化学 2 化学反应与能量转化 2.2.1 化学反应中的热量变化 苏教版必修2 .ppt

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1、 专题专题2 2 化学反应与能量转化化学反应与能量转化第二单元 化学反应中的热量 化学反应中的热量变化在化学反应中除了有物质的变化外，在化学反应中除了有物质的变化外，还伴随着能量的变化还伴随着能量的变化有的反应需吸收能量：有的反应需吸收能量：如热能、光能、电能如热能、光能、电能 化学能化学能有的反应需放出能量：有的反应需放出能量：如化学能如化学能 热能、光能、电能热能、光能、电能请举例加以说明请举例加以说明庆典时的烟火火苗植物的光合作用荧火虫光能转化为化学能光能转化为化学能：绿色植物的光合作用是存在于地球最普遍的化学绿色植物的光合作用是存在于地球最普遍的化学变化变化C6H12O6+6O2 6C

2、O2+6H2O动物呼吸作用动物呼吸作用释放能量释放能量光合作用光合作用叶绿素叶绿素储存能量储存能量6CO2+6H2O C6H12O6+6O2化学能转化为其他能：化学能转化为其他能：夜晚能发出荧光虫：萤火虫夜晚能发出荧光虫：萤火虫能放电的鱼：电鳗能放电的鱼：电鳗 图图2-3给给出了几种常出了几种常见化学反应见化学反应实例，请说实例，请说出能量转化出能量转化的方式。的方式。化学反应化学反应能量转化方式能量转化方式镁条的燃烧镁条的燃烧石油气的燃烧石油气的燃烧 闪电时产生氮氧化物闪电时产生氮氧化物原电池放电原电池放电 高温冶炼铁高温冶炼铁化学能转化为光能和热能化学能转化为光能和热能化学能转化为光能和热

3、能化学能转化为光能和热能化学能转化为电能化学能转化为电能电能转化为化学能电能转化为化学能热能转化为化学能热能转化为化学能归纳总结：归纳总结：镁条的燃烧镁条的燃烧闪电时产生氮氧化物闪电时产生氮氧化物一、化学反应中的热量转化一、化学反应中的热量转化1 1化学反应中能量变化形式的多样性：化学反应中能量变化形式的多样性：有的反应需吸收能量：有的反应需吸收能量：如热能、光能、电能如热能、光能、电能 化学能化学能有的反应需放出能量：有的反应需放出能量：如化学能如化学能 热能、光能、电能热能、光能、电能许多化学反应的能量变化主要表现为热量的许多化学反应的能量变化主要表现为热量的吸收吸收或或放出放出。实验实验

4、1：向一支试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，：向一支试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，加入加入1mL2mol/L的盐酸，用手触摸试管外的盐酸，用手触摸试管外 壁，有什么感觉？壁，有什么感觉？实验实验2：在：在100mL小烧杯中加入小烧杯中加入20g经研细氢氧化钡经研细氢氧化钡 晶体，然后加入约晶体，然后加入约10g氯化铵，立即用氯化铵，立即用玻璃玻璃 棒搅拌棒搅拌，用手触摸烧杯外壁，有什么感觉？，用手触摸烧杯外壁，有什么感觉？从从热量变化热量变化角度看化学反应角度看化学反应活动与探究活动与探究实验实验1.镁条和盐酸反应镁条和盐酸反应现象现象:试管内有气泡产生试管内有气泡产生,镁条逐渐溶解镁条逐渐溶

5、解,试管试管外壁温度升高外壁温度升高.结论结论:该反应是放热反应该反应是放热反应.实验实验2:氢氧化钙和氯化铵反应氢氧化钙和氯化铵反应.现象现象:反应方程式反应方程式:结论结论:反应的混合物温度降低反应的混合物温度降低反应方程式反应方程式:Mg+2HCl=MgCl2+H22NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O该反应是吸热反应该反应是吸热反应化学反应化学反应根据热量根据热量变化情况变化情况放热反应放热反应吸热反应吸热反应放热反应：放出热量的化学反应。放热反应：放出热量的化学反应。吸热反应：吸收热量的化学反应。吸热反应：吸收热量的化学反应。一、化学反应中的热量转化一、化学反应

