1、第一 章 化學反應與能量,化學反應與能量的變化,化學能與熱能轉化（最常見）,電能轉化為化學能電解,化學能轉化為電能電池,化學能轉化為光能發光 光能轉化為化學能光化學反應,常見的放熱反應： （1）所有燃燒反應 （2）中和反應 （3）大多數化合反應 （例外C+CO2=CO) （4）活潑金屬跟水或酸反應 （5）物質的緩慢氧化,常見的吸熱反應： （1）大多數分解反應 （2）晶體間的反應 （3）以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應。,【交流與討論】：,化學反應中為什么會有能量的變化？,宏觀：,反應物和生成物所具有的能量不同。,微觀：,舊的化學鍵斷裂時所吸收的能量與新的化學鍵形成時所放出的能量不同。,回

2、憶“鍵能”概念,我們把拆開1mol共價鍵所吸收的能量或生成1mol共價鍵所放出的能量叫鍵能,已知Cl-Cl鍵的鍵能為247 kJ/mol。下列說法正確的是: A.要拆開1mol Cl-Cl鍵需要吸收247 kJ能量 B.要形成1mol Cl-Cl鍵需要吸收247 kJ能量 C.要拆開1mol Cl-Cl鍵需要放出247 kJ能量 D.要形成1mol Cl-Cl鍵需要放出247 kJ能量,你從圖中發現了什么？能否用剛才的知識來解釋這個變化？ 你能否計算出H2+Cl2=2HCl是吸熱還是放熱反應？吸收或者放出的熱量是多少？,觀察下列示意圖：P2圖11,你發現了嗎？,實驗測得1molH2與1molC

3、l2反應生成2molHCl時放出184.6kJ的熱量，從微觀角度應如何解釋？,化學鍵斷裂時吸收總能量= 化學鍵形成時放出總能量=,679kJ,862kJ,反應熱的計算：,一、反應熱 焓變,當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此溫度下的熱效應，簡稱為反應熱。,H稱為“焓”，是與物質內能有關的物理量，生成物與反應物的焓值差H稱為“焓變”，數值上等于某反應恒壓條件下的反應熱。,1、定義：,化學反應過程中所釋放或吸收的能量， 都可以用熱量（或換算成相應的熱量）來表述，叫做反應熱，又稱為“焓變”。,2、符號：,H,3、單位：,KJ/mol 、 kJmol-1,4、規定：,(

4、1)反應體系的能量降低（即 放熱反應），則H為“”；,(2)反應體系的能量升高（即 吸熱反應），則H為“”；,即：,當H為“”（ H0）時，為放熱反應。,當H為“”（ H0）時，為吸熱反應。,體系的能量如何變化？升高還是降低？ 環境的能量如何變化？升高還是降低？ 規定放熱反應的H 為“”，是站在誰的角度？體系還是環境？,放熱反應中,環境,思考1:,降 低,升 高,體 系,思考2:,H0時反應 熱,放,吸,H 0時反應 熱,反應體系的能量降低,H 0符號為“ - ”,反應體系的能量升高,H 0符號為“+”,H0,H0,總結出計算反應熱的兩種方法,思考3:,H = E（反應物分子化學鍵斷裂時所吸收

5、的總能量） E（生成物分子化學鍵形成時所釋放的總能量）,H= E(生成物總能量) E(反應物總能量),微觀,宏觀,例 2：1molC與1molH2O(g)反應生成lmol CO(g)和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應的反應熱為H=kJ/mol。,例 1：HH鍵、 NH鍵、NN鍵的鍵能分別是436kJ/mol、391kJ/mol、946kJ/mol，則1mol N2生成NH3的反應熱為 ， 1mol H2生成NH3的反應熱為。,131.5,-92KJ/mol,-30.6KJ/mol,練 習,二、熱化學方程式,什么是熱化學方程式？,表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學

