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1、化学反应与能量的变化最新第1页，本讲稿共61页第2页，本讲稿共61页引 言我们知道：一个化学反应过程中，我们知道：一个化学反应过程中，除了生成了新物质外，还有除了生成了新物质外，还有能量变化能量变化热能热能电能电能光能光能第3页，本讲稿共61页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那么化学反应中能量到底怎样变化第4页，本讲稿共61页问题：问题：化学反应过程中为什么会有能量的化学反应过程中为什么会有能量的变化？（用学过的知识回答）变化？（用学过的知识回答）一、反应热 焓变第5页，本讲稿共61页氢
2、原子和氢原子分开时，化学键怎么变？能量怎么变化？（多/少）从哪来？到哪去？稳定性怎样变化？化学键的变化与能量的变化有什么关系？回忆 第6页，本讲稿共61页回忆氢原子和氢原子靠近时，化学键怎么变？能量怎么变化？多了？少了？从哪来？到哪去？化学键的变化与能量的变化有什么关系？第7页，本讲稿共61页思考H2O（l）H2O（g）物质的变化常伴随着能量变化物质的变化常伴随着能量变化结论结论液态水变成气态水时，能量是如何变化的？能否从微观角度解释能量变化的原因？第8页，本讲稿共61页化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成物的分子的过程。旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放
3、出能量。而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化。化学反应中能量产生的原因：第9页，本讲稿共61页键能：断开1mol某化学键所需要的能量或形成断开1mol某化学键所放出的能量。第10页，本讲稿共61页观察下列示意图：你你发发现现了了吗吗？试计算：吸收的能量和放出的能量相试计算：吸收的能量和放出的能量相等吗？能量差到哪里去了？等吗？能量差到哪里去了？第11页，本讲稿共61页实验测得1mol H2与1mol Cl2反应生成2mol HCl时放出184.6kJ的热量，从微观角度应如何解释？679kJ
4、862kJ吸收总能量放出总能量第12页，本讲稿共61页反应热的计算：H=679kJ/mol 862kJ/mol=183kJ/mol第13页，本讲稿共61页1、定义：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做做反应热反应热，又称为，又称为“焓变焓变”。2、符号：、符号：H3、单位：、单位：KJ/mol第14页，本讲稿共61页（1）反应）反应体系体系的能量的能量降低降低（即放热反应）（即放热反应），则，则H为为“”；（2）反应）反应体系体系的能量的能量升高升高（即吸热反应）（即吸热反应）
5、，则，则H为为“”；即：即：当当H为为“”（H0）时，为吸热反应）时，为吸热反应4、规定：第15页，本讲稿共61页通过此图大家还能发现这反应热，通过此图大家还能发现这反应热，H有什么规律有什么规律？第16页，本讲稿共61页我们可以发现：其实HE（生成物生成物的总能量）的总能量）E（反应物反应物的总能量）的总能量）HE（反应物反应物分子化学键断裂时分子化学键断裂时所吸收所吸收的总能量）的总能量）E（生成物生成物分子化学键形成时分子化学键形成时所释放所释放的总能量）的总能量）我们认识了反应热，那么我们认识了反应热，那么怎样书写怎样书写表示化学反应热的化学方程式？表示化学反应热的化学方程式？第17页
6、，本讲稿共61页例例 1：1molC与与1molH2O(g)反应失成反应失成lmol CO(g)和和1mol H2(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ的热的热量，该反应的反应热为量，该反应的反应热为H=_ kJ/mol。例例 2：拆开：拆开 lmol HH键键、lmol NH键键、l molNN键键分分别别需要的能量是需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则则1mol N2生成生成NH3的反的反应热为应热为，1mol H2生成生成NH3的反的反应热为应热为。131.5-92KJ/mol-30.6KJ/mol第18页，本讲稿共61页二、学会热化学方程式的书写什么是什么是热化学方程式
7、？热化学方程式？表示参加反应表示参加反应物质的量物质的量和和反应热反应热的的关系关系的化学方程式，叫做的化学方程式，叫做热化学方程式热化学方程式请看以下请看以下两个例子两个例子，再思考！，再思考！问题：问题：第19页，本讲稿共61页第20页，本讲稿共61页热化学方程式不仅表明了化学反应热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。中的能量变化。意义：第21页，本讲稿共61页通过以上两个例子，说明一下热化学方程式与一般的化学方程式的书写有什么不同？（1）书写热化学方程式要）书写热化学方程式要注明反应注明反应的温度和压强的温度和压强，（，（
8、为什么？为什么？）而常）而常温、常压可以不注明，即不注明则温、常压可以不注明，即不注明则是常温、常压。是常温、常压。第22页，本讲稿共61页（2）标出了）标出了反应物与生成物的状反应物与生成物的状态态：固体固体s，液体，液体l，气体，气体g；（为什么为什么要标出？）要标出？）（3）写出了反应热，还注明了）写出了反应热，还注明了“”，“”（4）方程式中的）方程式中的计量系数计量系数可以是可以是整整数数也可以是也可以是分数分数。第23页，本讲稿共61页问题：反应物和生成物前的反应物和生成物前的系数系数它它代表了什么代表了什么？在方程式中在方程式中H它表示了它表示了什么意义什么意义？H它的它的值与什
