高二化學反應與能量變化

.,化學反應中的能量變化,.,活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞的分子,活化能:活化分子所多出的那部分能量,E1:反應的活化能;E2:活化分子變成生成物分子放出的能量,E2-E1:反應熱,.,我們知道：一個化學反應過程中，除了生成新物質(zhì)外，還有,能量變化,熱能,電能,光能,.,思考,1、你所知道的化學反應中有哪些是放熱反應？,2、你所知道的化學反應中有哪些是吸熱反應？,思考,燃料的燃燒,中和反應,活潑金屬與酸、堿,大多數(shù)化合反應,大多數(shù)分解反應,C+CO2,H2+CuO,C+H2O,Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl,CaCO3高溫分解,.,為什么有的反應會放出熱量有的需要吸收熱量呢？,一個確定的化學反應在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，取決于。,反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。,問題探究一,.,生成物,反應過程中能量變化曲線圖：,生成物,.,反應物的能量之和E反,生成物的能量之和E生,（1）若E反E生，,（2）若E反E生，,(2)若E反0或者值為“+”放熱反應:H0C、2a=b0,C,.,3、氫氣在氧氣中燃燒產(chǎn)生藍色火焰，已知破壞1molHH鍵消耗的能量為Q1kJ，破壞1molO、O鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molHO鍵釋放的能量為Q3kJ。下列關(guān)系式中正確的是（）A.2Q1+Q24Q3B.2Q1+Q24Q3C.Q1+Q24Q3B.2Q1+Q20C、2a=b0,C,.,實踐活動中和反應反應熱的測定,.,實驗目的測定強酸與強堿反應的反應熱,學習重點中和反應反應熱的測定原理和方法。,實驗用品大燒杯（500mL）、小燒杯（100mL）溫度計、量筒（50mL）兩個、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個小孔）、環(huán)形玻璃攪拌棒。0.50mol/L鹽酸、0.55mol/LNaOH溶液,.,實驗原理：,.,(4)實驗步驟：,1.組裝量熱器在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如上圖所示。,.,用一個量筒最取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計測量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計上的酸用水沖洗干凈。,2藥品取用,用另一個量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入下表。,.,把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計（注意不要灑到外面）。立即蓋上蓋板,用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動溶液，并準確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。,3酸堿混合,4數(shù)據(jù)處理,5重復以上實驗兩次,.,實驗步驟：閱讀P4-5并回答問題,1.,中和熱的測定,大、小燒杯放置時，為何要使兩杯口相平？填碎紙條的作用是什么？對此裝置，你有何更好的建議？,2.溫度計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？,.,答案：1.兩杯口相平，可使蓋板把杯口盡量蓋嚴，從而減少熱量損失；填碎紙條的作用是為了達到保溫隔熱、減少實驗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）會使實驗結(jié)果更準確。,2、因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度計上的酸會和堿發(fā)生中和反應而放熱使溫度計測量堿的溫度不準確，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總?cè)芤旱馁|(zhì)量增加，而導致實驗結(jié)果誤差。,.,問題探究,4、判斷下列實驗操作對中和熱測定的數(shù)值有如何影響？填變大變小或者不變。,大燒杯上沒有蓋硬紙板用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行實驗用相同濃度和體積的醋酸代替稀鹽酸溶液進行實驗實驗中改用60mL0.50mol/L鹽酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液進行實驗,變小,變小,變小,不變,.,1、為了減小誤差。某同學在實驗中兩次測定中和熱。第一次是用50mL0.50mol/L的鹽酸和50mL0.50mol/L氫氧化鈉，第二次是用100mL0.50mol/L的鹽酸和100mL0.50mol/L的NaOH溶液。請你預測該同學兩次測得的中和熱結(jié)果（相等或者不相等）。,概念辨析,相等,.,概念辨析,2、若將1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、濃硫酸、稀硝酸，恰好完全反應時的熱效應分別為H1、H2、H3；則三者的大小關(guān)系為。