第一单元 化学反应的热效应 第1课时（教学课件） 化学苏教版2019选择性必修1

专题一 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应的热效应 第1课时 化学反应的焓变 热化学方程式 苏教版2019选择性必修1 热化学反应方程式的性质 2 化学反应的焓变 1 知识导航 知识导航 明·学习目标 1.学生能够准确理解焓变的概念，清晰区分反应热与焓变的联系和区别。 2.熟练掌握热化学方程式的书写规则，能够正确书写热化学方程式，并能根据热化学方程式获取相关信息。 3.通过对化学反应中能量变化的分析，培养学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力。 引·新课导入 化学反应过程中，既有物质的变化，又伴随能量的变化，这些能量变化通常以热能、电能等形式表现出来，研究化学反应中能量变化对生产生活有着重要的意义。 请你思考！ 化学反应中的能量变化有什么规律？如何定量描述呢？ 物质燃烧 灯泡发光 烟火绽放 4 01 化学反应的焓变 1. 反应热 在化学反应中，当反应物和生成物具有相同温度时，吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热。 探·知识奥秘 一、化学反应的焓变 请你思考！ 化学反应为什么会产生反应热？ 内能改变 产生反应热 对于物质的量确定的反应体系来说，其中物质的各种能量总和称为内能。受温度、压强和物质的聚集状态等影响。 2. 焓变 在化工生产和科学实验中，化学反应通常是在敞口容器中进行的，反应体系的压强与外界压强相等，即反应是在恒压条件下进行的。在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变，用△H表示，单位常采用kJ·mol-1。 探·知识奥秘 一、化学反应的焓变 等 压 反应热 (焓变) 严格地讲，焓变是指在恒压的条件下，体系仅做体积功，不做其他功（如电功等）的变化过程中的热效应。如不特别指明，化学反应的反应热就是该反应的焓变。 探·知识奥秘 一、化学反应的焓变 3.吸热反应与放热反应 反应物具有的总能量低 生成物具有的总能量高 当反应体系吸收能量时其焓增大，为吸热反应，Δ H为正值(Δ H > 0)。 生成物 反应物 反应物总能量 < 生成物总能量 吸收能量向环境 8 探·知识奥秘 一、化学反应的焓变 反应物具有的总能量高 生成物具有的总能量低 当反应体系放出能量时其焓减小，为放热反应，Δ H为正值(Δ H > 0)。 反应物 生成物 反应物总能量 >生成物总能量 释放能量向环境 请你思考！ 如何用物质能量的变化表示反应的焓变？ ∆H＝ H生成物－ H反应物 单位： kJ/mol 或 kJ•mol-1 9 探·知识奥秘 一、化学反应的焓变 4.键能 以N2与O2反应生成NO为例 键断裂，吸收能量 键形成，释放能量 946kJ·mol-1 946kJ·mol-1 键能：在标准条件下(298 K 和 101 kPa)下，1 mol气态分子AB(g)完全解离成气态原子A(g)和B(g)所需吸收的平均能量。 探·知识奥秘 一、化学反应的焓变 a表示反应物断裂化学键吸收的总热量 b表示反应物形成化学键放出的总热量 键能：在标准条件下(298 K 和 101 kPa)下，1 mol气态分子AB(g)完全解离成气态原子A(g)和B(g)所需吸收的平均能量。 请你思考！ 化学反应中能量变化的 主要原因是什么? 探·知识奥秘 一、化学反应的焓变 化学反应中的能量变化，是由于化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时释放的能量不同所导致的。因此，化学键的断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。 12 探·知识奥秘 一、化学反应的焓变 以N2与O2反应生成NO为例 吸收能量 946kJ·mol-1 释放能量 2x632kJ·mol-1 N2 吸收能量 498kJ·mol-1 O2 反应物 生成物 ∆H＝(946+498) kJ·mol-1 -1264kJ·mol-1 + 请你思考！ 如何从键能的角度估算反应的焓变？ ∆H＝∑E (反应物键能)－∑E (生成物键能) = 180 kJ·mol 1.已知断裂1mol H2(g)中的H-H键需要吸收436kJ的能量，断裂1mol O2(g)中的共价键需要吸收498kJ的能量，生成H2O(g)中的1mol H-O键释放463kJ的能量。试计算出O2(g)与H2(g)反应生成H2O(g)的∆H 。 析·典型范例 2H2 O2 4H 2O 2H2O 断裂1mol H2(g)中的H-H键吸收436 kJ能量 断裂1 mol O2(g)中的共价键吸收498 kJ能量 生成H2O(g)中1 mol H-O键释放463.4 kJ能量 ∆H＝ ∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能） ＝2×436 kJ·mol-1＋498 kJ·mol-1－4×463.4 kJ·mol-1 ＝- 483.6 kJ·mol-1 2.某化学反应过程中物质的能量变化如图所示，下列说法不正确的是（ ） 析·典型范例 A．该反应可以是镁条与盐酸反应 B．该反应可以是氢氧化钡与氯化铵反应 C．该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量 D．该反应中断裂反应物化学键吸收总能量小于生成物化学形成释放总能量 B 02 热化学反应方程式 探·知识奥秘 二、热化学反应方程式 【交流讨论】请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水和水分解为氢气、氧气反应热效应的化学方程式，分析并讨论其在书写上与化学方程式有何不同。 