化学能与热能.pptx

《化学能与热能.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学能与热能.pptx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 化学反应与能量变化化学反应与能量变化(2)(2)了解吸热反应、放热反应、反应热、焓变等概念。了解吸热反应、放热反应、反应热、焓变等概念。(1)(1)通过化学键的断裂和形成，了解化学反应中能量变化的原因；通过化学键的断裂和形成，了解化学反应中能量变化的原因；考纲要求：考纲要求：一一 焓变和反应热焓变和反应热恒压条件下恒压条件下, 化学反应的热效应。化学反应的热效应。H(有有+ -号号 ) 单位：单位：符号：符号：KJ/mol J/mol化学反应过程中吸收或放出的热量。化学反应过程中吸收或放出的热量。焓变：焓变： 1 1反应热：反应热：注意：注意：适用于任何压强下环境。适用于任何压强下环境。单位

2、：单位：KJ/mol J/mol2化学反应的分类化学反应的分类分分 类类放热反应放热反应吸热反应吸热反应定定 义义表示方法表示方法图图 像像从体系能量从体系能量守恒分析守恒分析与化学键的与化学键的关系关系计计 算算放出热量的化学反应放出热量的化学反应吸收热量的化学反应吸收热量的化学反应H0 ( + + )E(生体总生体总) E(反体总反体总)E(生体总生体总) E(反体总反体总) E(反总键反总键) E(生总键生总键)E(反总键反总键) E(生总键生总键) H= E(生体总生体总) - E(反体总反体总)=E(反总键反总键) - E(生总键生总键)E E反反E E生生E EH HH H反反H

3、H生生H HE E反反E E生生E EH HH H生生H H反反H H分分 类类放热反应放热反应吸热反应吸热反应常见反常见反应类型应类型物质的缓慢氧化等物质的缓慢氧化等燃烧反应；燃烧反应；酸碱中和反应；酸碱中和反应；大多数化合反应；大多数化合反应；(C+CO2)金属与酸或金属与酸或H2O的反应的反应 铝热反应铝热反应合成氨及氨催化氧化反应合成氨及氨催化氧化反应硫酸工业三反应硫酸工业三反应大多数分解反应；大多数分解反应；盐的水解盐的水解, , 弱电解质电离弱电解质电离Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O O晶体晶体与与NHNH4 4ClCl固体固体反应；反应；C C和水蒸气或和水蒸气或

4、COCO2 2的反应的反应以以C HC H2 2 COCO为为还原剂的反应还原剂的反应大多数大多数高温条件下的高温条件下的反应反应注意：注意： (1)(1)反应时需要加热的反应不一定是吸热反应；反应时需要加热的反应不一定是吸热反应；(2)(2)反应时不需要加热的反应不一定是放热反应。反应时不需要加热的反应不一定是放热反应。(3)(3)常见的溶解热：常见的溶解热：( (非化学变化非化学变化) )浓硫酸和浓硫酸和NaOH(s)NaOH(s)溶解放热溶解放热 NHNH4 4NONO3 3(s)(s)溶解吸热溶解吸热 (4) (4)一个确定的化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量与一个确定的化学反

5、应是吸热还是放热，取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。生成物总能量的相对大小。 (5) (5)化学反应的本质是旧化学键断裂、新化学键形成，任何化学反化学反应的本质是旧化学键断裂、新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。应都具有热效应。 例例1判断正误判断正误(正确的划正确的划“”，错误的划，错误的划“”)(1)物质发生化学变化时都伴有能量的变化。物质发生化学变化时都伴有能量的变化。()(2)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。伴有能量变化的物质变化都是化学变化。()(3)化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化。()(4)水蒸气

6、变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。()(5)许多化学反应中的能量变化表现为热量的放出和吸收许多化学反应中的能量变化表现为热量的放出和吸收 ( )(6)化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因( )(7)无需加热的反应一定是放热反应无需加热的反应一定是放热反应( ) (8)恒温、恒压条件下的反应热叫做焓变恒温、恒压条件下的反应热叫做焓变( )(9)向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变( )(10)催化剂能改变该反应的焓变催化剂能改变该反应的焓