,H1H3H2,.,議一議如果你所測得的數(shù)據(jù)不是57.3kJ/mol，分析產(chǎn)生誤差的原因可能有哪些？,可能的原因有：1.量取溶液的體積有誤差（測量結(jié)果是按50mL的酸、堿進行計算，若實際量取時，多于50mL或小于50mL都會造成誤差）2.溫度計的讀數(shù)有誤。3.實驗過程中有液體灑在外面。4.混合酸、堿溶液時，動作緩慢，導致實驗誤差。5.隔熱裝置不到位，致使實驗過程中熱量損失而導致誤差。6.測了酸后的溫度計未用水清洗而便立即去測堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。,.,討論下列問題,1.本實驗中若把50mL0.50mol/L的鹽酸改為50mL0.50mol/L醋酸，所測結(jié)果是否會有所變化？為什么？答案：1.會有所變化。因為醋酸為弱電解質(zhì)，其電離時要吸熱，故將使測得結(jié)果偏小。2.若改用100mL0.50mol/L的鹽酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所測中和熱的數(shù)值是否約為本實驗結(jié)果的二倍（假定各步操作沒有失誤）？,2.否。因中和熱是指酸與堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時放出的熱量，其數(shù)值與反應物的量的多少無關(guān)，故所測結(jié)果應基本和本次實驗結(jié)果相同（若所有操作都準確無誤，且無熱量損失，則二者結(jié)果相同）。,.,練習50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液在圖示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}：（1）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是。（2）燒杯間填滿碎紙條的作用是。（3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值（填“偏大”“偏小”“無影響”）（4）實驗中改用60mL0.50mol/L鹽酸跟50mL0.55mol/LNaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量（填“相等”“不相等”），所求中和熱（填“相等”“不相等”），簡述理由：。（5）用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會；用50mL0.50mol/LNaOH溶液進行上述實驗，測得的中和熱的數(shù)值會。（均填“偏大”“偏小”“無影響”）,環(huán)形玻璃攪拌棒,減少實驗過程中的熱量損失,偏小,不等,相等,因為中和熱是指酸跟堿發(fā)生中和反應生成1molH2O所放出的熱量，與酸堿的用量無關(guān),偏小,偏小,.,討論：是不是任一反應的反應熱均能直接測出?,如何測出這個反應的反應熱：C(s)+1/2O2(g)=CO(g)；H1=?,CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H2=-283.0kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H3=-393.5kJ/mol,+=,則H1+H2=H3H1=H3-H2=-393.5kJ/mol+283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol,應用了什么規(guī)律？,.,蓋斯定律？,不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。化學反應的焓變（H）只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)。,.,.,如何理解蓋斯定律？,H、H1、H2之間有何關(guān)系？,H=H1+H2,B,H,.,某次發(fā)射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃燒，生成N2、液態(tài)H2O。已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H1=+67.2kJ/molN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)H2=-534kJ/mol假如都在相同狀態(tài)下，請寫出發(fā)射火箭反應的熱化學方程式。,2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)H=-1135.2kJ/mol,例題,.,例題,已知：C(s)+O2(g)CO2(g)H1=393.5kJ/molCO(g)+1/2O2(g)CO2(g)H2=283.0kJ/mol求：C(s)+1/2O2(g)CO(g)的H3=。,110.5kJ/mol,.,已知：H2(g)+1/2O2(g)H2O(g);H1=241.8kJ/molH2(g)+1/2O2(g)H2O(l);H2=285.8kJ/molH2O(l)H2O(g);則H1、H2、H3的關(guān)系。,H1=H2+H3,課堂練習,H3=+44.0kJ/mol,.,已知：金剛石、石墨的熱化學方程式：C(s，金剛石)+O2(g)CO2(g)H=395.4kJ/molC(s，石墨)+O2(g)CO2(g)H=393.5kJ/mol則石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的反應熱H=，兩物質(zhì)中較為穩(wěn)定。