蘇教版選修4 專題1第一單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)（第2課時） 課件（42張）.ppt

第2課時反應(yīng)熱的測量與計算能源的充分利用 蓋斯 蓋斯 g h hess 1802 1850 俄國化學(xué)家 熱化學(xué)的奠基人 1836年在總結(jié)大量實驗事實 熱化學(xué)實驗數(shù)據(jù) 的基礎(chǔ)上提出蓋斯定律 蓋斯定律是斷定能量守恒的先驅(qū) 也是化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ) 蓋斯著有 純粹化學(xué)基礎(chǔ) 曾用作俄國教科書達(dá)40年 思考 蓋斯定律的涵義是什么 蓋斯定律有什么重要應(yīng)用 1 學(xué)習(xí)測定化學(xué)反應(yīng)中中和熱的實驗方法 能正確分析誤差產(chǎn)生的原因并能采取適當(dāng)?shù)拇胧p小誤差 2 知道蓋斯定律的內(nèi)容 能運用蓋斯定律計算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 重點 3 了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ) 4 了解使用化石燃料的利弊和新能源的開發(fā) 5 了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用 酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1molh2o l 所對應(yīng)的反應(yīng)熱叫中和熱 在熱化學(xué)方程式中 提供了反應(yīng)熱的數(shù)據(jù) 那么 這些數(shù)據(jù)是通過什么途徑獲得的呢 下面我們以中和熱的測定來了解反應(yīng)熱數(shù)據(jù)的獲得 一 中和熱 h aq oh aq h2o l 57 3kj mol h 注 強酸與弱堿 強堿與弱酸 弱酸和弱堿反應(yīng)生成1molh2o l 放出的熱量小于57 3kj mol 其熱化學(xué)方程式可表示為 二 中和熱的測定 1 實驗藥品 50ml0 50mol l的鹽酸50ml0 50mol l的氫氧化鈉溶液 2 實驗儀器 簡易量熱計 3 實驗步驟 1 組裝量熱計 在大燒杯底部墊泡沫塑料 或碎紙片 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 或碎紙片 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 如圖所示 用一個量筒量取50ml0 50mol l鹽酸 倒入小燒杯中 并用溫度計測量鹽酸的溫度t1 記在課本表格中 2 藥品取用 用另一個量筒量取50ml0 50mol lnaoh溶液 并用溫度計測量naoh溶液的溫度t2 記在課本表格中 把量筒中的naoh溶液迅速倒入量熱計中 立即蓋上蓋板 用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪拌溶液 并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度 記為終止溫度t3 記在課本表格中 3 酸堿混合 本實驗中 我們所用鹽酸 氫氧化鈉溶液的體積均為50ml 它們的濃度均為0 50mol l 由于是稀溶液 且為了計算簡便 我們近似地認(rèn)為 所用酸 堿溶液的密度均為1g cm3 且中和后所得溶液的比熱容為4 18j g 5 數(shù)據(jù)處理 4 重復(fù)以上實驗兩次 q cm t q 反應(yīng)放出的熱量 c 反應(yīng)混合液的比熱容 m 反應(yīng)混合液的質(zhì)量 t 反應(yīng)前后溶液溫度的差值 已知v酸 v堿 50mlc酸 c堿 0 50mol l 酸 堿 1g cm3c 4 18j g q 0 418 tkj 中和熱 1 大 小燒杯放置時 為何要使兩杯口相平 填碎泡沫塑料的作用是什么 減少熱量損失 2 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 減少熱量損失 3 實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒 為什么 不能 因為銅絲易導(dǎo)熱 使熱量損失較大 4 有人建議用50ml0 55mol lnaoh溶液進(jìn)行上述實驗 測得的中和熱數(shù)值會更加準(zhǔn)確 為什么 可以保證鹽酸完全反應(yīng) 使測得的熱量更加準(zhǔn)確 5 判斷下列實驗操作對中和熱測定的數(shù)值有何影響 選填 變大 變小 或者 不變 1 大燒杯上沒有蓋硬紙板 2 用相同濃度和體積的氨水代替naoh溶液進(jìn)行實驗 3 用相同濃度和體積的醋酸代替稀鹽酸溶液進(jìn)行實驗 4 實驗中改用60ml0 50mol l鹽酸跟50ml0 55mol lnaoh溶液進(jìn)行實驗 變小 變小 變小 不變 在眾多的化學(xué)反應(yīng)中 有些反應(yīng)的反應(yīng)速率很慢 有些反應(yīng)同時有副反應(yīng) 還有些反應(yīng)不易直接進(jìn)行 測定這些反應(yīng)的熱效應(yīng)很困難 如何測定c s 1 2o2 g co g 的反應(yīng)熱 h 能直接測定嗎 如何測 若不能直接測 怎么辦 思考 可通過蓋斯定律獲得它們的反應(yīng)熱數(shù)據(jù) 三 蓋斯定律 一個化學(xué)反應(yīng) 不論是一步完成 還是分幾步完成 其總的熱效應(yīng)是完全相同的 化學(xué)反應(yīng)的焓變 h 只與反應(yīng)體系的起始態(tài)和最終態(tài)有關(guān) 而與反應(yīng)的途徑無關(guān) h h1 h2 蓋斯定律直觀化 蓋斯定律是質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律共同體現(xiàn)的結(jié)果 h h h 確定待求的反應(yīng)方程式 找出待求反應(yīng)方程式中各物質(zhì)出現(xiàn)在已知反應(yīng)方程式的什么位置 根據(jù)未知方程式中各物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)和位置的需要對已知方程式進(jìn)行處理 或調(diào)整化學(xué)計量數(shù) 或調(diào)整反應(yīng)方向 實施疊加并檢驗上述分析的正確與否 蓋斯定律的計算要注意 問題探究 將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要反應(yīng)為 c s h2o g co g h2 g 已知 c s o2 g co2 g h1 393 5kj molh2 g o2 g h2o g h2 241 8kj molco g o2 g co2 g h3 283 0kj mol甲同學(xué)據(jù)此認(rèn)為 煤燃燒時加少量水可以使煤燃燒時放出更多的熱量 乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律通過下列計算過程計算 c s h2o g o2 g co2 g h2o g h1c s h2o g o2 g co g h2 g o2 g h2co g h2 g o2 g co g h2o g 1 2o2 g h3co g h2o g 1 2o2 g co2 g h2o g h4則有 h1 h2 h3 h4 雖然將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒與直接燃燒煤所獲得的能量是一樣的 而且將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣會增加消耗 