7、变( )(11)利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色方法绿色方法( )(13)化学反应有新物质生成化学反应有新物质生成,并遵守质量守恒定律和能量守恒定律并遵守质量守恒定律和能量守恒定律( ) 例例2下列反应中，既是离子反应，又是放热反应的是（下列反应中，既是离子反应，又是放热反应的是（ ）A Ba(OH)28H2O + 2NH4Cl = BaCl2 + 2NH3H2O + 8H2OB Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4+ 2H2OC C + H2O =H2 +CO D 2H2S + O2 =2S + 2

8、H2O B二二 热化学方程式热化学方程式1 1定义：定义：表示参加反应物质的量和表示参加反应物质的量和反应热反应热的关系的化学方程式。的关系的化学方程式。表示了化学反应中的物质变化表示了化学反应中的物质变化 2 2意义意义表示了化学反应中的能量变化表示了化学反应中的能量变化 CaCO3(s)+2HCl(aq)=CaCl2(aq)+CO2(g)+H2O(l) H=-aKJ/molN2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92KJ/mol 50030-50MP（以上例子说明）（以上例子说明） 例例6 6反应反应C C( (石墨石墨) ) C C( (金刚石金刚石) )是吸热反应是吸热反应,

9、,由此可知由此可知( )( )A A 石墨比金刚石更稳定石墨比金刚石更稳定 B B 金刚石和石墨可以相互转化金刚石和石墨可以相互转化C C 金刚石比石墨稳定金刚石比石墨稳定 D D 金刚石和石墨不能相互转化金刚石和石墨不能相互转化A BD B 例例3伴随下列变化而发生的能量变化中，属于反应热的是伴随下列变化而发生的能量变化中，属于反应热的是()A 形成形成1 mol H-Cl键放出的能量键放出的能量 B 石墨转化成金刚石吸收的能量石墨转化成金刚石吸收的能量C Na变成变成Na+吸收的能量吸收的能量 D 水蒸气变成液态水放出的能量水蒸气变成液态水放出的能量 例例4 4反应反应A+BC(A+BC(

10、H H0)0)分两步进行分两步进行 A+BXA+BX( (H H0)0) XCXC( (H H0)0)下列示意图中下列示意图中, ,能正确表示总反应过程中能量变化的是能正确表示总反应过程中能量变化的是( ( ) ) 例例5如何用蒸馏水区分以下白色固体如何用蒸馏水区分以下白色固体: NaOH NH4NO3 NaCl?正逆反应的正逆反应的H H绝对值相等，符号相反。绝对值相等，符号相反。热化学方程式是表示实际反应的物质的物质的量。热化学方程式是表示实际反应的物质的物质的量。H 的数值与反应式中的系数成比例。的数值与反应式中的系数成比例。与化学计量数有关，系数可以是分数，一般为最简整数比。与化学计量

11、数有关，系数可以是分数，一般为最简整数比。方程式与反应热之间间隔一定距离。方程式与反应热之间间隔一定距离。注明反应物生成物的注明反应物生成物的状态状态 不再使用不再使用 等符等符号号 气态：气态：固态：固态：液态：液态：稀溶液：稀溶液：注明反应注明反应温度温度和和压强压强，没有特别说明是指，没有特别说明是指 101kPa和和25 标明标明H的的“+”与与“-”gslaq注意注意:写出配平的化学方程式写出配平的化学方程式注明各物质的状态注明各物质的状态写出对应的焓变写出对应的焓变( (注明正负号注明正负号) )3 3写法写法 ( (1 1) )常温下常温下1gNaHCO1gNaHCO3 3受热分

12、解，吸收受热分解，吸收a akJkJ的热量。的热量。例例7 7 写出下列热化学方程式写出下列热化学方程式(2) (3)(3)SFSF6 6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在SFSF键键,S,S(s)(s)和和F F2(g)2(g)生成生成SFSF6(g)6(g)。已知：已知：1 mol S1 mol S(s(s) )转化为气态硫原子吸收能量转化为气态硫原子吸收能量280 kJ280 kJ，断裂断裂1 mol F-F1 mol F-F、S-FS-F键需要吸收的能量分别为键需要吸收的能量分别为160 kJ160 kJ、330 kJ330 kJ. .4 H大

