人教版 高二化學選修四課件(全部).ppt

第一章化學反應與能量 第一節(jié)化學反應與能量的變化第一課時焓變反應熱 尚賢教育高二化學備課組 2015年7月19號 化學反應過程中為什么會有能量的變化 化學反應的實質就是反應物分子中化學鍵斷裂 形成新的化學鍵 重新組合成生成物的分子的過程 舊鍵斷裂需要吸收能量 新鍵形成需要放出能量 而一般化學反應中 舊鍵的斷裂所吸收的總能量與新鍵形成所放出的總能量是不相等的 而這個差值就是反應中能量的變化 所以化學反應過程中都會有能量的變化 思考 1 你所知道的化學反應中有哪些是放熱反應 能作一個簡單的總結嗎 活潑金屬與水或酸的反應 酸堿中和反應 燃燒反應 多數(shù)化合反應 2 你所知道的化學反應中有哪些是吸熱反應 能作一個簡單的總結嗎 多數(shù)的分解反應 氯化銨固體與氫氧化鋇晶體的反應 水煤氣的生成反應 炭與二氧化碳生成一氧化碳 反應物具有的總能量生成物具有的總能量 一 反應熱 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 在恒壓條件下又稱為焓變 焓變 PS 1 符號 H單位 kJ mol或kJ mol 12 反應熱描述的是化學反應前后的熱量變化3 反應熱描述的是一定溫度下的熱量變化4 任何化學反應都有反應熱 表現(xiàn)為吸熱反應或者放熱反應 一 反應熱 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 在恒壓條件下又稱為焓變 焓變 PS H 生成物能量 反應物能量放熱反應 H0或 H為 從化學鍵的角度理解反應與能量變化的關系 以H2 Cl2 2HCl為例 鍵能數(shù)據(jù) H H436kJ molCl Cl243kJ molH Cl431kJ mol 一般用實驗數(shù)據(jù)表示反應熱 比較 由實驗測得的反應熱為186 4kJ mol 小試一下 上述反應的反應熱表示為 H 184 6kJ mol 下面的反應該如何表示它的反應熱呢 例1 1molC與1mol水蒸氣反應生成1molCO和1molH2 需要吸收131 5kJ的熱量 H 131 5kJ mol 例2 拆開lmolH H鍵 lmolN H鍵 lmolN N鍵分別需要的能量是436kJ 391kJ 946kj 則1molN2生成NH3的反應熱為 1molH2生成NH3的反應熱為 92KJ mol 30 6KJ mol 反應熱與物質的量的關系 質量守恒能量守恒某一反應中 質量和能量成正比關系熱量用Q表示 體系向環(huán)境做正功 Q 0 釋放能量 放熱反應 體系向環(huán)境做負功 Q 0 得到能量 吸熱反應 判斷一個反應是吸熱反應還是放熱反應的方法 H E2 E1 0為吸熱反應E1不能通過實驗測得 沒有實際的計算意義 反應物分子斷鍵時吸收的總能量 反與生成物分子形成新化學鍵時釋放的能量 生的相對大小 H 反 生若 H 0則為吸熱反應 H為 Q0 通過實驗直接測得 掌握中和熱的測定 閱讀P3 資料 體系與環(huán)境 鍵能 破壞1mol共價鍵吸收的能量或形成1mol共價鍵放出的能量 鍵能恒取正值 反應物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應物具有的總能量小于生成物具有的總能量 生成物釋放的總能量大于反應物吸收的總能量 生成物釋放的總能量小于反應物吸收的總能量 1 下列敘述正確的是 A 化學反應一定伴隨熱量的變化B 凡是吸熱或放熱過程中熱量的變化均稱為反應熱C 若 H0 則反應物的能量高于生成物的能量2 已知 H H H2 H 436KJ mol 則下列敘述正確的是 A 2個H原子的能量高于1個H2的能量B 2個H原子的能量低于1個H2的能量C H原子比H2分子穩(wěn)定D H2分子比H原子穩(wěn)定 AC AD 課堂練習 3 下列變化過程中會放出熱量的是 硝酸銨溶于水 物質的燃燒 苛性鈉溶于水 生石灰放入水中 醋酸的電離A 僅 B 僅 C 僅 D D 4 下列變化中 屬于放熱反應的是 A Ba OH 2 8H2O與NH4Cl的反應B 點燃的鎂條在二氧化碳中繼續(xù)燃燒C 灼熱的碳與二氧化碳的反應D 氯化鈉溶于水 B 小結 一 反應熱 焓變 從反應熱角度看 H 生成物能量 反應物能量 從鍵能角度看 H 反應物總鍵能 生成物總鍵能 第一章化學反應與能量 第一節(jié)化學反應與能量的變化第二課時熱化學方程式 實驗中學高二化學備課組 23March2020 H E 生成物的總能量 E 反應物的總能量 H E 反應物分子化學鍵斷裂時所吸收的總能量 E 生成物分子化學鍵形成時所釋放的總能量 我們已經(jīng)認識了反應熱 那么如何在化學方程式中正確反映其熱量的變化 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方程式 叫做熱化學方程式 思考交流 與化學方程式相比 熱化學方程式有哪些不同 正確書寫熱化學方程式應注意哪幾點 請看以下幾個例子 再思考 熱化學方程式 能表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式 H2 g I2 g 2HI g H 14 9kJ mol 200 101kPa 1 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或J mol 熱化學方程式 能表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式 H2 g I2 g 2HI g H 14 9kJ mol 200 101kPa 2 熱化學方程式需注明反應時的溫度和壓強 對于25 101kPa時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 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或J mol 2 需注明反應的溫度和壓強 