【化學(xué)】11《化學(xué)反應(yīng)與能量的變化》課件1（人教版選修4）

1、第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化1、化學(xué)反應(yīng)的特征、化學(xué)反應(yīng)的特征物質(zhì)變化物質(zhì)變化能量變化能量變化質(zhì)量守恒質(zhì)量守恒能量守恒能量守恒2、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化（吸收和放出），可、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化（吸收和放出），可 以以 、 、 及其它形式的能量及其它形式的能量 表現(xiàn)出來。表現(xiàn)出來。光能光能熱能熱能電能電能 當(dāng)能量變化以當(dāng)能量變化以熱能熱能的形式表現(xiàn)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)可以分為：的形式表現(xiàn)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)可以分為：3、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)反反 高高生生 低低生生 高高反反 低低放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)（熟記常見反應(yīng)）（熟記常見反應(yīng)）反反 高高(1) 放熱反應(yīng)放熱反

2、應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)中放出熱量的反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)中放出熱量的反應(yīng)。E (反應(yīng)物反應(yīng)物) E (生成物生成物)生生 低低常見的放熱反應(yīng)：常見的放熱反應(yīng)：a. 物質(zhì)與物質(zhì)與O2的氧化反應(yīng)（燃燒，生銹等）；的氧化反應(yīng)（燃燒，生銹等）；b. 中和反應(yīng)（酸堿）；中和反應(yīng)（酸堿）；c. 金屬與水金屬與水or酸的反應(yīng)；酸的反應(yīng)；d. 絕大多數(shù)絕大多數(shù)化合反應(yīng)（化合反應(yīng)（CaO與與H2O）。）。 C + CO2 = 2CO吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng)有時(shí)也放熱反應(yīng)有時(shí)也需要需要 加熱加熱才能發(fā)生！才能發(fā)生！高溫高溫生生 高高(2) 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)中吸收熱量的反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)中吸收熱量的反應(yīng)。E (反應(yīng)物反應(yīng)物)

3、 E (生成物生成物)反反 低低常見的吸熱反應(yīng)：常見的吸熱反應(yīng)：a. Ba(OH)28 H2O晶體與晶體與NH4Cl晶體反應(yīng)；晶體反應(yīng)；b. H2與與CuO等還原反應(yīng)；等還原反應(yīng)；c. C作還原劑的反應(yīng)；作還原劑的反應(yīng)；d. 絕大多數(shù)絕大多數(shù)分解反應(yīng)。分解反應(yīng)。 C + CO2 = 2CO C + H2O = CO + H2水煤氣水煤氣e. 水解反應(yīng)。水解反應(yīng)。一、反應(yīng)熱和焓變一、反應(yīng)熱和焓變1、反應(yīng)熱、反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)中所化學(xué)反應(yīng)中所吸收吸收或或放出放出的熱量。的熱量。恒溫恒溫恒壓恒壓下，反應(yīng)熱稱下，反應(yīng)熱稱“焓變焓變”。2、焓變、焓變1）符號(hào)：）符號(hào)：2）單位：）單位：HkJ/mol 或或

4、kJ mol1注：?jiǎn)挝恢械拿孔ⅲ簡(jiǎn)挝恢械拿縨ol是與整個(gè)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的，是與整個(gè)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的，即反應(yīng)熱表示每即反應(yīng)熱表示每mol反應(yīng)放出或吸收的熱量。反應(yīng)放出或吸收的熱量。3）表示方法）表示方法放熱放熱反應(yīng)反應(yīng) (體系體系能量能量降低降低)：H 0，H為為“ + ”所謂所謂體系體系是指被研究的物質(zhì)系統(tǒng)；而是指被研究的物質(zhì)系統(tǒng)；而體系以外的其他部分就稱為體系以外的其他部分就稱為環(huán)境環(huán)境4）化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因）化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因舊鍵斷裂舊鍵斷裂 吸收能量吸收能量新鍵形成新鍵形成 放出能量放出能量=679kJ/mol862kJ/molH =679kJ/mol 862kJ/mol = 183kJ