13、小比较注意大小比较注意例例8 8在同温同压下，比较在同温同压下，比较H H1 1 H H2 2的大小的大小( )( )A 2HA 2H2(g)2(g)+O+O2(g) 2(g) =2H=2H2 2O O(g)(g) H H1 1 B SB S(g)(g)+O+O2(g)2(g)=SO=SO2(g)2(g) H H1 1 2H2H2(g)2(g)+O+O2(g)2(g)=2H=2H2 2O O(1)(1) H H2 2 S S(s)(s)+O+O2(g)2(g)=SO=SO2(g)2(g) H H2 2 C CC C(s)(s)+1/2O+1/2O2(g)2(g)=CO=CO(g)(g) H H

14、1 1 D HD H2(g)2(g)+Cl+Cl2(g)2(g)=2HCl=2HCl(g)(g) H H1 1 C C(s)(s)+O+O2(g)2(g)=CO=CO2(g)2(g) H H2 2 1/2H1/2H2(g)2(g)+ 1/2Cl+ 1/2Cl2(g)2(g)= HCl= HCl(g)(g) H H2 2E CaCOE CaCO3(s)3(s)=CaO=CaO(s)(s)+CO+CO2(g) 2(g) H H1 1 4NH 4NH3(g)3(g)+5O+5O2(g)2(g)=4NO=4NO(g)(g)+6H+6H2 2O O(g) (g) H H2 2反应中各物质的聚集状态反应中

15、各物质的聚集状态; ;HH有正负之分有正负之分, ,比较时要连同比较时要连同“+”“-”“+”“-”一起比较一起比较, ,类似数学中类似数学中 的正、负数大小的比较的正、负数大小的比较; ;若只比较放出或吸收热量的多少若只比较放出或吸收热量的多少, ,则只比较数值的大小则只比较数值的大小, ,不考虑不考虑 正、负号。正、负号。C 例例9已知已知 （1）H2( g )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

16、 = c kJ/mol （4） 2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol则则a、b、c、d的关系正确的是（的关系正确的是（ ）。）。 A acd0 C 2a=b0 BC (8)已知已知723K时，时，2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-Q(Q0)在相同条件在相同条件下下, ,向一密闭容器中通入向一密闭容器中通入2molSO2molSO2 2和和1molO1molO2 2 , ,达到平衡时放出热量为达到平衡时放出热量为Q Q1 1; ;向另一体积相同的密闭向另一体积相同的密闭容器中通入容器中通入1molSO1molSO2 2和和0.5mol

17、O0.5molO2 2 , ,达到平衡时达到平衡时放出热量为放出热量为Q Q2 2，则则Q Q1 1 Q Q2 2 Q Q3 3满足的关系是（满足的关系是（ ） A Q A Q2 2=Q=Q1 1/2 B Q/2 B Q2 2QQ1 1/2 C Q/2 C Q2 2QQ1 1Q D Q=QQQ2 2三三 中和反应的反应热与燃烧热中和反应的反应热与燃烧热在在101kPa101kPa时，时，1mol 1mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出放出的热量。的热量。燃烧程度燃烧程度产物要求产物要求研究条件研究条件 （常温常压）（常温常压）C-C-COCO2(g)2(

18、g) H-H-H H2 2O O(l)(l)S-S-SOSO2(g)2(g) P-P-P P2 2O O5(s)5(s)（常温常压状态）（常温常压状态）可燃物的量可燃物的量类别类别燃烧热燃烧热 QkJ/mol H= - QkJ/molQ Q放放= =n n（可燃物（可燃物) )x x H H方程式计算方程式计算1 1定义定义：2 表示：表示：3 意义：意义： 4 计算计算： 一一燃燃烧烧热热H2(g)+1/2O2(g)H2O(l) H-285.8kJ/molB 例例10 10 2525、101kPa101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是是39