9、么有关系值与什么有关系？第24页，本讲稿共61页热化学方程式中各物质前的热化学方程式中各物质前的化学计量数不化学计量数不表示表示分子个数分子个数，表示对应，表示对应物质的物质的量物质的物质的量。H（kJ/mol）它表示）它表示每摩尔反应每摩尔反应所放出的所放出的热量热量，H它的值与方程式中的计量系数它的值与方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当有关，即对于相同的反应，当化学计量数化学计量数不同时不同时，其，其H不同不同。第25页，本讲稿共61页例 题1、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)+Cl
10、2(g)=2HCl(g)H=-184.6KJ/mol第26页，本讲稿共61页而这些书写也是对的第27页，本讲稿共61页写出下列反应的热化学方程式1、1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO(g)，需吸收68kJ的热量；2、2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出314kJ热量；第28页，本讲稿共61页3、1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。4、4g CO在氧气中燃烧生成在氧气中燃烧生成CO2，放，放出出 9.6kJ热量，写出热量，写出CO燃烧的热化学燃烧的热化学方程式。方程式。第29页，本讲稿共61页5、已知、已知 (1)H2(
11、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=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 C第30页，本讲稿共61页6、在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：、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)+2H2O(l);H=890 kJ/mol
12、由由1mol 氢气和氢气和2mol甲烷组成的混合气体在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。上述条件下完全燃烧时放出的热量为多少。2066KJ第31页，本讲稿共61页 7.在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6 kJ/mol C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-2220 kJ/mol 5mol 氢气氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ，则，则氢气和甲烷的体积比为氢气和甲烷的体积比为 A、1:3 B、3:1
13、 C、1:4 D、1:1第32页，本讲稿共61页解解：设：设H2、C3H8的物质的量分别为的物质的量分别为x，y答：氢气和丙烷的体积比为答：氢气和丙烷的体积比为 3：1x+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 moly=1.25 mol第33页，本讲稿共61页实践活动中和反应反应热的测定中和热：稀的强酸与强碱发生中和生成1mol液态H2O时所放出的热量。第34页，本讲稿共61页本节课，我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论
14、回答。第35页，本讲稿共61页Q=m c t Q：中和反应放出的热量。：中和反应放出的热量。m：反应混合液的质量。：反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。：反应混合液的比热容。t：反应前后溶液温度的差值。：反应前后溶液温度的差值。我们如何得到上述数据呢？第36页，本讲稿共61页m的质量为所用酸、碱的质量和，测的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；出参加反应的酸、碱质量相加即可；c 需要查阅，需要查阅，t可用温度计测出反应可用温度计测出反应前后的温度相减得到。前后的温度相减得到。问酸、碱反应时，我们用的是它的稀问酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到
15、？溶液，它们的质量应怎样得到？量出它们的体积，再乘以它们的密度量出它们的体积，再乘以它们的密度即可即可第37页，本讲稿共61页Q=（V酸酸酸酸V碱碱碱碱）c（t2t1）本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积本实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为均为50 mL，它，它 们的浓度分别为们的浓度分别为0.50 mol/L和和0.55 mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为度均为1 g/cm3，且中和后所得溶液的比热，且中和后所得溶液的比热容为容为 4.18 J/（g)第38页，本讲稿共6
16、1页已知已知 V酸酸=V碱碱=50 mL。c酸酸=0.50 mol/L c碱碱=0.55 mol/L。酸酸=碱碱=1 g/cm3 c=4.18 J/（g）请把以上数据代入式请把以上数据代入式,得出得出Q的表示式。其的表示式。其中热量的单位用中热量的单位用kJ。得出结果。得出结果。Q=0.418（t2t1）kJ 思考：思考：式表示的是不是该反应的反应热式表示的是不是该反应的反应热？是中和热吗？为什么？是中和热吗？为什么？第39页，本讲稿共61页式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其的，中和反应放热，故其H为为“”。中和热。中和热是稀
