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1、第一 章 化学反应与能量,引言 复习回忆,我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有,能量变化,热能,电能,光能,当能量变化以热能的形式表现时：,化学反应,放热反应,吸热反应,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（2）铵盐与强碱晶体间的反应（3）以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。,能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础，二者密不可分，但以物质为主。能量的多少则以反应物和产物的质量为基础。,那么化学反应中能量到底怎样变化,为什么有的
2、反应会放出热量，有的需要吸收热量呢？,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，取决于 。,反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。,问题探究一（宏观角度）,生成物,反应过程中能量变化曲线图：,生成物,问题探究二（微观角度）,化学反应的本质是什么？,化学键的断裂和形成,旧键断裂需要 能量，新键形成会 能量。,放出,吸收,化学反应中能量变化的原因,旧键断裂 吸收能量,新键形成 放出能量,=,=,679kJ/mol,862 kJ/mol,679kJ/mol 862kJ/mol = 183kJ/mol,反应物的键能总和,生成物的键能总和,反应热,所以：一个化学反应是放热还是吸热取决
3、于,所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小,一 、反应热 焓变,1、定义：,2、符号：H,3、单位：kJmol-1或kJ/mol,在恒压的条件下，化学反应过程中所放出或吸收的热量称为反应的焓变。,化学反应过程中放出或吸收的热量（或转换成相应的热量）叫做化学反应的反应热。,反应热描述的是化学反应前后的热量变化反应热描述的是一定温度下的热量变化任何化学反应都有反应热，表现为吸热反应或者放热反应,注意,中学阶段反应热与焓变是一致的,化学反应都伴随能量的变化，所以可以将化学反应分为两类。分析反应热之前，先弄清楚两个概念：环境和体系放热反应：体系 环境 H H 0吸热反应体系 环境 H
4、 H0为“+” Q 0 结论 H 和Q的角度不同，H从体系的角度，Q从环境的角度,放热反应：吸热反应：,H0或 H为“”,H0 或H为“”,放热,H0,吸热,H0,4、规定：,请同学们分析 P3 的能量变化图,焓变与键能的关系式如何表达？,5、焓变与键能的关系,H =,反应物的键能总和,生成物的键能总和,例 1：1 mol C与 1 mol H2O(g) 反应生成 l mol CO(g) 和1 mol H2(g)，需要吸收131.5 kJ的热量，该反应的反应热为H = kJ/mol。,+131.5,例 2：拆开 1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键分别需要的能量是436
5、kJ、391 kJ、946 kJ，则1mol N2生成NH3的反应热为H= ，,92.0 kJ/mol,H =,生成物的总能量,反应物的总能量,或,大于,大于,H0或H为“”,小于,小于,H0或H为“+”,键能越大，物质能量越低，物质越稳定；反之键能越小，物质能量越高，越不稳定。,小结：,H=H（生成物）- H（反应物）,H=反应物键能 - 生成物键能,能够表示化学反应热效应的化学方程式应怎样书写？下面我们来讨论和研究,化学反应中为什么会有能量的变化？,宏观：,反应物和生成物所具有的能量不同.,微观：,旧的化学键断裂时所吸收的能量与新的化学键形成时所放出的能量不同.,键能与H的关系：键能越大，
6、能量（焓H）越低，物质越稳定。,二、热化学方程式,什么是热化学方程式？,表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫做热化学方程式。,我们认识了反应热，那么能否用化学方程式表示化学反应热？,【交流与讨论】：,二、热化学方程式.,能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式.,观察以上热化学方程式，分析其与普通的化学方程式有何不同？,H2(g)+I2(g)=2HI(g) H=14.9kJ/mol,1.热化学方程式：包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可.普通方程式：只包含物质变化一个部分.,物质变化,能量变化,2.热化学方程式：需注明各物质的状态.用g、l、s、aq分别代表气态、
7、液态、固态、水溶液。普通方程式：不需注明物质的状态.,H2O(g)=H2O(l),H=44kJ/mol,对于同物质的不同状态而言，焓H不相同，H气H液H固，所以不同状态的转化也会有能量的变化,3.热化学方程式：系数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数.当系数加倍时， H也要加倍普通方程式中：系数可以表示分子数目，也表示物质的量。只能为整数，不能为分数.,2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJ/mol,书写热化学方程式的注意事项,1、化学方程的右边必须写上H，并用“空格”隔开， H：吸热用“+”，放热用：“”， 单位是kJ/mol,2、热化学方程式需注明反应时的