5、/mol反應(yīng)物的鍵能總和反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和生成物的鍵能總和5）焓變與鍵能的關(guān)系（微觀）焓變與鍵能的關(guān)系（微觀）H = 反應(yīng)物的鍵能總和反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和生成物的鍵能總和例例 1：1mol C與與 1mol H2O(g) 反應(yīng)生成反應(yīng)生成 lmol CO(g) 和和1mol H2(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應(yīng)的反應(yīng)的熱量，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為熱為H = kJ/mol。131.5例例 2：拆開：拆開 1mol HH鍵、鍵、1mol NH鍵、鍵、1mol NN鍵分別需要的能量是鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則則1mol N2生成

6、生成NH3的反應(yīng)熱為的反應(yīng)熱為 ，則則1mol H2生成生成NH3的反應(yīng)熱為的反應(yīng)熱為 。 92 kJ/mol30.67 kJ/mol相當(dāng)于相當(dāng)于 1/3 mol N26）焓變與物質(zhì)能量的關(guān)系（宏觀）焓變與物質(zhì)能量的關(guān)系（宏觀）H = E 生成物生成物 E 反應(yīng)物反應(yīng)物任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都包括任何一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都包括物質(zhì)的變化物質(zhì)的變化和和能量的變化能量的變化。那么，有什么表達(dá)式能把這兩種變化都表示出來？那么，有什么表達(dá)式能把這兩種變化都表示出來？H2 + I2 = 2HI只表示只表示物質(zhì)變化物質(zhì)變化【例【例1】 在在200、101kPa時(shí)，時(shí)，1 mol H2與碘蒸氣作用生與碘蒸氣作用生成成HI

7、的反應(yīng)，科學(xué)文獻(xiàn)上表示為：的反應(yīng)，科學(xué)文獻(xiàn)上表示為：H = H2(g) + I2 (g) = 2HI(g)200101kPa14.9 kJ/mol二、熱化學(xué)方程式二、熱化學(xué)方程式 能表示參加反應(yīng)能表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量物質(zhì)的量和和反應(yīng)熱反應(yīng)熱的的 關(guān)系關(guān)系的化學(xué)方程式。的化學(xué)方程式。1、定義、定義2、含義、含義表示表示1mol氣態(tài)氣態(tài)H2與與1mol氣態(tài)碘完全反應(yīng)，氣態(tài)碘完全反應(yīng)，生成生成2mol氣態(tài)氣態(tài)HI時(shí)，放出時(shí)，放出14.9kJ的熱量。的熱量。H = H2(g) + I2 (g) = 2HI(g)200101kPa14.9 kJ/mol3、書寫要點(diǎn)、書寫要點(diǎn) H2 (g) + O2(g)

8、 = H2O(g)； H= 241.8 kJ/mol21 H2 (g) + O2(g) = H2O(l)； H= 285.8 kJ/mol21 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l)； H= 571.6 kJ/mol 2H2O(l) = 2H2 (g) + O2(g) ； H= + 571.6 kJ/mol 一般應(yīng)注明反應(yīng)的一般應(yīng)注明反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)溫度、壓強(qiáng)；H與實(shí)驗(yàn)的條件、與實(shí)驗(yàn)的條件、物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)！物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)?。?50C ，101kPa時(shí)不注明）時(shí)不注明） 一定標(biāo)明各物質(zhì)的一定標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài)（狀態(tài)（s、l、g、aq） ；H2O(l) H2O(g) H= + 44 kJ

9、/mol H只放右邊，以空格與標(biāo)有物質(zhì)狀態(tài)的化學(xué)方程只放右邊，以空格與標(biāo)有物質(zhì)狀態(tài)的化學(xué)方程式隔開式隔開(數(shù)值及單位數(shù)值及單位) 放熱：放熱： H 0； 系數(shù)系數(shù)僅僅表示僅僅表示物質(zhì)的量物質(zhì)的量，不表示分子或原子個(gè)數(shù)；，不表示分子或原子個(gè)數(shù)； 故系數(shù)可以是故系數(shù)可以是整數(shù)、分?jǐn)?shù)、小數(shù)整數(shù)、分?jǐn)?shù)、小數(shù)； H的值與系數(shù)相匹配。的值與系數(shù)相匹配。系數(shù)加倍，系數(shù)加倍，H值也加倍。值也加倍。正逆反應(yīng)的正逆反應(yīng)的H絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。 反應(yīng)物反應(yīng)物完全完全變成生成物，所釋放或吸收的熱量變成生成物，所釋放或吸收的熱量。 熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式一般不要寫反應(yīng)條件一般不要寫反應(yīng)條件。例