6、中的热量转化2 2吸热反应和放热反应：吸热反应和放热反应：判断下列变化是放热反应还是吸热反应：判断下列变化是放热反应还是吸热反应：1.1.镁条的燃烧镁条的燃烧2.2.浓硫酸的稀释浓硫酸的稀释3.3.高温下木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳高温下木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳4.4.氧化钙与水的反应氧化钙与水的反应5.5.高温煅烧石灰石高温煅烧石灰石6.NaOH 6.NaOH 和和 NHNH4 4ClCl的反应的反应交流与讨论常见的放热反应常见的放热反应放热放热反应反应酸碱中和：酸碱中和：HCl+NaOH=NaCl+H2O 含碳燃料燃烧的反应含碳燃料燃烧的反应：C+O2 CO2金属与酸或水反应：金属

7、与酸或水反应：Zn+2HCl=ZnCl2+H2大多数的化合反应：大多数的化合反应：CaO+H2O=Ca(OH)2【整理与归纳整理与归纳】易爆物质的爆炸反应易爆物质的爆炸反应;铝热反应铝热反应 此外此外浓硫酸浓硫酸的稀释、的稀释、氢氧化钠氢氧化钠的溶解、的溶解、氧氧化钙化钙的溶解等。的溶解等。常见的吸热反应常见的吸热反应吸热吸热反应反应大多数分解反应：大多数分解反应：Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2H H2 2、COCO、C C还原金属氧化物还原金属氧化物:CuO+H2CuH2O【整理与归纳整理与归纳】此外一些物质的溶解，如硝酸

8、铵溶解等此外一些物质的溶解，如硝酸铵溶解等.有人说，在加热条件下，进行的化学反应一定是有人说，在加热条件下，进行的化学反应一定是吸热反应；吸热反应一定要在加热条件下进行。吸热反应；吸热反应一定要在加热条件下进行。这些说法对吗？这些说法对吗？为什么有的反应放出热量，为什么有的反应放出热量，而有的反应吸收热量？而有的反应吸收热量？思考与讨论 用化学键的观点来分析化学反应的本质用化学键的观点来分析化学反应的本质过程是什么？过程是什么？光照光照以以 H2 +Cl2=2HCl为例为例,一个化学反应是一个化学反应是否为放热还是吸热取决于什么呢？否为放热还是吸热取决于什么呢？化学反应的实质是化学反应的实质是

9、 反应物分子内反应物分子内化学键的断裂化学键的断裂 与产物分子中与产物分子中化学键的形成化学键的形成先回顾一下先回顾一下使原子之间相结合的使原子之间相结合的强烈作用力强烈作用力。1、化学键化学键？2、从化学键的角度来看，化学反应、从化学键的角度来看，化学反应 的的实质实质是什么？是什么？ClClClCl:断开断开此键要吸收此键要吸收247KJ/mol247KJ/mol 形成形成此键要放出此键要放出247KJ/mol247KJ/molH HHH:断开断开此键要吸收此键要吸收436KJ/mol436KJ/mol 形成形成此键要放出此键要放出436KJ/mol436KJ/mol(25(25、101K

10、Pa)101KPa)H HClCl:断开断开此键要吸收此键要吸收431KJ/mol431KJ/mol 形成形成此键要放出此键要放出431KJ/mol431KJ/molH Cl ：Cl H H2 +Cl2 =2HClHH Cl ClHCl断断裂裂断断裂裂形形成成光照光照吸吸收收能能量量吸吸收收能能量量放放出出能能量量 一个化学反应的的过程，本质上就是一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学旧化学键断裂和新化学键形成键断裂和新化学键形成的过程。的过程。化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的是化学反应中能量变化的主要原因主要原因。吸收能量吸收能量放出能量：放出能量：吸热吸热反应；反