但將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣至少有兩個優(yōu)點 一是 將固體煤轉(zhuǎn)化為氣體 極大地提高了燃燒效率 二是 通過轉(zhuǎn)化除去了硫 避免了so2氣體的產(chǎn)生 于是乙同學(xué)認(rèn)為 將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤放出的熱量一樣多 你的觀點呢 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 在101kpa時 lmol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱 衡量燃料燃燒放出熱量大小的物理量 熱值 在101kpa下 lg物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量 四 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 1 定義 關(guān)于燃燒熱的理解 研究條件 25 101kpa 反應(yīng)程度 完全燃燒 燃燒物的物質(zhì)的量 1mol 研究內(nèi)容 放出的熱量 h 0 單位kj mol 在未有特別說明的情況下 外界條件一般指25 101kpa 所謂完全燃燒也是完全氧化 它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的穩(wěn)定物 例如 c co2 g h h2o l s so2 g cl hcl g n n2 g 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 1mol反應(yīng)物完全燃燒時放出的熱量 不同反應(yīng)物 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱不同 生成1mol水時放出的熱量 酸與堿的中和熱都約為57 3kj mol 放熱反應(yīng) h 0 單位 kj mol 1mol可燃物 生成1mol水 思考 燃燒放出的熱量與標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱有什么不同 提示 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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)燃燒熱必須是生成對應(yīng)的穩(wěn)定物 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(biāo)準(zhǔn)燃燒熱是一定的 2 研究物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的意義了解化學(xué)反應(yīng)完成時產(chǎn)生熱量的多少 以便更好地控制反應(yīng)條件 充分利用能源 五 能源利用與節(jié)能措施 能源就是可以提供能量的自然資源 包括化石燃料 煤 石油 天然氣 陽光 風(fēng)力 流水 潮汐以及柴草等 能源的開發(fā)和利用可以用來衡量一個國家或地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平 煤 石油 天然氣是當(dāng)今世界上重要的化石燃料 但它們的蘊藏量有限 且不可再生 解決的辦法 開源節(jié)流 即開發(fā)新能源 節(jié)約現(xiàn)有能源 提高能源的利用率 節(jié)約能源的重要措施 科學(xué)地控制燃燒反應(yīng) 使燃料充分燃燒 提高能源的利用率 充分燃燒的措施 1 通入充足且適量的空氣 2 固體燃料粉碎 液體燃料噴霧以增大燃料與空氣的接觸面積 按轉(zhuǎn)換狀況分類 一次能源 水能 生物能 石油 太陽能 風(fēng)能 地?zé)崮?海洋能 核能 二次能源 電力 焦炭 煤氣 蒸汽 熱水 汽油 煤油 沼氣 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 廣義上講 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(hù)等方面探討煤作燃料的利弊 4 我國能源利用現(xiàn)狀如何 如何調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的方向 5 新能源的特點有哪些 哪些是被認(rèn)為最有希望的新能源 1 世界上最重要的化石燃料 煤 主要成分為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 主要成分為甲烷 優(yōu)點 燃燒熱都很高 2 廣義上講 能夠發(fā)生燃燒 反應(yīng)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(xué)的角度看 煤的燃燒熱雖高 但燃燒反應(yīng)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)境的角度看 煤是我國儲量最多的能源資源 應(yīng)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)濟效益角度看 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 能減少燃燒煤對環(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之一 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)中的比例 節(jié)約油氣資源 加快開發(fā)水電 核電和其他新能源 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(fēng)能和氫能等 六 新能源的開發(fā) 燃料電池 氫能 太陽能 風(fēng)能 生物能 核能 地?zé)崮?潮汐能等 燃燒熱的方程式與燃燒的方程式一樣嗎 a 1 2015 重慶高考 黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一 其爆炸的熱化學(xué)方程式為 s s 2kno3 s 3c s k2s s n2 g 3co2 g h xkj mol 1已知 碳的燃燒熱 h1 akj mol 1s s 2k s k2s s h2 bkj mol 12k s n2 g 3o2 g 2kno3 s h3 ckj mol 1則x為 a 3a b cb c 3a bc a b cd c a b 2 2016 江蘇高考改編 通過以下反應(yīng)均可獲取h2 下列有關(guān)說法正確的是 太陽光催化分解水制氫 2h2o l 2h2 g o2 g h1 571 6kj mol 1 焦炭與水反應(yīng)制氫 c s h2o g co g h2 g h2 131 3kj mol 1 甲烷與水反應(yīng)制氫 ch4 g h2o g co g 3h2 g h3 206 1kj mol 1a 反應(yīng) 中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b 反應(yīng) 為放熱反應(yīng)c 反應(yīng) 使用催化劑 h3減小d 反應(yīng)ch4 g c s 2h2 g 的 h 74 8kj mol 1 d 3 2017 全國卷 節(jié)選 已知 as s h2 g 2o2 g h3aso4 s h1h2 g o2 g h2o l h22as s o2 g as2o5 s h3則反應(yīng)as2o5 s 3h