10、例1：當(dāng)：當(dāng)1mol氣態(tài)氣態(tài)H2與與1mol氣態(tài)氣態(tài)Cl2反應(yīng)生成反應(yīng)生成2mol氣態(tài)氣態(tài)HCl，放出，放出184.6kJ的熱量，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的的熱量，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。熱化學(xué)方程式。H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H =184.6 kJ/mol2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) H =369.2 kJ/mol H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H =92.3 kJ/mol1212例例2：1mol N2(g) 與適量與適量O2(g) 反應(yīng)生成反應(yīng)生成NO2 (g)， 需吸收需吸收68kJ的熱量；寫出熱化學(xué)方程式。的熱量；寫出熱化學(xué)方程

11、式。N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) H = + 68 kJ/mol例例3、沼氣的主要成分是甲烷。、沼氣的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃燒完全燃燒生成生成CO2和和H2O時(shí)，放出時(shí)，放出445 kJ的熱量。則下列熱化的熱量。則下列熱化學(xué)方程式中正確的是（學(xué)方程式中正確的是（ ）A、2CH4( g ) 4O2( g ) 2CO2( g ) 4H2O ( l ) H = + 890 kJ/mol B、CH4 2O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol C、CH4 ( g ) 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890

12、kJ/mol D、 1/2CH4 ( g ) O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = 890 kJ/mol C狀態(tài)狀態(tài)H = 445 kJ/mol 化學(xué)方程式化學(xué)方程式 熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式化學(xué)計(jì)化學(xué)計(jì)量數(shù)量數(shù)是是整數(shù)整數(shù)，即，即表示微粒個(gè)數(shù)，表示微粒個(gè)數(shù)，又表示物質(zhì)的量又表示物質(zhì)的量整數(shù)也可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)，只，只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量表示物質(zhì)的物質(zhì)的量狀態(tài)狀態(tài)不要求表明不要求表明必須在分子式后表必須在分子式后表明明正負(fù)正負(fù)號(hào)及號(hào)及單位單位無無必須表明必須表明意義意義表示化學(xué)反應(yīng)中的物表示化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化質(zhì)變化不僅表示化學(xué)反應(yīng)不僅表示化學(xué)反應(yīng)中的中

13、的物質(zhì)變化，物質(zhì)變化，還還表明化學(xué)反應(yīng)中表明化學(xué)反應(yīng)中能能量的量的 變化變化小結(jié)：化學(xué)方程式與熱化學(xué)方程式的比較小結(jié)：化學(xué)方程式與熱化學(xué)方程式的比較 2g C2H2完全燃燒生成液態(tài)水和完全燃燒生成液態(tài)水和CO2放出的熱量為放出的熱量為99.6KJ，寫出，寫出C2H2燃燒的熱燃燒的熱化學(xué)方程式?；瘜W(xué)方程式。 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=2589.6KJ/mol三、中和熱三、中和熱2. 單位單位: KJ/mol3. 注意注意 必須是必須是稀稀溶液溶液,如濃硫酸稀釋或如濃硫酸稀釋或NaOH固體溶固體溶解時(shí)放熱；解時(shí)放熱； 酸和堿反應(yīng)酸和堿反應(yīng) 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn):生成生

14、成1molH2O(l)放出的熱量放出的熱量.1. 1L 1 mol/L的鹽酸與的鹽酸與1L 1 mol/L的的NaOH溶液完全反應(yīng)放出溶液完全反應(yīng)放出57.3KJ的熱量的熱量三、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定三、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定測(cè)定強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的反應(yīng)熱，測(cè)定強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的反應(yīng)熱，體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。大燒杯（大燒杯（500ml500ml）、小燒杯（小燒杯（100ml100ml）、溫度計(jì)、溫度計(jì)、量筒（量筒（50ml) 50ml) 兩個(gè)兩個(gè) 泡沫塑料或紙條泡沫塑料或紙條泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個(gè)小孔）泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個(gè)小孔） 環(huán)形玻璃攪拌棒環(huán)形玻璃攪拌棒 實(shí)驗(yàn)