如不注明條件 即指 25 1 01 105Pa 熱化學方程式 能表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式 3 熱化學方程式需注明各物質的狀態(tài) 普通化學方程式不需注明物質的狀態(tài) 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或J mol 2 需注明反應的溫度和壓強 如不注明條件 即指 25 1 01 105Pa 3 物質后需標聚集狀態(tài) s l g aq 熱化學方程式 能表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式 4 熱化學方程式中化學計量數(shù)表示參加反應的各物質的物質的量 可為整數(shù)或分數(shù) 普通化學方程式中化學計量數(shù)宏觀上表示各物質的物質的量 微觀上表示原子分子數(shù)目 只能為整數(shù) 不能為分數(shù) 閱讀P4 資料卡片 kJ mol的含義 每mol反應的焓變 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或J mol 2 需注明反應的溫度和壓強 如不注明條件 即指 25 1 01 105Pa 3 物質后需標聚集狀態(tài) s l g aq 4 熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數(shù)僅表示物質的量并不能表示物質的分子數(shù)或原子數(shù) 因此化學計量數(shù)可以是整數(shù)也可以是分數(shù) 5 根據(jù)焓的性質 若化學方程式中各物質的系數(shù)加倍 則 H的數(shù)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 反應物和生成物的種類 聚集狀態(tài)2 反應中各物質的物質的量比和質量比3 反應中放出或吸收的熱量 綜上所述 問題 反應物和生成物前的系數(shù)它代表了什么 在方程式中 H它表示了什么意義 H它的值與什么有關系 熱化學方程式中各物質前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù) 表示對應物質的物質的量 H KJ mol 它表示每摩爾反應所吸收或放出的熱量 H它的值與方程式中的計量系數(shù)有關 即對于相同的反應 當化學計量數(shù)不同時 其 H不同 1 當1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應生成2mol氣態(tài)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 練習 而這些書寫也是對的 練習與鞏固 依據(jù)事實 寫出下列反應的熱化學方程式 1mol碳完全燃燒放出393 5KJ的熱量 1克甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放熱22 68KJ 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 你寫對了嗎 寫出下列反應的熱化學方程式 1 1molC 固態(tài) 與適量H2O 氣態(tài) 反應 生成CO 氣態(tài) 和H2 氣態(tài) 吸收131 3kJ的熱量 2 0 5molCu 固態(tài) 與適量O2 氣態(tài) 反應 生成CuO 固態(tài) 放出78 5kJ的熱量 C s H2O g CO g H2 g H 131 3KJ mol 2Cu s O2 g 2CuO s H 314KJ mol 2 00gC2H2完全燃燒生成液態(tài)水和CO2放出的熱量為99 6KJ 寫出C2H2燃燒的熱化學方程式 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2589 6KJ mol 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 4bkJ2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 4bkJ molC C2H2 g 5 2O2 g 2CO2 g H2O g H 4bkJ molD 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 4bkJ molE 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O l H 2bkJ mol 2 已知充分燃燒ag乙炔氣體時生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水 并放出熱量bkJ 則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是 B 點撥 熱化學方程式書寫正誤的判斷可從物質的聚集狀態(tài) H的正負號 物質的量的大小 單位等主要方面入手 3 沼氣是一種能源 它的主要成分是CH4 0 5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時 放出445kJ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 2O2 CO2 H2O H 890kJ mol C CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol D 1 2CH4 g O2 g 1 2CO2 g H2O l H 890kJ mol C 4 已知在1 105Pa 298K條件下 2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量 下列熱化學方程式正確的是 A H2O g