19、3.5kJ/mol393.5kJ/mol、285.8kJ/mol285.8kJ/mol、890.3kJ/mol890.3kJ/mol、2800kJ/mol2800kJ/mol，则下，则下列热化学方程式正确的是（列热化学方程式正确的是（ ）A CA C(s)(s)+ +1/2O1/2O2(g)2(g)COCO(g)(g) H H- -393.5kJ/mol393.5kJ/molB 2HB 2H2(g)2(g)+ +O O2(g)2(g)2H2H2 2O O(g)(g) H H+ +571.6kJ/mol571.6kJ/molC CHC CH4(g)4(g)+ +2O2O2(g)2(g)COCO2

20、(g)2(g)+ +2H2H2 2O O(g)(g) H H- -890.3kJ/mol890.3kJ/molD 1/2CD 1/2C6 6H H1212O O6(s)6(s)+ +3O3O2(g)2(g)3CO3CO2(g)2(g)+ +3H3H2 2O O(l) (l) H H- -1400kJ/mol1400kJ/mol1 1定义定义：2 表示：表示：3 意义：意义： 4 计算计算： 二二中中和和热热在稀溶液中在稀溶液中, , 酸与碱发生中和反应酸与碱发生中和反应, , 生成生成1molH1molH2 2O O时时放出放出的热量的热量研究对象研究对象恒量标准恒量标准( (与酸碱量多少无关

21、与酸碱量多少无关) )中和热中和热 57.3kJ/molH= - 57.3kJ/mol强酸与强碱反应的中和热都相同，均约为强酸与强碱反应的中和热都相同，均约为57.3 kJ/mol57.3 kJ/mol。 思考思考1 1：浓硫酸与浓硫酸与NaOHNaOH溶液溶液 NaOHNaOH体和稀盐酸体和稀盐酸 稀醋酸与稀稀醋酸与稀 氨水氨水 稀硫酸与氢氧化钡溶液的中和热和稀硫酸与氢氧化钡溶液的中和热和H H是多少？（与是多少？（与57.3 57.3 KJ/molKJ/mol比较）比较） H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H= - 57.3kJ/mol1/2H2SO4(aq)+NaOH-(aq)

22、=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l) H= - 57.3kJ/mol 例例1111: : 已知反应：已知反应：101kPa101kPa时，时，2C2C(s)(s)+ +O O2(g)2(g)2CO2CO（g g） H H- -221kJ/mol221kJ/mol稀溶液中，稀溶液中，H H(aq)(aq)+ +OHOH- -(aq)(aq)H H2 2O O(1) (1) H H- -57.3kJ/mol57.3kJ/mol下列结论正确的是（下列结论正确的是（ ）A A 碳的燃烧热大于碳的燃烧热大于110.5kJ/mol B 110.5kJ/mol B 的反应热为的反应热为221kJ/mo

23、l221kJ/molC C 稀硫酸与稀稀硫酸与稀NaOHNaOH溶液反应的中和热为溶液反应的中和热为- -57.3kJ/mol57.3kJ/molD D 稀醋酸与稀稀醋酸与稀NaOHNaOH溶液反应生成溶液反应生成1mol1mol水，放出水，放出57.3kJ57.3kJ热量热量A 例例1212：写出下列反应的热化学方程式：写出下列反应的热化学方程式：1.00L0.10mol/LH1.00L0.10mol/LH2 2SOSO4 4溶液与足量稀的氢氧化钠溶液反应放溶液与足量稀的氢氧化钠溶液反应放11.4611.46kJkJ的热量。的热量。3.23.2g g甲醇完全燃烧恢复到常温下放出甲醇完全燃烧恢

24、复到常温下放出68.0368.03kJkJ的热量。的热量。 例例1313：已知已知25101kPa25101kPa下下, ,石墨金刚石燃烧的热化学方程式分别为石墨金刚石燃烧的热化学方程式分别为C C( (石墨石墨) ) + O + O2(g)2(g) = CO = CO2(g) 2(g) H = -393.51kJ H = -393.51kJ. .mol-1mol-1C C( (金刚石金刚石) ) + O + O2(g)2(g) = CO = CO2(g)2(g) H = -395.41kJ H = -395.41kJ. .mol-1mol-1据此判断据此判断: :由石墨制备金刚石是由石墨制备