6、方程式，叫做熱化學方程式。,我們認識了反應熱，那么能否用化學方程式表示化學反應熱？,意義:熱化學方程式不僅表明了化學反應中的物質變化， 也表明了化學反應中的能量變化。,熱化學方程式,H2(g)+I2(g)=2HI(g) H=14.9kJ/mol,200 101kPa,熱化學方程式包含物質變化和能量變化兩個部分，二者缺一不可。 普通化學方程式只包含物質變化一個部分。,物質變化,能量變化,書寫熱化學方程式的注意事項,1、化學方程的右邊必須寫上H，并用“空格”隔開， H：吸熱用“+”，放熱用：“”， 單位是kJ/mol,2、熱化學方程式需注明反應時的溫度和壓強。對于常溫常壓下（25 101kPa）時

7、進行的反應可不注明。 普通化學方程式不需注明溫度和壓強。,3、熱化學方程式需注明各物質的聚集狀態（s、l、g、aq）。 普通化學方程式除了某些情況需注明“” “” ，一般不需注明物質的狀態。,4、熱化學方程式中化學計量系數表示各物質的物質的量，可為整數或分數。 普通化學方程式中化學計量系數宏觀上表示各 物質的物質的量，微觀上表示原子、分子數目，只能為整數，不能為分數。, H的單位“kJ/mol”中的“mol”是指定的每mol反應。 因此H與方程式中的化學計量系數有關，即對于相同的反應，當化學計量系數不同時，其H不同。,總結：書寫熱化學方程式的注意事項,1、化學方程的右邊必須寫上H，并用“空格”

8、隔開， H：吸熱用“+”，放熱用：“”，單位是kJ/mol,2、需注明反應的溫度和壓強，如不注明條件，即指常溫常壓下: 25 1.01105Pa,3、物質需標聚集狀態（s、l、g、aq）,4、熱化學方程式中化學式前面的化學計量系數僅表示物質的量并不能表示物質的分子數或原子數，因此化學計量系數可以是整數也可以是分數,5、根據焓的性質，若化學方程式中各物質的系數加倍，則H的數值也加倍；若反應逆向進行，則H改變符號，但絕對值不變,熱化學方程式表示的意義,1、質：物質反應物和生成物的種類、聚集狀態 2、量：物質的量反應中各物質的物質的量 3、能：能量反應中放出或吸收的熱量。,綜上所述,質 、量 、能,

9、注意 可逆反應中的H是指完全反應時的反應熱。因此要考慮反應進行的程度，當反應進行的程度越大，則H的絕對值越大。,1、寫出下列反應的熱化學方程式 （）當1mol氣態H2與1mol氣態Cl2反應生成2mol氣態HCl，放出184.6KJ的熱量，請寫出該反應的熱化學方程式。,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H =-184.6KJ/mol,你寫對了嗎？_,鞏固練習,而這些書寫也是對的！,（2）1克甲醇燃燒生成二氧化碳和水（液態）時放熱22.68KJ；,2CH3OH(l)+3O2(g) = 2CO2(g) +4H2O(l) H = - 1451.52KJ/mol,鞏固練習,2、已知298K時,

10、合成氨反應 N2(g)+3H2(g) 2NH3（g) H1=-92.0kJ/mol ，將此溫度下的0.1molN2和0.3molH2放在密閉容器中反應,測得反應放出的熱為:（ ）,A一定小于9.2kJ B一定大于9.2kJ C一定等于9.2kJ D無法確定,A,鞏固練習,3、沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445 kJ的熱量。則下列熱化學方程式中正確的是（ ）,A.2CH4 ( g )4O2 ( g ) 2CO2 ( g ) 4H2O ( l ) H = +890kJ/mol,B.CH4 2 O2 CO2 H2O H = 890 k

11、J/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,鞏固練習,4、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 = c kJ/mol （4） 2H2( g )O2 ( g ) 2H

12、2O ( l ) H4 = d kJ/mol 則a、b、c、d的關系正確的是 。 A、ad0 C、2a=b0,C,5、在一定條件下，氫氣和甲烷燃燒的化學方程式為： 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); H= 572 kJ /mol CH4(g) +2O2 (g) = CO2(g)+2H2O (l); H= 890 kJ/mol 由1mol 氫氣和2mol甲烷組成的混合氣體在上述條件下完全燃燒時放出的熱量為多少。,2066KJ,鞏固練習,6. 在一定條件下，氫氣和丙烷燃燒的化學方程式為： 2H2( g ) + O2 ( g) = 2H2O ( l ) H=-571.6 kJ/m

