人教版选修4高中化学第1-1节：化学反应与能量的变化(29张PPT)

(共29张PPT)
1.化学反应过程中,除有物质的变化以外还有________的
变化.这种变化常以______、________、________等形式
表现出来.
热能
能量
电能
光能
2.当能量变化以热的形式表现时,我们把反应分为______
反应和 反应。
放热
吸热
3.你能说出那些常见的吸热反应（放热反应）？
常见的放热反应：
（1）所有燃烧反应
（2）中和反应
（3）大多数化合反应 （例外C+CO2=CO)
（4）活泼金属跟水或酸反应
（5）物质的缓慢氧化
常见的吸热反应：
（1）大多数分解反应(特殊爆炸反应为放热）
（2）晶体间的反应
（3）以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。
3.断开化学键要 能量，而形成化学键
要 能量。 是化学反应中能量变化的根本原因。
4.一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于 。
E反应物总能量＞E生成物总能量，为 反应。
E反应物总能量＜E生成物总能量，为 反应。
吸收
放出
化学键的断裂和形成
反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小
放热
吸热
一、 焓变 反应热
焓H ：简单地可以理解为体系的内能，物质的内能
是不可测的，但内能的变化（即焓变△H ）是可测的
1.焓变（△H）
定义：
单位：
一个化学反应的生成物与反应物的焓值差，即
△H=H（生成物）— H（反应物）
kJ/mol（或kJ·mol-1）
2、化学反应过程中为什么会有能量变化？
①从化学键的角度分析：
吸
吸
放
放
分析：
生成物分子形成时释放的总能量（2 X 431kJ/mol=862kJ/mol)比反应物分子断裂时吸收的总能量（436kJ/mol + 243kJ/mol = 679kJ/mol)多,多余的能量即以热量形式向体系外环境释放，而表现为放热反应。
△H＜0时反应 热
放
吸
△H ＞ 0时反应 热
能量
能量
反应物
反应物
生成物
生成物
反应过程（I）
反应过程（II）
反应体系的能量降低
ΔH <0 符号为“-”
反应体系的能量升高
ΔH >0符号为“+”
②从能量角度分析
放热反应：体系 环境
体系能量H（焓）损失了，△H < 0，规定“—”号
环境能量升高Q （反应热）表现为放热，Q > 0
吸热反应：环境 体系
体系能量H（焓）增加了，△H >0，规定“+”号
环境能量降低 Q （反应热）表现为吸热，Q < 0
[结论]△H 和Q的的正、负号差别是由于所站角度不同造成，△H是站在体系的角度考虑，Q是站在环境的角度考虑。
注意：现在一般用△H 表示，不用Q表示。
能量
3、焓变与反应热的关系
能量
该化学方程式与普通的方程式有什么不同？
（1）指明了温度和压强
（2）注明了反应物和生成物的状态和能量的变化。
H2(g)+I2(g) 2HI(g) -14.9kJ/mol
℃
101kPa
二、热化学方程式（阅读P3-4）
能表示参加反应物质的量和反应热的
关系的化学方程式。
1、定义：
2、含义：
热化学方程式不仅表示物质变化,还表示了能量变化.
3、表示的意义
（1）反应物和生成物的种类、聚集状态
（2）反应中各物质的物质的量比和质量比
（3）反应中放出或吸收的热量。
2H2(g)+ O2(g)====2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol
请说出下面热化方程式表示的意义
表示在通常状况下，2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol水蒸气放出的热量为483.6kJ。
思考题　下列说法中不正确的是(　　)
　　A．物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量
　　B．热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，不表示分子的个数
　　C．所有的燃烧都是放热反应
　　D．热化学方程式中分子式前面的化学计量数可以是分数
　　答案　A
4、书写热化学方程式的注意事项：
(3)△H要有符号、数值和单位。
(1)热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于 25℃、101kPa时进行的反应可不注明。
(2)热化学方程式需注明各物质的状态。（s、l、g、aq）
(5)化学式前面的计量数仅表示物质的量,所以热化学方程式中前面的计量数可以是分数。
(4)△H单位中的mol-1，对于任一反应X仅指每摩尔反应。
5、热化学方程式的书写步骤：
1、写出化学反应方程式
2、注明反应物和生成物的状态
3、标明反应热△H(注意单位和+、-）
4、注明反应的温度和压强（不注明指常温常压，中学阶段一般如此）
5、检查
例1：当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2 mol气态HCl，放出184.6 kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H =－184.6 kJ/mol
2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) H =－369.2 kJ/mol ？
H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H =－92.3 kJ/mol
1
2
1
2
例2：1mol N2(g) 与适量O2(g) 反应生成NO2 (g)，需吸收68kJ的热量；写出热化学方程式。
N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) H = + 68 kJ/mol
例2、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧
生成CO2和H2O时，放出445 kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是（ ）
A、2CH4( g ) ＋ 4O2( g ) ＝ 2CO2( g ) ＋ 4H2O ( l )
ΔH = + 890 kJ/mol
B、CH4 ＋ 2O2 ＝ CO2 ＋ H2O ΔH = – 890 kJ/mol
C、CH4 ( g ) ＋ 2 O2 ( g ) ＝ CO2 ( g ) ＋ 2 H2O ( l )
ΔH = – 890 kJ/mol
D、 1/2CH4 ( g ) ＋ O2 ( g ) ＝ 1/2CO2 ( g ) ＋ H2O ( l )
ΔH = – 890 kJ/mol
C
ΔH = – 445 kJ/mol
A. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=－4b kJ/mol
B. C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) △H=+2b kJ/mol
C. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=－2b kJ/mol
D. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=+b kJ/mol
已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
A
课堂练习
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 -1