25、金刚石是_反应；石墨的能量比金刚石的反应；石墨的能量比金刚石的_. .化学反应不管是化学反应不管是一步一步完成还是分完成还是分几步几步完成，完成，其反应热总是相同的。其反应热总是相同的。四四 盖斯定律盖斯定律 BHACH1H2DH3=H1+H2+H2H即化学反应的反应热（即化学反应的反应热（H）只与反应体系的只与反应体系的始态和终态始态和终态有关，而与反应的途径无关。有关，而与反应的途径无关。1 1定义定义 可间接求算某反应的反应热。可间接求算某反应的反应热。2 2应用：应用：叠加叠加对比对比计算计算3 3计算方法：计算方法： 例例1414氨是最重要的化工产品之一。合成氨用的氢气可以甲烷为氨是

26、最重要的化工产品之一。合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示，则原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示，则CHCH4(g)4(g)与与H H2 2O O(g)(g)反反应生成应生成COCO(g)(g)和和H H2(g)2(g)的热化学方程式为的热化学方程式为_。 例例15 已知下列反应的热化学方程式已知下列反应的热化学方程式: :6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l) H12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H2 C(s)+O2(g)=CO2(g) H3则反应则反应4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)+1

27、0H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的的H为为_12H12H3 3+5H+5H2 2-2H-2H1 1实验实验 中和热的测定中和热的测定一一 实验原理实验原理 二二 实验步骤实验步骤1 1 保温装置的装备。保温装置的装备。2 2 量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度。量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度。3 3 另取另取一量筒量取一量筒量取NaOHNaOH溶液并测其温度。溶液并测其温度。环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒温度计温度计HH(m(m酸酸m m碱碱)c(t)c(t终终t t始始)/n)/nc c4.18Jg4.18Jg1 11 14.184.1810103 3kJgkJg1 11 1n n为生成为

28、生成H H2 2O O的物质的量的物质的量 根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化，计算出生根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温度的变化，计算出生1molH1molH2 2O O放出的热量。放出的热量。5 5 重复实验两次，取测量所得数据的平均值进行计算。重复实验两次，取测量所得数据的平均值进行计算。 4 4 将量筒中将量筒中NaOHNaOH溶液倒入盛盐酸的小烧杯中，用玻璃棒轻轻搅动溶液倒入盛盐酸的小烧杯中，用玻璃棒轻轻搅动溶液，记录混合溶液的溶液，记录混合溶液的最高温度最高温度。思考思考2 2：( (1 1) )装置的隔热效果一定要好原因。装置的隔热效果一定要好原因。 ( (2 2) )溶液浓

29、度的配制须准确（浓度宜小不宜大），且溶液浓度的配制须准确（浓度宜小不宜大），且NaOHNaOH溶液溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度且一次性加完原因。的浓度须稍大于盐酸的浓度且一次性加完原因。 ( (3 3) )测量搅拌后最高温度及溶液体积时应尽可能读准原因。测量搅拌后最高温度及溶液体积时应尽可能读准原因。( (5 5) )实验操作时动作要快原因。实验操作时动作要快原因。( (6 6) )不宜用弱酸、弱碱来测定中和热原因。不宜用弱酸、弱碱来测定中和热原因。实验操作实验操作原因原因中和热中和热 误差误差 H H未盖泡沫塑料板未盖泡沫塑料板铁或铜质环形搅拌棒铁或铜质环形搅拌棒用醋酸代替盐酸用醋酸代替盐酸用浓硫酸代替盐酸用浓硫酸代替盐酸四四 误差分析误差分析热量损失热量损失反应不充分，放热少反应不充分，放热少醋酸电离吸热醋酸电离吸热浓硫酸溶于水放热浓硫酸溶于水放热偏小偏小偏小偏小偏小偏小偏大偏大偏大偏大偏大偏大偏大偏大偏小偏小盐酸溶液与氢氧化钠溶盐酸溶液与氢氧化钠溶液等物质的量混合液等物质的量混合热量损失热量损失偏小偏小偏大偏大(4)不能用不能用铁或铜质环形搅拌棒原因。铁或铜质环形搅拌棒原因。三三 计算计算