15、目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)用品實(shí)驗(yàn)用品 中和熱中和熱：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成中和反應(yīng)生成1mol水所產(chǎn)生的反應(yīng)水所產(chǎn)生的反應(yīng)熱熱 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理: Q=mct Q : 中和反應(yīng)放出的熱量中和反應(yīng)放出的熱量 m: 反應(yīng)混合液的質(zhì)量反應(yīng)混合液的質(zhì)量 c: 混合液的比熱容混合液的比熱容 常用常用4.18J/(g) t: 反應(yīng)前后的溫度差反應(yīng)前后的溫度差1.1.保溫。在大燒杯底部墊泡沫塑保溫。在大燒杯底部墊泡沫塑料，料，使放入的小燒杯杯口與大燒使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。杯杯口相平。然后再在大、小燒然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料，大燒杯杯之間填滿碎泡沫塑料，

16、大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個(gè)小孔，正蓋板，在板中間開兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如圖所示。過，如圖所示。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 答案：兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴(yán)，從而減答案：兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴(yán)，從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達(dá)到保溫隔熱、減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達(dá)到保溫隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的。若換用隔熱、密封性能更好的裝置（如保溫杯）會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。更好的裝置（如保溫杯）會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。思考思考

17、1：大、小燒杯放置時(shí)，為何要使兩杯口相平？填大、小燒杯放置時(shí)，為何要使兩杯口相平？填碎泡沫塑料（或碎紙條）的作用是什么？對(duì)此裝置，碎泡沫塑料（或碎紙條）的作用是什么？對(duì)此裝置，你有何更好的建議？你有何更好的建議？思考思考2 2：為什么不用環(huán)形鐵攪拌棒？為什么不用環(huán)形鐵攪拌棒？鐵與鹽酸之間會(huì)發(fā)生反應(yīng)，另外鐵的導(dǎo)熱性好，這樣鐵與鹽酸之間會(huì)發(fā)生反應(yīng)，另外鐵的導(dǎo)熱性好，這樣都會(huì)造成熱量的損失。都會(huì)造成熱量的損失。2.2.用一個(gè)量筒最取用一個(gè)量筒最取50 mL50 mL 0.50 mol/L 0.50 mol/L鹽酸，倒入鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的

18、溫度，記入下表。表。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。思考思考3：溫度計(jì)上的酸為何要用水沖洗干凈？沖溫度計(jì)上的酸為何要用水沖洗干凈？沖洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？ 答：因?yàn)樵摐囟扔?jì)還要用來測(cè)堿液的溫度，若不沖洗，答：因?yàn)樵摐囟扔?jì)還要用來測(cè)堿液的溫度，若不沖洗，溫度計(jì)上的酸會(huì)和堿發(fā)生中和反應(yīng)而使熱量散失，故要溫度計(jì)上的酸會(huì)和堿發(fā)生中和反應(yīng)而使熱量散失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會(huì)沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會(huì)使溶液的總質(zhì)量增加，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差。使溶液的總質(zhì)量增加，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差

19、。3.3.用另一個(gè)量筒量取用另一個(gè)量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOHNaOH溶液的溫度，記入溶液的溫度，記入下表。下表。思考思考4 4：實(shí)驗(yàn)中所用實(shí)驗(yàn)中所用HClHCl和和NaOHNaOH的物質(zhì)的量比為的物質(zhì)的量比為何不是何不是1111而是而是NaOHNaOH過量？過量？答：為了保證答：為了保證0.50 mol/L0.50 mol/L的鹽酸完全被的鹽酸完全被NaOHNaOH中和，中和，采用采用0.55 mol/L NaOH0.55 mol/L NaOH溶液，使堿稍稍過量。溶液，使堿稍稍過量

20、。思考思考5 5：酸、堿混合時(shí)，為何要把量筒中的酸、堿混合時(shí)，為何要把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？答：因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測(cè)反應(yīng)的反應(yīng)熱，若答：因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測(cè)反應(yīng)的反應(yīng)熱，若動(dòng)作遲緩，將會(huì)使熱量損失而使誤差增大。動(dòng)作遲緩，將會(huì)使熱量損失而使誤差增大。4.4.把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，鹽酸中，并把量筒中的并把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒入小溶液一次倒入小燒杯（注意不要灑到外面）。燒杯（注意不要灑到外面）。用環(huán)形玻璃攪用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。最高溫度，記為終止溫度，記入下表。5.重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩到三次，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩到三次，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù)。平均值作為計(jì)算依據(jù)。 溫度溫度實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)起始溫度起始溫度t t1 1/終止溫度終止溫度t t2 2/溫度差溫度差(t(t2 2-t-t1 1)/)/HClHClNaOHNaOH平均值平均值1 12 2