H2 g 1 2O2 g H 242kJ mol 1B 2H2 g O2 g 2H2O H 484kJ mol 1C H2 g 1 2O2 g H2O g H 242kJ mol 1D 2H2 g O2 g 2H2O g H 484kJ mol 1 A 5 在200 101kP時 1molH2與碘蒸氣作用生成HI反應 科學文獻表示為 H2 g I2 g 2HI g H 14 9kJ mol以上化學方程式指出了反應時的和 括號中的符號表示反應物或生成物的 6 在25 101kPa時 有兩個由H2和O2化合成1molH2O的反應 一個生成氣態(tài)水 一個液態(tài)水 化學方程式如下 H2 g 1 2O2 g H2O g H 241 8Kj molH2 g 1 2O2 g H2O I H 285 8kJ mol以上兩個反應 產(chǎn)物都是 但產(chǎn)物的不同 溫度 壓強 狀態(tài) 水 狀態(tài) 8 熱化學方程式 S g O2 g SO2 g H 297 3kJ mol分析下列說法中正確的是 A S g O2 g SO2 l H 297 3KJ molB S g O2 g SO2 l H 297 3KJ molC 1molSO2的鍵能總和大于1molS和1molO2鍵能之和D 1molSO2的鍵能總和小于1molS和1molO2鍵能之和 BD 第一章化學反應與能量 實驗中學高二化學備課組 23March2020 中和熱燃燒熱能源 一 燃燒熱 例2 實驗測得101kPa時1molH2完全燃燒放出393 5kJ的熱量 這就是H2的燃燒熱 H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ mol 例1 實驗測得101kPa時1molC完全燃燒放出393 5kJ的熱量 這就是C的燃燒熱 C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 一 燃燒熱 1 燃燒熱的的概念 在25 101kPa時 1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量 為什么指定溫度和壓強 生成物不能繼續(xù)燃燒 C CO2 g S SO2 g H H2O l 單位 kJ mol 限定燃料的物質的量 2C8H18 l 25O2 g 16CO2 18H2O l H 11036KJ mol 思考 C8H18的燃燒熱是多少 H 5518KJ mol 1molC8H18燃燒時放出了多少熱 5518KJ 一 燃燒熱 1 燃燒熱的的概念 在25 101kPa時 1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量 PS 在101kPa時 完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物如 C C02 H H20 l S S02等 燃燒熱通常由實驗測得 可燃物以1mol為標準進行測量 系數(shù)常用分數(shù)表示 2 表示的意義 如 CH4的燃燒熱為890 3KJ mol 含義 在101KPa時 1molCH4完全燃燒時 放出890 3KJ的熱量 3 表示燃燒熱的熱化學方程式的書寫 應以1mol物質的標準來配平其余物質的化學計量數(shù) 常出現(xiàn)分數(shù) 4 一定量可燃物完全燃燒時放出的熱量 Q放 n 可燃物 H CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 890 31KJ mol 例1 在101kPa時 1molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O 放出890kJ的熱量 CH4的燃燒熱為多少 1000LCH4 標準狀況 燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少 解 根據(jù)題意 在101kPa時 1molCH4完全燃燒的熱化學方程式為 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol即CH4的燃燒熱為890kJ mol 1000LCH4 標準狀況 的物質的量為 n CH4 V CH4 Vm 1000L 22 4L mol 1 44 6mol1molCH4完全燃燒放出890kJ的熱量 44 6molCH4完全燃燒放出的熱量為 44 6mol 890kJ mol 3 97 104kJ答 CH4的燃燒熱為890kJ mol 1000LCH4 標準狀況 完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3 97 104kJ 例2 葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一 葡萄糖燃燒的熱化學方程式為 C6H12O6 s 6O2 g 6CO2 g 6H2O l H 2800kJ mol葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學方程式與它燃燒的熱化學方程式相同 計算100g葡萄糖在人體中完全氧化時所產(chǎn)生的熱量 解 根據(jù)題意 葡萄糖的燃燒熱為2800kJ mol 100g葡萄糖的物質的量為 n C6H12O6 m C6H12O6 M C6H12O6 100g 180g mol 1 0 556mol1molC6H12O6完全燃燒放出2800kJ的熱量 0 556molC6H12O6完全燃燒放出的熱量為 0 556mol 2800kJ mol 1560kJ答 100g葡萄糖在人體中完全氧化時產(chǎn)生1560kJ的熱量 二 中和熱 1 酸和堿的中和反應有熱量放出 可以通過實驗測得中和反應的反應熱 當1L1mol L的稀鹽酸跟1L1mol L的NaOH溶液起中和反應時 能放出57 3kJ的熱量 NaOH aq HCI aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 2 如果用1L1mol L的KOH溶液中和1L1mol L的HNO3溶液 也能放出57 3kJ的熱量 KOH aq HNO3 aq KNO3 aq H2O l H 57 3kJ mol 二 中和熱1 定義 在稀溶液中 酸跟堿發(fā)生中和反應 生成1mol水時的反應熱叫做中和熱 2 中和熱的表示 H aq OH aq H2O 1 H 57 3kJ mol3 要點 條件 稀溶液 稀溶液是指溶于大量水的離子 反應物 強 酸與 強 堿 中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱 電解質電離的吸熱所伴隨的熱效應 生成1mol水 中和反應的實質是H 和OH 化合生成H20 若反應過程中有其他物質生成 這部分反應熱也不在中和熱之內(nèi) 放出的熱量 57 3kJ mol 例 已知H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 求下列中和反應中放出的熱量 1 用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應放出 kJ的熱量 2 用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反應 放出 kJ的熱量 28 7 28 7 燃燒熱與中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 2H2 g O2g 2H2O l H 571 6kJ molH2 g 1 2O2 g H2O g H 241 8kJ mol求氫氣的燃燒熱 1 已知 2 石墨與金剛石的燃燒熱是否相同 為什么 請分別寫出石墨和金剛石燃燒的熱化學方程式 答 H 285 8kJ mol 不相同 因為石墨與金剛石的晶體結構不同 共具有的能量也不相同C 石墨s O2 g CO2 g H 393 5kl molC 金剛石s O2 g CO2 g H 395 0kl mol說明金剛石具有的總能量高 不穩(wěn)定 3 下列各組物質的燃燒熱相等的是 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 1 能源就是能提供自然資源 包括等 2 我國目前使用的主要能源是 是能不 3 能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要物質基礎 它的開發(fā)和利用情況 可以用來衡量一個國家或地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和科學技術水平3 解決能源的辦法是 即開發(fā)和節(jié)約 提高能源的 4 現(xiàn)在探索開發(fā)的新能源有等 新能源的主要優(yōu)勢是 能量 化石燃料 煤 石油 天然氣 陽光 生物能 風能 地熱能 海洋 潮汐 能 化石燃料 再生 開源節(jié)流 新的能源 現(xiàn)有能源 利用率 太陽能 氫能 地熱能 海洋 潮汐 能 生物能 資源豐富 可以再生 污染少 三 能源 討論下列問題 1 能源 一級能源 二級能源 例 下列屬于一級能源的是 屬于二級能源的是 A風能B電能C氫能D陽光E天然氣 ADE BC 能源 能提供能量的資源一級能源 來自自然界未經(jīng)轉化的能源 二級能源 一級能源經(jīng)過轉化得到的能源形式 閱讀P9 科學視野 找出并識記 太陽能 氫能 地熱能 風能各自的優(yōu)缺點 1 選擇燃料的標準是什么 燃燒熱 燃料的儲量 開采運輸儲存的條件 價格 對生態(tài)環(huán)境的影響 等各方面綜合考慮 2 煤作為燃料的利弊 提高煤燃燒效率的措施有哪些 思考與交流 1 分析以下幾個熱化學方程式 哪個是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時的燃燒熱的 為什么 A C s O2 g CO g H 110 5kJ molB C s O2 g CO2 g H 393 5kJ molC 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ molD H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol 隨堂練習 B 2 酸雨危害可包括 對人體的直接危害 引起肺部疾病而使人致死 引起河流 湖泊的水體酸化 嚴重影響水生動植物的生長 破壞土壤 植被 森林 腐蝕金屬 油漆 皮革 紡織品及建筑材料等 滲入地下 可能引起地下水酸化 A B C D D 3 1998年出現(xiàn)的全球溫度大幅度升高 產(chǎn)生了顯著的 厄爾尼諾 現(xiàn)象 干旱和暴雨災難 危害了許多地區(qū) 為了防止氣候變暖的進一步惡化 聯(lián)合國環(huán)境保護組織于1998年通過大會要求各國減少工業(yè)排放量的氣體是 A 二氧化硫B 二氧化碳C 氮的氧化物D 碳氫化合物4 我國三峽工程所提供的清潔 廉價強勁 可再生的水電 相當于每年燃燒3 106t原煤的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的電能 因此 三峽工程有助于控制 A 溫室效應B 酸雨C 白色污染D 破壞大氣臭氧層 B A 5 下列說法不正確的是 A 化石燃料在任何條件下都能充分燃燒B 化石燃料在燃燒過程中能產(chǎn)生污染環(huán)境的CO SO2等有害氣體C 直接燃燒煤不如將煤進行深加工后再燃燒的效果好D 固體煤變?yōu)闅怏w燃料后 燃燒效率將提高6 為了減少大氣污染 許多城市正大力推廣汽車清潔燃料 目前使用的清潔燃料主要有兩類 一類是壓縮天然氣 CNG 另一類是液化石油氣 LPG 這兩類燃料的主要成分均為 A 碳氫化合物B 碳水化合物C 氫氣D 醇類 A A 第一章化學反應與能量 