8、温度和压强。对于常温常压下（25 101kPa）时进行的反应可不注明。 普通化学方程式不需注明温度和压强。,3、热化学方程式需注明各物质的聚集状态（s、l、g、aq）。 普通化学方程式除了某些情况需注明“” “” ，一般不需注明物质的状态。,4、热化学方程式中化学计量系数表示各物质的物质的量，可为整数或分数。 普通化学方程式中化学计量系数宏观上表示各 物质的物质的量，微观上表示原子、分子数目，只能为整数，不能为分数。, H的单位“kJ/mol”中的“mol”是指定的每mol反应。 因此H与方程式中的化学计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量系数不同时，其H不同。,热化学方程式表示的意义,1
9、、质：物质反应物和生成物的种类、聚集状态2、量：物质的量反应中各物质的物质的量3、能：能量反应中放出或吸收的热量。,综上所述,质 、量 、能,1、写出下列反应的热化学方程式（）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,你写对了吗？_,巩固练习,而这些书写也是对的！,实践活动 中和反应的反应热的测定,概念：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应而 生成1mol水时放出的热量。研究条件： 稀溶液 反应物： 强酸与强碱 生成物： 1mol水放出的热量：
10、57.3kJ/mol,注：强酸与弱碱反应，强碱与弱酸、弱酸和弱碱反应生成1molH2O放出的热小于57.3KJ/mol,中和热：,理由：实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因弱酸弱碱电离吸热，会使测得中和热的数值偏低。,问题1.中和热与反应热有什么联系？,中和热是反应热的一种，中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热。,能。取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，通过测定一些数据，从而计算出中和热。,2.我们能否测定中和热呢？,反应热的测量,问题,如何知道一定量的物质反应过程中的热量变化,热量变化表现为温度变化，可以测定温度变化,设计,学生在设计基础上提出实验
11、方案,30,思考讨论,简易量热计,实验名称：中和反应的反应热测定实验目的：测定强酸与强碱反应的反应热实验用品： 大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL） 泡沫塑料、泡沫塑料板（中心有两个小孔）、 量筒（50 mL）两个、 0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液、 温度计、 环形玻璃搅拌棒。,实验报告,。,实验原理： Q = mct 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。t：反应前后溶液温度的差值。 Q=（V酸酸V碱碱）c（t2t1）V酸=V碱=50 mL。 酸=碱=1 g/cm3c=4.18 J/（g）c酸=0.50 mol/L c
12、碱=0.55 mol/L Q=0.418（t2t1）kJ ,中和热的数学表达式：,实验步骤：, 组装量热器在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如上图所示。,用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。, 药品取用,用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入表中。,注意：a.实
13、验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。b.要使用同一支温度计.分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。,把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计（注意不要洒到外面）。立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入表中。, 酸碱混合,数据处理, 中和热测定.rm,a.取三次测量所得数据的平均值作为计算依据；,【思考】：,如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据差异明显，怎么办？,b.计算反应热：HQ/ncmt/n,误差分析：,（
14、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）,溶液的浓度不准确；量取溶液的体积不准确；量热计的隔热效果差；混合酸、碱溶液时，动作缓慢导致实验误差；测了酸后的温度计未用水清洗 便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差；温度未到达最高点就停止观察温度计；不做重复实验等。,问题探究,1、大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？,两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。,问题探究,2、为什么用50mL0.55mol
15、/LNaOH进行上述实验？,为了保证0.50mol L1的盐酸完全被NaOH中和，可以采用0.55molL1 NaOH溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应。使测得的热量更加准确。,3、温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？,问题探究,因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。,4、酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？,问题探究,减少热量损失,5、实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻
16、璃搅拌棒？为什么？,问题探究,不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大。,问题探究,6、判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响？填变大变小或者不变。,大烧杯上没有盖硬纸板用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行实验 用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液 进行实验 实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行实验,变 小,变 小,变 小,不 变,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，所测结果是否会有所变化？为什么？2.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和
17、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）？,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1 mol 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）。,3、若实验中用稀H2SO4和Ba(OH)2进行的反应，所得的数值是否是中和热？,注意：中和热是理想状态下H+和OH反应的反应热，其反应中不能生成气体或沉淀。,1、为了减小误差。某同学在实验中两次测定中和热。第
18、一次是用50 mL 0.50 mol/L的盐酸和50 mL 0.50 mol/L氢氧化钠，第二次是用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.50mol/L的NaOH溶液。请你预测该同学两次测得的中和热结果 （相等或者不相等）。,概念辨析,相 等,概念辨析,2、若将1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为H1、H2 、H3 ；则三者的大小关系为 。,H1 H3 H2,你知道了吗？_,(2) 反应热和焓变的涵义及计算；,(3) 热化学方程式的意义， 热化学方程式的书写与计算；,(1)化学能与热能的相互转化；,课堂小结,（2）1克甲醇
19、燃烧生成二氧化碳和水（液态）时放热22.68KJ；,2CH3OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g) +4H2O(l) H = - 1451.52KJ/mol,注意 可逆反应中的H是指完全反应时的反应热。因此要考虑反应进行的程度，当反应进行的程度越大，则H的绝对值越大。,巩固练习,2、已知298K时,合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3（g) H1=-92.0kJ/mol ，将此温度下的0.1molN2和0.3molH2放在密闭容器中反应,测得反应放出的热为:（ ）,A一定小于9.2kJ B一定大于9.2kJ C一定等于9.2kJ D无法确定,A,巩固练习,3、沼气是一种能源，它的
20、主要成分是CH4。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 ) H = +890kJ/mol,B.CH4 2 O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol,C.CH4 ( g )2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/mol,D.1/2CH4 ( g )O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = -890 kJ/mol,C,巩固练习,4、已知 （1）H2( g
21、)1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol（2）2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol（3） H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol（4） 2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol则a、b、c、d的关系正确的是 。A、ad0 C、2a=b0,C,5、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为： 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); H= 572 kJ /mol CH4(g) +2O2 (g) = CO2(g)+2H2
22、O (l); H= 890 kJ/mol由1mol 氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。,2066KJ,巩固练习,6. 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2( g ) + O2 ( g) = 2H2O ( l ) H=-571.6 kJ/molC3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2(g) +4H2O ( l ) H=- 2220 kJ/mol 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则氢气和甲烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解 ：设H2、C3H8的物质的量分别为x，y