13、ol C3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2(g) +4H2O ( l ) H=- 2220 kJ/mol 5mol 氫氣和丙烷的混合氣完全燃燒時放熱3847kJ，則 氫氣和甲烷的體積比為 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1,解 ：設H2、C3H8的物質的量分別為x，y,答：氫氣和丙烷的體積比為 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,鞏固練習,你知道了嗎？_,(

14、2) 反應熱和焓變的涵義及計算；,(3) 熱化學方程式的意義， 熱化學方程式的書寫與計算；,(1)化學能與熱能的相互轉化；,課堂小結,課后作業,（1） 1mol碳完全燃燒放出393.5KJ的熱量； （2）0.5molCu(固態) 與適量O2(氣態) 反應, 生成CuO(固態), 放出78.5 kJ的熱量 （3）1molC(固態)與適量H2O(氣態) 反應,生成CO(氣態)和H2(氣態),吸收131.3kJ的熱量 （4）1mol氯氣和水蒸氣通過灼熱的炭層反應，生成氯化氫和二氧化碳放出145KJ的熱量。,C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.3KJ/mol,2Cu(s)+O

15、2(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,實踐活動 中和反應的反應熱的測定,概念：在稀溶液中，酸和堿發生中和反應而 生成1mol水時放出的熱量。 研究條件： 稀溶液 反應物： 強酸與強堿 生成物： 1mol水 放出的熱量：57.3kJ/mol,注：強酸與弱堿反應，強堿與弱酸、弱酸和弱堿反應生成1molH2O放出的熱小于57.3KJ/mol,中和熱：,理由：實驗中若用弱酸代替強酸，或用弱堿代替強堿，因弱酸弱堿電離吸熱，會

16、使測得中和熱的數值偏低。,問題1.中和熱與反應熱有什么聯系？,中和熱是反應熱的一種，中和熱是指在稀溶液中，酸跟堿發生中和反應生成1 mol水時的反應熱。,能。取一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液發生中和反應，通過測定一些數據，從而計算出中和熱。,2.我們能否測定中和熱呢？,反應熱的測量,問題,如何知道一定量的物質反應過程中的熱量變化,熱量變化表現為溫度變化，可以測定溫度變化,設計,學生在設計基礎上提出實驗方案,38,思考討論,簡易量熱計,實驗名稱：中和反應的反應熱測定 實驗目的：測定強酸與強堿反應的反應熱 實驗用品： 大燒杯（500 mL）、小燒杯（100 mL） 泡沫塑料、泡沫塑料板（中心有兩個小孔

17、）、 量筒（50 mL）兩個、 0.50 mol/L 鹽酸、0.55 mol/L NaOH溶液、 溫度計、 環形玻璃攪拌棒。,實驗報告,。,實驗原理： Q = mct Q:中和反應放出的熱量。m:反應混合液的質量。 c：反應混合液的比熱容。t：反應前后溶液溫度的差值。 Q=（V酸酸V堿堿）c（t2t1） V酸=V堿=50 mL。 酸=堿=1 g/cm3 c=4.18 J/（g）c酸=0.50 mol/L c堿=0.55 mol/L Q=0.418（t2t1）kJ ,中和熱的數學表達式：,實驗步驟：, 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

18、、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，正好使溫度計和環形玻璃攪拌棒通過，如上圖所示。,用一個量筒最取50 mL 0.50 mol/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。, 藥品取用,用另一個量筒量取50 mL 0.55 mol/LNaOH溶液，并用溫度計測量NaOH溶液的溫度，記入表中。,注意：a.實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫，才能使用。b.要使用同一支溫度計.分別先后測量酸、堿及混合液的溫度時，測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。溫度計的水銀球部分要