實驗中學高二化學備課組 23March2020 蓋斯定律及其應用 1 已知 H2 g Cl2 g 2HCl g H 184 6kJ mol則反應HCl g 1 2H2 g 1 2Cl2 g 的 H為 A 184 6kJ molB 92 3kJ molC 369 2kJ molD 92 3kJ mol 復習 D 2 甲硅烷 SiH4 是一種無色氣體 遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃 生成SiO2和水 已知室溫下1g甲硅烷自燃放出44 6kJ熱量 其熱化學方程式為 SiH4 g O2 g SiO2 s H2O l H 1427 2kJ mol 規(guī)律 正逆 反應的反應熱效應數(shù)值相等 符號相反 3 已知H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 計算下列反應中放出的熱量 1 用20gNaOH配成稀溶液跟足量稀鹽酸反應 放出熱量為kJ 2 用0 1molBa OH 2配成稀溶液跟足量稀硝酸反應 放出熱量為kJ 3 用1mol醋酸稀溶液和足量NaOH溶液反應 放出的熱量 大于 小于 等于 57 3kJ 理由是 28 65 11 46 小于 醋酸是弱電解質 只是少部分電離 發(fā)生電離時要吸熱 中和時放熱較少 298K 101kPa時 合成氨反應的熱化學方程式N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 38kJ mol 在該溫度下 取1molN2 g 和3molH2 g 放在一密閉容器中 在催化劑存在下進行反應 測得反應放出的熱量總是少于92 38kJ 其原因是什么 該反應是可逆反應 在密閉容器中進行 該反應將達到平衡狀態(tài) 1molN2 g 和3molH2 g 不能完全反應生成2molNH3 g 因而放出的熱量總小于92 38kJ 溫故知新 H2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ mol那么 H2的燃燒熱 H究竟是多少 如何計算 已知 H2O g H2O l H2 44kJ molH2 g 1 2O2 g H2O l H H1 H2 285 8kJ mol 下列數(shù)據(jù) H1表示燃燒熱嗎 判斷 思考 如何測出下列反應的反應熱 C s 1 2O2 g CO g H1 C s 1 2O2 g CO g H1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol 不能很好的控制反應的程度 故不能直接通過實驗測得 H1 則 H1 H2 H3所以 H1 H3 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 上兩例應用了什么規(guī)律 影響反應熱的因素 1 與溫度 壓強有關2 與物質的狀態(tài)有關3 與反應物的用量有關4 與反應條件 途徑 無關 蓋斯定律 蓋斯定律 不管化學反應是分一步完成或分幾步完成 其反應熱是相同的 化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關 而與反應的途徑無關 A B 請思考 由起點A到終點B有多少條途徑 從不同途徑由A點到B點的位移有什么關系 登山的高度與上山的途徑無關 只與起點和終點的相對高度有關 H2 0 H1 0 S 始態(tài) L 終態(tài) H1 H2 0 如何理解蓋斯定律 H H1 H2之間有何關系 H H1 H2 B H A C H1 H2 有些化學反應進行很慢或不易直接發(fā)生 很難直接測得這些反應的反應熱 可通過蓋斯定律獲得它們的反應熱數(shù)據(jù) 2 蓋斯定律的應用 關鍵 目標方程式的 四則運算式 的導出 方法 寫出目標方程式確定 過渡物質 要消去的物質 然后用消元法逐一消去 過渡物質 導出 四則運算式 例1 已知下列各反應的焓變 Ca s C s 石墨 3 2O2 g CaCO3 s H1 1206 8kJ mol Ca s 1 2O2 g CaO s H2 635 1kJ mol C s 石墨 O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol試求 CaCO3 s CaO s CO2 g 的焓變 H4 178 2kJ mol 例2 按照蓋斯定律 結合下述反應方程式回答問題 已知 NH3 g HCl g NH4Cl s H1 176kJ mol NH3 g H2O l NH3 aq H2 35 1kJ mol HCl g H2O l HCl aq H3 72 3kJ mol NH3 aq HCl aq NH4Cl aq H4 52 3kJ mol NH4Cl s 2H2O l NH4Cl aq H5 則第 個方程式中的反應熱 H是 根據(jù)蓋斯定律和上述反應方程式得 即 H5 16 3kJ mol 例3 寫出石墨變成金剛石的熱化學方程式 25 101kPa時 石墨能直接變成金剛石嗎 查燃燒熱表知 C 石墨 s O2 g CO2 g H1 393 5kJ mol C 金剛石 s O2 g CO2 g H2 395 0kJ mol 所以 得 C 石墨 s C 金剛石 s H 1 5kJ mol 例4 同素異形體相互轉化但反應熱相當小而且轉化速率慢 有時還很不完全 測定反應熱很困難 現(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點 不管化學反應是一步完成或分幾步完成 這個總過程的熱效應是相同的 已知 P4 s 白磷 5O2 g P4O10 s H1 2983 2kJ mol P s 紅磷 5 4O2 g 1 4P4O10 s H2 738 5kJ mol 試寫出白磷轉化為紅磷的熱化學方程式 P4 s 白磷 4P s 紅磷 29 2kJ mol 4 你知道神六的火箭燃料是什么嗎 例5 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 mol N2H4 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 2 思考 為什么在熱化學反應方程式中通?？