23、,答：氢气和丙烷的体积比为 3：1,x + y = 5,(571.6/2)(x) + 2220y = 3847,V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1,x = 3.75 mol,y = 1.25 mol,巩固练习,课后作业,（1） 1mol碳完全燃烧放出393.5KJ的热量； （2）0.5molCu(固态) 与适量O2(气态) 反应, 生成CuO(固态), 放出78.5 kJ的热量 （3）1molC(固态)与适量H2O(气态) 反应,生成CO(气态)和H2(气态),吸收131.3kJ的热量（4）1mol氯气和水蒸气通过灼热的炭层反应，生成氯
24、化氢和二氧化碳放出145KJ的热量。,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.3KJ/mol,2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H= 314KJ/mol,C (s)+O2(g)=2CO2(g) H= 393.5KJ/mol,2Cl2(g)+2H2O(g)+C（g）=CO2(g)+4HCl(g) H=+290KJ/mol,练习,1.下列叙述正确的是（ ）A.化学反应一定伴随热量的变化B.凡是吸热或放热过程中热量的变化均称为反应热C.若H0，则反应物的能量高于生成物的能量,C,2.已知：H + H H2； H = 436KJ/mol，则下列叙述正确的是（ ） A. H
25、 原子的能量高于 H2 的能量 B. H 原子的能量低于 H2 的能量 C. H 原子比 H2分子稳定 D. H2分子比 H 原子稳定,A D,4下列过程中，需要吸收能量的是（ ） AH+H=H2 BH+Cl=HCl CI2I+I DS+O2=SO2,C,教学目标：知识与技能目标,1. 了解化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因-知道一个化学反应是吸收能量还是放出能量，决定于反应物化学键断裂吸收的总能量和生成物形成放出的总能量的相对高低。 2了解反应热和焓变的涵义-知道一个化学反应是吸热反应还是放热反应取决于生成物释放的总能量与反应物吸收总能量的相对大小，知道焓变简化后的意义=恒压下
26、反应的反应热H。 3能说出常见的能量转化形式。 4认识热化学方程式的意义，能正确书写热化学方程式并利用热化学反应方程式进行有关反应热的简单计算。 5理解燃烧热的概念-认识燃烧热是一种应用较广的反应热，认识燃烧热的限定条件。 6了解盖斯定律的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。,教学目标：过程与方法目标,1通过对学习资料的查找与交流，培养学生获取信息、理解信息并得出结论的能力以及语言表达能力。 2. 通过对化学反应实质的回顾，逐步探究引起反应热效应的内在原因，引起学生在学习过程中主动探索化学原理的兴趣；通过对热化学方程式与化学方程式的讨论、分析、对比，培养学生的分析能力和主动探究能力。
27、3通过热化学方程式的计算和盖斯定律的有关计算，培养学生的计算能力。 4通过对定量实验中和热测定的基本训练，培养学生动手、动脑能力，培养严谨科学的学习态度。,教学目标：情感态度与价值观目标,1. 通过从微观角度对化学反应中能量的变化进行分析，培养学生从微观的角度理解化学反应的方法，培养学生尊重科学、严谨求学、勤于思考的态度,树立透过现象看本质的唯物主义观点。 2通过对能源的学习，认识能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。 3通过对能源问题联系实际的学习讨论，不仅可强化学生课外阅读的意识和自学能力，也可培养学生对国家能源政策制
28、订的参与意识、经济效益观念以及综合分析问题的能力。,人教版要求：教学课时分配,第一节 化学反应与能量变化 2课时第二节 燃烧热 能源 1课时第三节 化学反应热的计算 2课时单元复习 1课时 总计 6课时,1、加强学生学情调查，引导学生在已有知识基础上建构新知识。,教学建议,第一节 化学反应与能量的变化教材呈现： 焓变、反应热热化学方程式。,（1）.关于“焓”、“焓变”概念的教学, H=U（体系内能）+PV H是一个状态函数（焓的值只与体系所处状态有关，而与其过去的历史无关。状态不变，值不变；状态改变，值改变。改变多少，只与始态和终态有关，而与变化时所经历的途径无关。）焓的绝对值是不能确定的，只
29、能测定其变化值（ H ）。焓具有能量的量纲，但没有确切的物理意义。定义焓，只是为了处理热力学问题时更方便。在体系只作体积功的等压过程中，从状态1到状态2时，体系的焓变等于该过程中的热效应(QP= H)。而体系只作体积功的等容过程中，其热效应等于内能的变化(QV= U)。,为什么恒压热效应等于焓变,根据热力学第一定律，体系的热力学能（内能）变化 U = Q + W在恒压条件下，U = Qp + W = Qp p （V2V1）即恒压热效应Qp = U + p （V2V1）热力学规定焓H = U + pV在恒压条件下，焓变H = U2 + pV2 U1pV1 = （ U2 U1）+ p （V2V1） = U + p （V2V1）= Qp,68,焓变,在化工生产和科学实验中，化学反应通常在敞口容器中进行，反应体系的压强与外界相等，即反应是在恒压条件下进行的。在恒温、恒压条件下（严格说来，只做体积功，不做其他功），化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变（H）。,69,关于中和热测定的教学,从实验规范与流程上，突出定量实验的特点和要求，如仪器的选择、方案的设计、数据的记录等；对测定原理的分析与讨论 与初中物理知识的衔接； 所进行的近似处理； 对测定步骤及注意事项的讨论抓住定量实验的主要特点，围绕着误差产生的原因及减小误差的措施展开讨论；关注变量控制方法在定量实验中的应用。,再 见,