,+1.9kJ/mol,石墨,課堂練習,.,能源的充分利用,.,一、標準燃燒熱,1、定義：在101kPa時，lmol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時的反應熱.,熱值,定義：在101kPa時，lg物質(zhì)完全燃燒的反應熱.,.,2、注意：燃燒的條件是在101kPa；可燃物以1mol作為標準，因此書寫熱化學方程式時，其它物質(zhì)的化學計量數(shù)可用分數(shù)表示；物質(zhì)燃燒都是放熱反應，所以表達物質(zhì)燃燒時的H均為負值；燃燒要完全，如H2S的標準燃燒熱是指生成SO2，而不是生成S的不完全燃燒；生成的產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物，C的標準燃燒熱是指生成CO2，而不是CO；H2的標準燃燒熱是指生成H2O(l)，而不是H2O(g)。如：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);H=285.8kJ/mol,.,【思考】燃燒放出的熱量與標準燃燒熱有什么不同？,答：燃燒放出的熱量與物質(zhì)的多少有關(guān)，燃燒的物質(zhì)越多，放出的熱量就越多，而標準燃燒熱規(guī)定是1mol的可燃物；研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產(chǎn)物的形態(tài)，而研究標準燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物。所以，不同量的同一物質(zhì)完全燃燒，放出的熱量可能不同，但標準燃燒熱是一定的。,.,概念辨析：,1.下列各組物質(zhì)的標準燃燒熱相等的是：（）A.碳和一氧化碳B.1mol碳和2mol碳C.1mol乙炔和2mol碳D.淀粉和纖維素,B,285.8kJ/mol,.,297kJmol-1,S(s)O2(g)SO2(g)；H297kJmol-1,、有關(guān)標準燃燒熱的計算,例：10g硫磺在氧氣中完全燃燒生成氣態(tài)SO2，放出的熱量能使500gH2O溫度由18升至62.4，則硫磺的標準燃燒熱為，熱化學方程式為。（已知每克水溫度每升高1所需熱量為4.18J）,.,4、研究物質(zhì)標準燃燒熱的意義了解化學反應完成時產(chǎn)生熱量的多少，以便更好地控制反應條件，充分利用能源。,.,5、小結(jié)：標準燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系,1mol反應物完全燃燒時放出的熱量；不同反應物，標準燃燒熱不同。,生成1mol水時放出的熱量；強酸與強堿的中和熱都約為57.3kJ/mol。,放熱反應,H0；單位：kJ/mol,1mol可燃物,生成1mol水,.,二、使用化石燃料的利弊及新能源的開發(fā),思考下列問題：1、世界上最重要的化石燃料有哪些？有何優(yōu)點？2、廣義講，哪些物質(zhì)可稱為燃料？3、從資源蘊藏、開采、運輸、資源綜合利用以及環(huán)境保護等方面探討煤作燃料的利弊。4、我國能源利用現(xiàn)狀？如何調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的方向？5、新能源的特點？哪些是認為最有希望的新能源？,.,1、世界上最重要的化石燃料：煤（主要成分C）、石油（主要為烴的混合物，其中重要產(chǎn)物汽油的主要成分為辛烷C8H18）、天然氣（主要成分甲烷）。優(yōu)點：燃燒熱都很高。2、廣義講，能夠發(fā)生燃燒，反應放出熱量的物質(zhì)都可稱為燃料。3、煤作燃料的利弊從化學的角度，煤的燃燒熱雖高，但燃燒反應速率慢，熱量利用率低；且煤是重要的化工原料，把煤作燃料燒掉不僅會產(chǎn)生SO2等有害氣體和煙塵，而且浪費資源。,.,從資源、環(huán)境的角度，煤是我國儲量最多的能源資源，應充分利用。但煤的形成需經(jīng)數(shù)億年的時間，屬于不可再生能源，且大量開采雖成本較低，但存在造成地面塌陷及瓦斯爆炸等隱患。煤的直接燃燒是一種低效的利用，且對環(huán)境會造成污染。從綜合經(jīng)濟效益角度，通過清潔煤技術(shù)，如煤的液化和氣化，及實行煙氣凈化脫硫等，減少燃燒煤的對環(huán)境的污染，提高煤燃燒的熱利用率。4、我國是少數(shù)以煤為主要能源的國家，且煤燃燒的熱利用率較低。,.,我國調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的方向：一方面，要提高煤燃燒的熱利用率；另一方面，降低煤在能源結(jié)構(gòu)中的比率，節(jié)約油氣資源，加快開發(fā)水電、核電和新能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。,5、新能源的特點：資源豐富，可再生，對環(huán)境無污染或很少污染。最有希望的新能源：太陽能、燃料電池、風能和氫能等。,.,練習：1、在一定條件下，CO和CH4燃燒的熱化學方程式分別為：由1molCO和3molCH4組成的混合氣在上述條件下充分燃燒時，釋放的熱量為（）A2912kJB2953kJC3236kJD3867kJ,B,；H=566kJ/mol,；H=890kJ/mol,.,H2(g)=2H(g)H+Q11/2O2(g)=O(g)H+Q22H(g)+O(g)=H2O(g)H-Q3H2O(g)=H2O(l)H-Q4H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H-Q5試指出Q5與Q1、Q2、Q3、Q4的關(guān)系。,2、已知下列反應：,.,