11、应；吸收能量吸收能量放出能量：放出能量：放热放热反应。反应。已知断开已知断开1molH2中的中的 H-H键需要键需要吸收吸收436.4kJ能量能量,断开断开1molCl2中的中的Cl-Cl键需要吸收键需要吸收242.7kJ能量能量,生成生成1molHCl中的中的H-Cl键放出键放出431.8kJ能能量量.试说明试说明H2 +Cl2=2HCl是吸热反是吸热反应还是放热反应应还是放热反应.【问题解决问题解决】E反应历程反应历程H2+Cl22H+2Cl2HCl E=kJ吸收吸收436.4 kJ(H2)吸收吸收242.7 kJ(Cl2)放出放出2431.8 kJ =863.6 kJ184.5(注注:1

12、mol H2和和1mol Cl2反应反应)放热反应的逆反应一定是吸热反应吗放热反应的逆反应一定是吸热反应吗?如如:2HCl=H2 +Cl2是吸热反应吗是吸热反应吗?E184.5反应历程反应历程H2+Cl22H+2Cl2HCl放出放出436.4 kJ(H2)放出放出242.7 kJ(Cl2)吸收吸收2431.8 kJ =863.6 kJ(注注:1mol H2和和1mol Cl2反应反应)E=kJ反应物的总能量反应物的总能量=生成物的总能量生成物的总能量+放出的热量放出的热量生成物的总能量生成物的总能量=反应物的总能量反应物的总能量+吸收的热量吸收的热量放热反应放热反应吸热反应吸热反应放放热热反反

13、应应吸吸热热反反应应反应物的总能量高反应物的总能量高生成物的总能量低生成物的总能量低生成物的总能量高生成物的总能量高反应物的总能量低反应物的总能量低化学反应的过程化学反应的过程,也可以看成是能量的也可以看成是能量的“释放释放”或或“贮存贮存”的过程。的过程。1 1、若、若E E反反 E E生生，2 2、若、若E E反反 E E生生，放出能量放出能量吸收能量吸收能量放热反应放热反应吸热反应吸热反应(1)定义定义:在化学反应中放出或吸收的热量叫反应热。在化学反应中放出或吸收的热量叫反应热。(2)符号：符号：(3)单位：单位：放热反应：放热反应：H取取负值（负值（H0）HkJ mol13 3、反应热

14、、反应热 实验测得实验测得1molH2和和1molCl2反应生成反应生成2molHCl时时放出放出184.5kJ的能量，该反应的反应热为：的能量，该反应的反应热为：H184.5kJmol1 问题：问题：如何用化学用语表示如何用化学用语表示放热反应和吸热反应？放热反应和吸热反应？4.4.热化学方程式热化学方程式 (1)定义：定义：表明反应放出或吸收的热表明反应放出或吸收的热量的化学方程式叫热化学方程式量的化学方程式叫热化学方程式。如：如：C(s)+O2(g)=CO2(g)H=393.5kJ mol1 H H2 2(g g)+Cl+Cl2 2(g g)=2HCl=2HCl(g g)H=-184.6

15、kJ/mol观察以下热化学反应方程式，你发现了什么？观察以下热化学反应方程式，你发现了什么？2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(g)O(g)H H-483.6 kJ/mol-483.6 kJ/mol2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H H-571.6 kJ/mol-571.6 kJ/mol结论：结论：同种物质聚集状态不同，能量不同同种物质聚集状态不同，能量不同2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H H-571.6 kJ/mol-571.6 kJ/molH

16、H2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)H H-285.8 kJ/mol-285.8 kJ/mol结论：结论：HH 的值与化学计量数成正比的值与化学计量数成正比化学计量数只表示化学计量数只表示物质的量物质的量，可用，可用分数分数(2)书写热化学方程式注意事项书写热化学方程式注意事项:（1 1）反应物和生成物要标明其）反应物和生成物要标明其聚集状态聚集状态，用，用g、l、s分分别代表气态、液态、固态。别代表气态、液态、固态。（2 2）用）用H标明恒压条件下反应放出或吸收的热量，标明恒压条件下反应放出或吸收的热量，放放热为负，吸热为正。热为负，吸热为