17、的酸、碱中和生成是稀的酸、碱中和生成 1mol水的反应热，而水的反应热，而50 mL 0.50 mol/L的盐酸与的盐酸与50 mL 0.55 mol/L 氢氢氧化钠反应后生成的水只有氧化钠反应后生成的水只有0.025 mol，故，故式表示的也不是中和热。式表示的也不是中和热。问题该反应的中和热应怎样表示呢？问题该反应的中和热应怎样表示呢？H=0.418(t2t1)0.025KJ/mol第40页，本讲稿共61页实验步骤：1.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。中和热的测定然后再在大、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
18、板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。第41页，本讲稿共61页大、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？对此装置，你有何更好的建议？第42页，本讲稿共61页答案：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。第43页，本讲稿共61页2.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。温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的温度计上的酸
19、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？溶液能否倒入小烧杯？为什么？第44页，本讲稿共61页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。第45页，本讲稿共61页3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。第46页，本讲稿共61页4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合
20、溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。第47页，本讲稿共61页实验中所用实验中所用HCl和和NaOH的物质的量比为何的物质的量比为何不是不是1 1而是而是NaOH过量？若用过量？若用HCl过量行过量行吗？吗？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？第48页，本讲稿共61页因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量，亦可。第49页，本讲稿共61页5.重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。第50页，本讲
21、稿共61页议一议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。可能的原因有：1.量取溶液的体积有误差（测量结果是按50 mL的酸、碱进行计算，若实际量取时，多于50 mL或小于50 mL都会造成误差）2.温度计的读数有误。第51页，本讲稿共61页3.实验过程中有液体洒在外面。4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差。5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差。6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。第52页，本讲稿共61页实验原理：实验原理：Q=cmt Q:中和反应放出的热量。中和反应放出的热量。m:反应混合液的质量。
22、反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。：反应混合液的比热容。t：反应前后溶液温度的差值。：反应前后溶液温度的差值。Q=（V酸酸酸酸V碱碱碱）碱）c（t2t1）实验名称中和反应 反应热的测定第53页，本讲稿共61页V酸酸=V碱碱=50 mL。c酸酸=0.50 mol/L c碱碱=0.55 mol/L酸酸=碱碱=1 g/cm3c=4.18 J/（g）Q=0.418（t2t1）kJ实验步骤实验步骤误差分析误差分析H=0.418(t2t1)0.025KJ/mol第54页，本讲稿共61页实验目的：测定强酸与强碱反应的反应热学习重点：中和反应反应热的测定原理和方法第55页，本讲稿共61页实验用品大烧杯
23、（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溶液第56页，本讲稿共61页1.我们利用什么原理来测定酸、碱反应的反应热（也称中和热）呢？2.中和热与反应热是否相同？它们之间有什么区别和联系？不同；它们都是指化学反应放出的能量，但不同；它们都是指化学反应放出的能量，但中和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反中和热仅指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成应而生成1mol水时的反应热。任何一个化学反水时的反应热。任何一个化学反应发生所放出的热量都叫
24、反应热，但却不一定应发生所放出的热量都叫反应热，但却不一定是中和热。是中和热。问题第57页，本讲稿共61页讨论下列问题：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）？第58页，本讲稿共61页答案：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）。第59页，本讲稿共61页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注意：中和热是理想状态下H+和和OH反应的反应热，其反应中不反应的反应热，其反应中不能生成气体或沉淀。能生成气体或沉淀。第60页，本讲稿共61页第61页，本讲稿共61页