刹槐砻鞣磻獥l件 正逆反應的反應熱效應數(shù)值相等 符號相反 不能省去 練習 1 已知石墨的燃燒熱 H 393 5kJ mol 1 寫出石墨的完全燃燒的熱化學方程式 2 二氧化碳轉化為石墨和氧氣的熱化學方程式 熱化學方程式還可以表示理論可進行實際難進行的化學反應 C 石墨 s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol CO2 g C 石墨 s O2 g H 393 5kJ mol 2 已知25 101kPa下 石墨 金剛石燃燒的熱化學方程式分別為C 石墨 O2 g CO2 g H 393 51kJ mol 1C 金剛石 O2 g CO2 g H 395 41kJ mol 1據(jù)此判斷 下列說法中正確的是 A 由石墨制備金剛石是吸熱反應 等質量時 石墨的能量比金剛石的低B 由石墨制備金剛石是吸熱反應 等質量時 石墨的能量比金剛石的高C 由石墨制備金剛石是放熱反應 等質量時 石墨的能量比金剛石的低D 由石墨制備金剛石是放熱反應 等質量時 石墨的能量比金剛石的高 A 3 已知 CO g 1 2O2 g CO2 g H1 283 0kJ mol H2 g 1 2O2 g H2O l H2 285 8kJ mol C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H3 1370kJ mol試計算 2CO g 4H2 g H2O l C2H5OH l 的 H 解 根據(jù)蓋斯定律 反應 不論是一步完成還是分幾步完成 其反應熱效應都是相同的 下面就看看反應 能不能由 三個反應通過加減乘除組合而成 也就是說 看看反應 能不能分成 幾步完成 2 4 所以 H H1 2 H2 4 H3 283 2 2 285 8 4 1370 339 2kJ mol 4 在100g碳不完全燃燒所得氣體中 CO占1 3體積 CO2占2 3體積 且C s 1 2O2 g CO g H 110 35kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g H 282 57kJ mol與這些碳完全燃燒相比 損失的熱量是 392 92kJB 2489 44kJC 784 92kJD 3274 3kJ C 第二章化學反應速率和化學平衡 實驗中學高二化學備課組 23March2020 第一節(jié)化學反應速率 回憶鈉和鉀分別與水反應的現(xiàn)象 比較等物質的量濃度的鹽酸和醋酸與大理石反應的快慢 不同的化學反應快慢是不一樣的 怎么樣來比較和描述不同反應的快慢呢 化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的一個物理量 化學反應速率通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示 濃度常用單位 mol L 時間常用單位 s min h 化學反應速率常用單位 mol L s 或mol L min 表達式 v c t 一 化學反應速率的表示 v n V t PS 1 通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示 所以反應速率是正值 2 中學階段的化學反應速率是平均速率 3 濃度僅指溶液或氣體的 固體 純液體無濃度可言 例題 在2L的密閉容器中 加入1molN2和3molH2 發(fā)生N2 3H2 2NH3 在2s末時 測得容器中含有0 4mol的NH3 求該反應的化學反應速率 起始濃度 mol L 2s末濃度 mol L 觀察并回答 分別用三種物質表示的反應速率之間有什么關系 問題1 變化濃度 mol L 三步法 0 5 1 5 0 0 2 0 2 0 3 0 1 0 4 1 2 同一個反應 用不同的物質來表示反應速率 數(shù)值是不一樣的 所以應注明是由哪種物質表示的 同一反應中 各物質的速率之比等于他們在化學方程式中的化學計量數(shù)之比 如在N2 3H2 2NH3中 v N2 v H2 v NH3 1 3 2 結論1 常見題型例舉 1 用不同的物質來表示反應速率 例1 反應4NH3 5O2 4NO 6H2O在5L的密閉容器中進行 30s后 NO的物質的量增加了0 3mol 則此反應的平均速率可表示為 A v O2 0 01mol L sB v NO 0 008mol L sC v H2O 0 003mol L sD v NH3 0 002mol L s v NO 0 3 5 30 0 002mol L s 2 比較反應速率的大小 例2 反應A 3B 2C 2D在四種不同情況下的反應速率分別為 VA 0 15mol L 1 s 1 VB 0 6mol L 1 s 1 Vc 0 4mol L 1 s 1 VD 0 45mol L 1 s 1則該反應在不同條件下速率快慢順序是 結論2 在同一反應中 反應速率的大小不能單純地看數(shù)值大小 應化為同一種物質的反應速率再進行比較 3 根據(jù)各物質的反應速率之比寫出化學方程式 例3 某溫度下 濃度都是1mol L的兩種氣體X2和Y2 在密閉容器中反應生成氣體Z 經(jīng)過tmin后 測得物質的量濃度分別為 c X2 0 4mol L c Y2 0 8mol L c Z 0 4mol L 則該反應的反應方程式可表示為 3X2 Y2 2Z 3X2 Y2 2X3Y 習題 已知反應N2 3H22NH3 根據(jù)下圖判斷 1 A是 物質的量濃度變化情況 2 C是 物質的量濃度變化情況 3 2分鐘內(nèi)N2的平均速率是多少 H2 NH3 0 5mol L min 化學反應速率的測量 2 化學反應進行的時候 反應物和生成物的濃度都在不斷地變化 