19、完全浸入溶液中，且要穩定一段時間再記下讀數。,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，記入表中。, 酸堿混合,數據處理, 重復以上實驗兩次,a.取三次測量所得數據的平均值作為計算依據；,【思考】：,如果某一次實驗的數據與另外兩次實驗的數據差異明顯，怎么辦？,b.計算反應熱：HQ/ncmt/n,誤差分析：,（你所測得的數據是否為57.3 kJ/mol， 若不是，分析產生誤差的原因）,溶液的濃度不準確； 量取溶液的體積不準確； 量熱計的隔熱效果差； 混合酸、堿溶液時，動作緩慢導致實驗誤差； 測

20、了酸后的溫度計未用水清洗 便立即去測堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差； 溫度未到達最高點就停止觀察溫度計； 不做重復實驗等。,問題探究,1、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？,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）會使實驗結果更準確。,問題探究,2、為什么用50mL0.55mol/LNaOH進行上述實驗？,為了保證0.50mol L1的鹽酸完全被NaOH中和，可以采用0.55molL1 NaOH溶液，使堿稍稍過量，因為過量的堿并不參加中和反應。使測

21、得的熱量更加準確。,3、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？,問題探究,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生中和反應而使熱量散失，故要沖洗干凈；沖洗后的溶液不能倒入小燒杯，若倒入，會使總溶液的質量增加，而導致實驗結果誤差。,4、酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？,問題探究,減少熱量損失,5、實驗中能否用環形銅絲攪拌棒代替環形玻璃攪拌棒？為什么？,問題探究,不能。因為銅絲易導熱，使熱量損失較大。,問題探究,6、判斷下列實驗操作對中和熱測定的數值有如何影響？填變大變小或者不變。,大燒杯上沒有蓋硬紙板

22、 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60 mL 0.50 mol/L鹽酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH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50 mL 0.50 mol/L的鹽酸和50 mL 0.50 mol/L氫氧化鈉，第二次是用100 mL 0.50 mol/L的鹽酸和100 mL 0.50mol/L的NaOH溶液。請你預測該同學兩次測得的中和熱結果 （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

23、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 關系為 。,H1 H3 H2,教學目標：知識與技能目標,1. 了解化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因-知道一個化學反應是吸收能量還是放出能量，決定于反應物化學鍵斷裂吸收的總能量和生成物形成放出的總能量的相對高低。 2了解反應熱和焓變的涵義-知道一個化學反應是吸熱反應還是放熱反應取決于生成物釋放的總能量與反應物吸收總能量的相對大小，知道焓變簡化后的意義=恒壓下反應的反應熱H。 3能說出常見的能量轉化形式。 4認識熱化學方程式的意義，能正確書寫熱化學方程式并利用熱化學反應方程式進行有關反應熱的簡

24、單計算。 5理解燃燒熱的概念-認識燃燒熱是一種應用較廣的反應熱，認識燃燒熱的限定條件。 6了解蓋斯定律的涵義，能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算。,教學目標：過程與方法目標,1通過對學習資料的查找與交流，培養學生獲取信息、理解信息并得出結論的能力以及語言表達能力。 2. 通過對化學反應實質的回顧，逐步探究引起反應熱效應的內在原因，引起學生在學習過程中主動探索化學原理的興趣；通過對熱化學方程式與化學方程式的討論、分析、對比，培養學生的分析能力和主動探究能力。 3通過熱化學方程式的計算和蓋斯定律的有關計算，培養學生的計算能力。 4通過對定量實驗中和熱測定的基本訓練，培養學生動手、動腦能力，培養嚴

25、謹科學的學習態度。,教學目標：情感態度與價值觀目標,1. 通過從微觀角度對化學反應中能量的變化進行分析，培養學生從微觀的角度理解化學反應的方法，培養學生尊重科學、嚴謹求學、勤于思考的態度,樹立透過現象看本質的唯物主義觀點。 2通過對能源的學習，認識能源是人類生存和發展的重要基礎，了解化學在解決能源危機中的重要作用。知道節約能源、提高能量利用效率的實際意義。 3通過對能源問題聯系實際的學習討論，不僅可強化學生課外閱讀的意識和自學能力，也可培養學生對國家能源政策制訂的參與意識、經濟效益觀念以及綜合分析問題的能力。,人教版要求：教學課時分配,第一節 化學反應與能量變化 2課時 第二節 燃燒熱 能源 1課時 第三