΔH ＝∑E反应物键能-∑E生成物键能


符号模型
方法提升
质量
守恒
能量
守恒
表示
热化学
方程式
物质
变化
能量
变化
遵循
遵循
基础
火箭推进剂在燃烧室燃烧，将化学能转换为燃烧产物的热能，这是火箭发动机的第一个能量转换过程。燃烧产物从燃烧室经过喷管高速喷出，将热能转换为射流的动能，在喷管中完成了火箭发动机的第二个能量转换过程。高速气流从喷管中喷出，对飞行器做功，转换为飞行器的飞行动能。
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH ＝－183 kJ/mol
H2(g) + O2(g) H2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ/mol
1
2
单位质量推进剂产生热量： ≈ 2.5 kJ/g
183 kJ
2 g＋71 g
单位质量推进剂产生热量： ≈ 13.4 kJ/g
241.8 kJ
2 g＋16 g
放热反应都可以作为火箭推进剂反应吗？
第四代推进剂——液氢液氧
反应过程
能量
H2(g)＋ O2(g)
H2O(l)
ΔH1 ＝－285.8 kJ/mol
H2O(g)
H2(l)＋ O2(l)
ΔH2
H2(g)和O2(g)反应生成1 mol H2O(l)，放出热量285.8 kJ。
1
2
1
2
第三代推进剂——液氧煤油
煤油的重要成分是十二烷(C12H26)，1 mol C12H26(l)在O2(g)中燃烧，生成CO2(g)和H2O(l)，放出8 087 kJ热量。写出反应的热化学方程式。
C12H26(l) + O2(g) 12CO2(g) + 13H2O(l)ΔH ＝－8 087 kJ/mol
37
2
第二代推进剂——肼(H2N－NH2)+氧化剂
请根据示意图写出肼燃烧生成气态N2和气态水的热化学方程式。
N2H4(g) ＋ O2(g) N2(g) ＋ 2H2O(g) ΔH ＝－534 kJ/mol
已知：断裂1 mol O2(g)中的化学键需要吸收500 kJ的能量，断裂
1 mol N≡N键和1 mol N－N键分别需要吸收942 kJ和154 kJ的能量，判断断裂1 mol N－H键所需的能量 。
391 kJ
500 kJ＋154 kJ＋4x kJ＝2 218 kJ



火药

偏二甲肼
四氧化二氮

液氧煤油


液氢液氧
我国火箭推进剂的发展史
人工降雨用的小火箭。
技术成熟，
价格低廉，
但有剧毒。
无毒，性能高，燃料密度高，火箭直径比较小，技术成熟，价格低廉。
无毒，性能奇高。氢氧发动机技术门槛高。