17、正。（3）反应温度、压强不同其）反应温度、压强不同其H 也不同，中学阶段指的也不同，中学阶段指的是标准状况。是标准状况。（4 4）热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子）热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示个数，只表示物质的量物质的量，因此可以是，因此可以是整数或分数整数或分数。（5 5）对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其）对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其H H 也不同，即也不同，即H H 的值与计量数成正比的值与计量数成正比。(6)(6)热化学方程式中已表明物质的状态，所以热化学方程式中已表明物质的状态，所以热化学方程式中不再使用热化学方程式中不再

18、使用“”或或“”符号。符号。（7 7）可逆反应的热化学方程式不以）可逆反应的热化学方程式不以“”表示，要用表示，要用“=”表示。表示。(3)热化学方程式的书写步骤热化学方程式的书写步骤(1)写出正确的化学方程式写出正确的化学方程式(2)标明各物质的聚集状态标明各物质的聚集状态(3)注明反应热注明反应热(H0表示吸热表示吸热,H0表示放热表示放热 单位单位:KJmol-1)思考思考:同一反应的同一反应的H与哪些因素有关与哪些因素有关?反应物系数反应物系数和和各物质的聚集状态各物质的聚集状态典型例题典型例题 判断热化学方程式的正误；判断热化学方程式的正误；已知在已知在1105 Pa，298K条件下

19、，条件下，2mol氢气氢气燃烧生成水蒸气放出燃烧生成水蒸气放出 484kJ热量，下列热化学方程式热量，下列热化学方程式正确的是正确的是 A.H2O(g)H2(g)1/2O2(g);H242kJmol-1 B.2H2(g)O2(g)2H2O(l);H484kJmol-1 C.H2(g)1/2O2(g)H2O(g);H242kJmol-1 D.2H2(g)O2(g)2H2O(g);H484kJmol-1A注意注意:物质聚集状态物质聚集状态吸放热与吸放热与H 的的“+”、“”吸放热的量与系数对应吸放热的量与系数对应下列热化学方程式书写正确的是下列热化学方程式书写正确的是A2SO2+O2=2SO3 H

20、=196.6 kJ/molBH2(g)+O2(g)=H2O(g)H=241.8 kJC2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=571.6 kJ/molDC(s)+O2(g)=CO2(g)H=+393.5 kJ/mol C 问题解决问题解决在相同条件下，比较下列热化学方程式在相同条件下，比较下列热化学方程式Q Q1 1与与Q Q2 2的关系的关系Q Q1 1=Q Q2 2Q Q3 3 Q Q4 42Q2Q5 5 Q Q6 62A2A2 2(g)+B(g)+B2 2(g)=2A(g)=2A2 2B(g)HB(g)H-Q-Q1 12A2A2 2B(g)=2AB(g)=2A2 2(g)+B(g)+

21、B2 2(g)H(g)H+Q+Q2 2Q Q3 3与与Q Q4 4的关系的关系2A2A2 2B(B(g g)=2A)=2A2 2(g)+B(g)+B2 2(g)H(g)H+Q+Q3 32A2A2 2B(B(l l)=2A)=2A2 2(g)+B(g)+B2 2(g)H(g)H+Q+Q4 4Q Q5 5与与Q Q6 6的关系的关系A A2 2B(B(g g)=A)=A2 2(g)+(g)+B B2 2(g)H(g)H+Q+Q5 52A2A2 2B(B(l l)=2A)=2A2 2(g)+B(g)+B2 2(g)H(g)H+Q+Q6 6 问题解决问题解决 例例1 250C，1.01105Pa下，下

22、，1g 硫粉在氧气中充分硫粉在氧气中充分燃烧放出燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。热量，写出硫燃烧的热化学方程式。1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ 热量热量32g 9.36kJ/g=299.52 kJ 1 mol 硫粉在氧气中充分燃烧放出热量为：硫粉在氧气中充分燃烧放出热量为：S()+O2()=SO2()HH=-299.52 kJ molmol-1S +O2 =SO2 例例2 在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-H=-572 kJ molmo