由于反應體系中一種反應物濃度的變化 必然引起其他物質濃度發(fā)生相應的變化 因此 化學反應速率只要用反應體系中任何一種物質 反應物或生成物 的濃度變化來表示 一般以最容易測定的物質表示 3 在物質的諸多性質中 特別是在溶液中 當反應物或生成本身有比較明顯的顏色時 人們常常利用顏色深淺和顯色物質濃度間的正比關系來跟蹤反應的過程和測量反應的速率 1 化學反應速率是通過實驗測定的 1 下列反應中2SO2 O22SO3起始濃度 mol L 0 40 202s后濃度 mol L 0 2求 V SO2 V O2 V SO3 2 在500mL的密閉容器中裝入1 5molH2 0 5molN2和0 05molNH3 若該反應的反應速率V H2 0 3mol L min 時 求3分鐘末時NH3的濃度 3 把0 6molX氣體的0 4molY氣體混合于2L容器中 使它們發(fā)生如下反應 3X Y nZ 2W 2min末已生成0 2molW 若測知V z 0 1mol L min 則 上述反應中Z氣體的計量數(shù)n的值是 A 1B 2C 3D 4 上述反應在2min末時 已消耗的Y占原來的百分比是 A 20 B 25 C 33 D 50 D B 4 在4個不同的容器中 在不同的條件下進行合成氨反應 根據(jù)在相同時間內(nèi)測定的結果判斷 生成氨的速率最快的是 A V H2 0 1mol L minB V N2 0 2mol L minC V NH3 0 15mol L minD V H2 0 3mol L min 注 此類題均換算為同一物質的速率為標準比較 B 5 一定溫度下 向一個容積為2L的事先裝入催化劑的真空密閉容器中通入1molN2和3molH2 3min末測此容器內(nèi)壓強是起始時壓強的0 9倍 在此時間內(nèi)用H2的量的變化來表示該反應的平均反應速率是 A 0 2mol L minB 0 6mol L minC 0 1mol L minD 0 1mol L min C 6 將固體NH4Br置于密閉容器中 在某溫度下 發(fā)生下列反應 NH4Br s NH3 g HBr g 2HBr g Br2 g H2 g 2min后 測知H2的濃度為0 5mol L HBr的濃度為4mol L 若上述反應速率用V NH3 表示 求V NH3 7 某溫度時 在2L容器中 X Y Z三種氣體物質的物質的量隨時間變化的曲線圖 由圖中數(shù)據(jù)分析 該反應的化學方程式為 反應開始至2min Z的平均反應速率 由圖知 2min內(nèi)X Y Z物質的量的變化為0 3mol 0 1mol 0 2mol比值為3 1 2 可知3X Y 2Z V Z 0 05mol L min 第二章化學反應速率和化學平衡 實驗中學高二化學備課組 23March2020 第二節(jié)影響化學反應速率的因素 1 在通常情況下 Na與水的反應和Mg與水的反應哪個劇烈 反應速率快 為什么 2 將等物質的量的碳酸鈉與碳酸氫鈉放入等體積等濃度的鹽酸中 產(chǎn)生CO2的速率哪個較快 為什么 3 石油的形成要多少年 炸藥的爆炸呢 以上說明化學反應速率的決定因素是什么 決定化學反應速率的主要因素 決定化學反應速率的因素是參加反應的物質本身的化學性質 影響反應速率的因素 2 外部因素 1 內(nèi)部因素 主要因素 參加反應物質的性質 濃度 壓強 溫度 催化劑 其他因素 光 顆粒大小 溶劑等 沒合適的取向 沒足夠的能量 足夠的能量 合適的取向 類比法 借鑒投籃 碰撞理論 n活 n總 活 活化分子百分數(shù) 活化分子數(shù) 反應物分子數(shù) 100 化學反應速率主要取決于 所有能夠改變內(nèi)能 運動速率 以及碰撞幾率的方法 都可以用來改變 控制反應的速率 一個反應經(jīng)歷的過程 普通分子 活化能 活化分子 合理取向的碰撞 有效碰撞 新物質 能量 有效碰撞的幾率 一 濃度對反應速率的影響 濃度增大 單位體積內(nèi)n總 T不變 活 不變 n活增大 有效碰撞 V 1 在其他條件不變時 增大反應物濃度 可以增大反應速率 實驗2 2結論 濃度大的H2C2O4 aq 先褪色 2KMnO4 5H2C2O4 3H2SO4 K2SO4 2MnSO4 10CO2 8H2O 規(guī)律 其他條件不變時 增大反應物的濃度 可以增大反應速率 減小反應物的濃度 可以減小化學反應的速率 濃度對反應速率的影響 本質原因 反應物濃度增大 單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多 有效碰撞的頻率增加 反應速率增大 a 此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反應 對于純固體或液體的反應物 一般情況下其濃度是常數(shù) 因此改變它們的量一般不會改變化學反應速率 c 隨著化學反應的進行 反應物的濃度會逐漸減小 因此一般反應速率也會逐漸減小 注意 應用1 一定條件下 在CaCO3 塊狀 2HCl CaCl2 H2O CO2 反應中 為了加快反應的速率 下列那些方法可行 A 增加HCl的濃度B 加水C 增加同濃度鹽酸的量D 改加CaCO3粉末 b 一般來說 固體反應物表面積越大 反應速率越大 固體反應物表面積越小 反應速率越小 原因 對氣體來說 若其他條件不變 增大壓強 就是增加單位體積的反應物的物質的量 即增加反應物的濃度 因而可以增大化學反應的速率 2 壓強對反應速率的影響 請試根據(jù)濃度對化學反應速率的影響推出壓強對化學反應速率的影響情況 規(guī)律 對于有氣體參加的反應 若其他條件不變 增大壓強 氣體體積縮小 濃度增大 反應速率加快 減小壓強 反應速率減慢 壓強增大 體積減小其他條件不變 V C增大 壓強對于反應速率的影響是通過對濃度的影響實現(xiàn)的P增大 C成比例增大 P減小 C成比例減小壓強只對于有氣體參加的反應的速率有影響 發(fā)散思考 壓強對于任意化學反應的速率都有影響嗎 思考 在N2 3H2 2NH3中 當其他外界條件不變時 