B
二、中和反应反应热的测定（阅读P4-6）
1、实验用品及装置：
大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL）温度计、量筒（50 mL）两个、泡沫塑料 或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。
0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液
活动与探究
1、请大家观察量热计的构造，分析一下，量热器直接测定的数据是什么？是焓变的数值吗？
是体系（溶液）温度的变化
2、根据体系温度变化可以求得什么物理量？
可以求得反应吸收或放出的热量
Q =m c Δt
Q:中和反应放出的热量。
m：反应混合液的质量。
c：反应混合液的比热容。
Δt：反应前后溶液温度的差值。
3、请在下列的药品中选择一种你认为最合适的酸和碱。
50 mL 0.50 mol/LHCl溶液
50 mL 0.50 mol/LCH3COOH溶液
0.7mL 18mol/LH2SO4溶液
50 mL 0.50 mol/LNaOH溶液
50 mL 0.50 mol/LNH3溶液
强酸、强碱的稀溶液！
活动与探究
4、酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？
量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。
Q =（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1） ②
Q =m c Δt?
已知 V酸=V碱=50 mL。 c酸= c碱=0.50 mol/L。
ρ酸=ρ碱=1 g/cm3 c=4.18 J/（g·℃）
请把以上数据代入式②,得出Q的表示式。
　　Q = 0.418（t2－t1）kJ ③
本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL,它 们的浓度约为0.50 mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/（g·℃)
5、③式表示的是中和热吗？为什么？
ΔH=
－
　0.418 （t2－t1）
0.025
kJ/mol
温度
实验次数 起始温度t1/℃ 终止温度
t2/℃ 温度差
(t2-t1)/℃
HCl NaOH 平均值
1
2
3
16.1
16.2
16.3
16.2
16.2
16.3
19.4
19.4
19.5
16.15
16.2
16.3
3.25
3.2
3.2
活动与探究-数据处理
t1/℃ t2/℃ (t2-t1) /℃
16.22 19.43 3.22
ΔH=
－
　0.418 *3.22
0.025
kJ/mol=53.8kJ/mol
为什么实际值和理论值存在较大的差异？为了使实际值和理论值更接近，你有什么好的改进方案？
强酸、强碱反应:
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l); △H= - 57.3kJ/moL
差别=-（57.3-53.8）kj/mol=-3.5 kj/mol
①作为量热器的仪器装置，要尽量减少热量散失。②盐酸和氢氧化钠溶液浓度的配制必须准确。③盐酸和氢氧化钠溶液的体积必须量取准确。④温度计的读数要准确。⑤实验操作要快。⑥测了酸后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度，造成测量碱液反应前温度过高而引起误差。
讨论下列问题
1.本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸，结果如何？为什么？
2.若用硫酸和氢氧化钡溶液进行该实验。会如何？
3.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L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）？
否。因中和热是指酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量，其数值与反应物的量的多少无关。
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。
除H＋和OH－ 结合放热外，其他离子结合也放热。
［练习］50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 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”）。
（4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L 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 （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
不等
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
［练习］50 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 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”）。
（4）实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L 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 （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
不等
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
总结：中和热
1．定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生 成1mol水时的反应热叫做中和热。
2. 中和热的表示：
H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1) △H=-57.3kJ／mol
3.要点：
Ⅰ、条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子
Ⅱ、反应物： （强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应
Ⅲ、生成1mol水。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热之内
Ⅳ、放出的热量：57.3kJ/mol
　课堂答疑：在加热条件下进行的反应一定是吸热反应吗？
　　不同化学反应发生的条件不同，有的常温下就可以发生，有的则需要加热。因此往往容易把在加热条件下进行的反应认为是吸热反应，而在常温下进行的反应认为是放热反应。其实两者之间无必然联系，常温下进行的反应可能是放热反应，如中和反应；也可能是吸热反应，如NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O的反应。加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，如C＋CO2 2CO；也可能是放热反应，如C＋O2
CO2。两者的区别是放热反应撤去热源后仍能进行，吸热反应必须持续加热才能继续进行。由上可见，反应吸热还是放热与反应条件无关，而是由反应物总能量与生成物总能量的高低决定的。