23、l-1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-H=-890 kJ molmol-1-1由由1mol 氢气和氢气和3mol甲烷组成的混合气体在上述条件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。下完全燃烧时放出的热量为多少。解：解：Q=(572kJ 2)+(890 kJ3)=2956 kJ 变型题变型题 已知：已知：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)H=+H=+517.6 kJ molmol-1-1 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);H=-H=-890.3 kJ molmol-1-1 则：则：1g 氢气和氢气和1g甲烷分别燃烧后，

24、放出热量之比约甲烷分别燃烧后，放出热量之比约为为 (A)1:34 (B)1:1.7 (C)2.3:1 (D)4.6:1517.6/4 分析：分析：890.3/16=517.6 890.3/45004 9002.2 1选选 C 变型题变型题 在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为：2H2(g)+O2(f)=2H2O(l)H=-H=-571.6 kJ molmol-1-1 C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H=-H=-2220 kJ molmol-1-1 5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热氢气和丙烷的混合气完全燃烧时

25、放热3847kJ，则，则氢气和丙烷的体积比为氢气和丙烷的体积比为(A)1:3 (B)3:1 (C)1:4 (D)1:1解：设解：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 3：1 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 moly=1.25 mol1下列说法不正确的是下列说法不正确的是 ()A、化学反应除了生成新物质外，还、化学反应除了生成新物质外，还 伴随着能量的变化伴随着能量的变化B、化学反应中能量变化一定表现为、化

26、学反应中能量变化一定表现为 热量变化热量变化C、反应物的总能量高于生成物的总、反应物的总能量高于生成物的总 能量时，发生放热反应能量时，发生放热反应D、吸热反应贮备能量、吸热反应贮备能量B化学反应中的热量变化练习化学反应中的热量变化练习2.2.下列反应既属于氧化还原反应下列反应既属于氧化还原反应,又属于又属于吸热反应的是吸热反应的是 ()()A.铝片与稀盐酸的反应铝片与稀盐酸的反应B.Ba(OH)28H2O和和NH4Cl的反应的反应C.灼热的炭与灼热的炭与CO2的反应的反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应甲烷在氧气中的燃烧反应C化学反应中的热量变化练习化学反应中的热量变化练习 3.下列说法正确的是下

27、列说法正确的是 ()A.大多数的化合反应是释放能量的反应大多数的化合反应是释放能量的反应 B.大多数分解反应是吸收能量的反应大多数分解反应是吸收能量的反应 C.放热反应不需要加热即可发生放热反应不需要加热即可发生 D.需要加热的化学反应都是吸热反应需要加热的化学反应都是吸热反应AB化学反应中的热量变化练习化学反应中的热量变化练习4.4.下列反应中生成物总能量高于反应物下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是总能量的是 ()()A.碳酸钙受热分解碳酸钙受热分解B.乙醇燃烧乙醇燃烧C.铝粉与氧化铁粉末反应铝粉与氧化铁粉末反应D.氧化钙溶于水氧化钙溶于水A化学反应中的热量变化练习化学反应中的热量变

28、化练习1、物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变、物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化化,而这种能量变化又而这种能量变化又主要表现为主要表现为热能热能变化变化。2、化学键的断裂和形成化学键的断裂和形成是化学反应中能量变是化学反应中能量变化的主要原因。化的主要原因。3、一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能、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，取决于量还是放出能量，取决于反应物的总能量与生反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小成物的总能量的相对大小。4、化学反应中能量转化遵循、化学反应中能量转化遵循能量守恒能量守恒原则。原则。小结小结作业：作业：（2）.当当1g氨气安全分解为氨气安全分解为N2和和H2时，时，吸收吸收2.718KJ的热量，写出其热化学反的热量，写出其热化学反应方程。应方程。（1）.已知每已知每1 mol 甲烷完全燃烧生成甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时将放出二氧化碳和液态水时将放出889.6kJ热热量，写出该反应的热化学方程式。量，写出该反应的热化学方程式。