減小體系壓強 該反應的速率怎么變 在反應中保持體系容積不變 充入N2 反應的速率怎么變 在反應中保持體系容積不變 充入He 反應的速率怎么變 在反應中保持體系壓強不變 充入He 反應的速率怎么變 壓強對反應速率的影響 壓強影響反應速率 必須伴隨有壓強改變時體積的改變現(xiàn)象 否則 壓強的變化并沒有作用到反應的體系上 即壓強變則體積變 實際是濃度的變化 若容器的體積不變 因為各氣體的濃度沒有變 則速率不變 如在密閉容器中通入惰性氣體 注意 對于氣體有下列幾種情況 1 恒溫時 增大壓強 體積減少 C增大 反應速率增大 2 恒容時 A 充入氣體反應物 反應物濃度增大 總壓增大 反應速率增大 B 沖入 無關氣體 如He N2等 引起總壓增大 但各反應物的分壓不變 各物質的濃度不變 反應速率不變 3 恒壓時 沖入 無關氣體 如He等 引起體積增大 各反應物濃度減少 反應速率減慢 例 對于反應N2 O2 2NO在密閉容器中進行 下列條件哪些不能加快該反應的化學反應速率 A 縮小體積使壓強增大B 體積不變充入N2使壓強增大C 體積不變充入O2使壓強增大D 使體積增大到原來的2倍E 體積不變充入氦氣使壓強增大 壓強對反應速率的影響 DE 三 溫度對反應速率的影響 實驗2 3結論 溫度高的溶液先出現(xiàn)渾濁 Na2S2O3 H2SO4 Na2SO4 SO2 S H2O 1 其他條件不變 溫度升高 反應速率加快 T 普通分子變?yōu)榛罨肿?活 n活 V 2 一般說來 溫度每升高10 速率增加2 4倍 V 倍數(shù)值 t2 t1 10 變化后的反應速率 3 溫度對反應速率影響的規(guī)律 對吸熱反應 放熱反應都適用 4 反應若是可逆反應 升高溫度 正 逆反應速率都加快 降低溫度 正 逆反應速率都減小 四 催化劑對反應速率的影響 實驗2 4結論 加入催化劑可以加快反應的速率 使用催化劑 能夠降低反應所需的能量 這樣會使更多的反應物的分子成為活化分子 大大增加單位體積內(nèi)反應物分子中活化分子所占的百分數(shù) 因而使反應速率加快 催化劑 能改變化學反應速率而自身的化學組成和質量在反應前后保持不變 加快化學反應速率 減慢化學反應速率 注 不說明指正催化劑 四 催化劑對反應速率的影響 能量 反應過程 E1 E2 反應物 生成物 活化分子 活化能 活化分子變成生成物分子放出的能量 反應熱 沒加催化劑 加了催化劑 凡是能改變反應速率而自身在化學變化前后化學性質和質量沒有發(fā)生變化的物質叫催化劑 使用催化劑同等程度的增大 減慢 正逆反應速率 從而改變反應到達平衡所需時間 沒特別指明一般指正催化劑 催化劑只能催化可能發(fā)生的反應 對不發(fā)生的反應無作用 催化劑一定的具有選擇性 催化劑中毒 催化劑的活性因接觸少量的雜質而明顯下降甚至遭到破壞 這種現(xiàn)象叫催化劑中毒 注意 五 其他如光照 反應物固體的顆粒大小 電磁波 超聲波 溶劑的性質等 也會對化學反應的速率產(chǎn)生影響 各條件對速率的影響大小是 催化劑 溫度 濃度 壓強 體積變化引起的 各種影響都有其局限性 要針對具體反應具體分析 總結 外界條件對化學反應速率的影響 總結 增加 不變 不變 不變 不變 不變 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 增加 不變 練習1 對于在溶液間進行的反應 對反應速率影響最小的因素是 A 溫度B 濃度C 壓強D 催化劑 練習2 下列條件的變化 是因為降低反應所需的能量而增加單位體積內(nèi)的反應物活化分子百分數(shù)致使反應速率加快的是 A 增大濃度B 增大壓強C 升高溫度D 使用催化劑 練習3 設NO CO22CO 正反應吸熱 反應速率為v1 N2 3H22NH3 正反應放熱 反應速率為v2 對于前述反應 當溫度升高時 v1和v2變化情況為 A 同時增大B 同時減小C v1減少 v2增大D v1增大 v2減小 練習4 在密閉容器里 通入xmolH2和ymol 2 改變下列條件 反應速率將如何改變 1 升高溫度 2 加入催化劑 3 充入更多的H2 4 擴大容器的體積 5 容器容積不變 通入氖氣 練習5 KClO3和NaHSO3間的反應生成Cl 和H SO42 離子的速度與時間關系如圖所示 已知反應速率隨c H 的增加而加快 試說明 1 為什么反應開始時 反應速率增大 2 反應后期速率降低的主要原因是什么 反應速率 時間 增大反應物的濃度使反應速率加快的主要原因 對于氣體參與體系增大壓強使反應速率加快的主要原因是 升高溫度使反應速率加快的主要原因是 使用催化劑使反應速率加快的主要原因是 A 活化分子百分數(shù)不變 但提高單位體積內(nèi)活化分子的總數(shù)B 增大分子的運動速率而使有效碰撞增加C 升高反應物分子的能量 使活化分子的百分數(shù)增加D 降低反應所需的能量 使活化分子百分數(shù)增加 A A C D 練習6 將一定濃度的鹽酸倒入碳酸鈣中 若作如下改變的情況 其中能使最初的化學反應速率增大的是 A 鹽酸的濃度不變 而使鹽酸的用量一倍B 鹽酸的濃度增大一倍 而使鹽酸的用量減少到原來的一半C 鹽酸的濃度和用量都不變 增加碳酸鈣的量D 鹽酸和碳酸鈣不變 增大壓強一倍E 加入CaCl2溶液F 加入CaCl2固體G 將CaCO3用CaCO3粉末代替 BG 練習7 硫代硫酸鈉 Na2S2O3 與稀硫酸發(fā)生如下反應 Na2S2O3 H2SO4 Na2SO4 SO2 S H2O 下列四種情況中最早出現(xiàn)渾濁的是 A 10 時0 1mol LNa2S2O3和0 1mol LH2SO4各5mLB 10 時0 1mol LNa2S2O3和0 1mol LH2SO4各5mL 加水10mLC 20 時0 1mol LNa2S2O3和0 1mol LH2SO4各5mLD 20 時0 2mol LNa2S2O3和0 1mol LH2SO4各5mL 加水10mL C 練習8 第二章化學反應速率和化學平衡 實驗中學高二化學備課組 23March2020 第三節(jié)化學平衡