化学反应一般都有反应热。那么，我们应该如何表示化学反应的反应热呢？ 物质状态 焓变 ①2H2(g) + O2 (g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1 ②H2 (g) + O2 (g) = H2O(1) △H = -285.8 kJ·mol-1 ③2H2 (g) + O2 (g) = H2O(g) △H = - 483.6kJ·mol-1 ④H2O(l) = H2 (g) + O2 (g) △H = 285.8 kJ·mol-1 17 探·知识奥秘 二、热化学反应方程式 化学反应中的能量变化通常以热等形式表现出来，能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1 请你思考！ 你知道这个热化学反应方程式表达的意义吗？ 举例 1. 定义 探·知识奥秘 二、热化学反应方程式 2. 意义 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1 表明了2 mol 气态H2与1 mol 气态O2反应生成 2 mol 液态H2O时，放出571.6 kJ 的热量 请你思考！ 你能总结出热化学反应方程式的书写要求吗？ （可根据前面交流与讨论的水的相关热化学方程式总结） 探·知识奥秘 二、热化学反应方程式 【交流讨论】请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水和水分解为氢气、氧气反应热效应的化学方程式，分析并讨论其在书写上与化学方程式有何不同。 ①2H2(g) + O2 (g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1 ②H2 (g) + O2 (g) = H2O(1) △H = -285.8 kJ·mol-1 ③2H2 (g) + O2 (g) = H2O(g) △H = - 483.6kJ·mol-1 ④H2O(l) = H2 (g) + O2 (g) △H = 285.8 kJ·mol-1 对比①②： 对比①③： 对比①④： 反应热的数值必须与热化学方程式的化学计量数相对应。 物质的状态必须正确，状态不同，焓变也不同。 当反应逆向进行时，其焓变与正反应的反应焓变相等，符号相反。 探·知识奥秘 二、热化学反应方程式 3. 书写要求 放热反应一定为“-”，吸热反应一定为“+”。 物质的状态必须正确[气态(g)、液态(l)、固态(s)、溶液(aq)]，特别是溶液中的反应易写错。 焓变的数值必须与热化学方程式的化学计量数相对应。 当反应逆向进行时，其焓变与正反应的焓变数值相等，符号相反。 化学计量数不表示分子数或原子个数，仅表示物质的量(可以是整数，也可以是分数) 1.25℃、101kPa时，1g甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出55.64kJ的热，写出该反应的热化学方程式。 则该反应的热化学方程式为 CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890.2kJ·mol-1 析·典型范例 解：甲烷燃烧的化学方程式为CH4 + 2O2 =点燃= CO2 + 2H2O 设1mol甲烷完全燃烧放出的热为x，则有 = 解得 x≈890.2kJ 22 2.写出下列反应的热化学方程式（反应条件均为25℃、101kPa)。 析·典型范例 (1)N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，释放46.2kJ的热。 . (2)1mol C2H5OH(I)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放1366.8kJ的热。 . (3）标准状况下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放2599.2kJ的热。 . (4) 12gC(石墨，s)与适量H2O(g)反应完全转化为CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ的热。 . N2 (g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH = -92.2kJ·mol-1 C2H5OH (l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = -1366.8kJ·mol-1 2C2H2 (g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = -2599.2kJ·mol-1 C(石墨，s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) ΔH = +131.3kJ·mol-1 跨学科链接 探·知识奥秘 人的生命活动需要能量，成年男性平均每天约需要12000kJ能量，成年女性平均每天约需要9000kJ能量。人体所需的能量主要依靠三大营养物质一一糖类、脂肪、蛋白质来提供。 表1-1 三大营养物质的热值 物质 糖类 脂肪 蛋白质 热值/(kJ.g-1) 约17 约38 约17 糖类中只有单糖能直接给人体提供能量，淀粉等多糖进入人体之后，首先在酶的作用下发生水解，生成葡萄糖。葡萄糖在人体内与氧气作用，发生如下反应：C6H12O6(s) + 6O2(g) = 6H2O(l) + 6CO2(g) △H=-2803 kJ·mol-1 光合作用与能量 食物中的化学物质能给人提供能量。这些物质进入人体后，在有氧呼吸过程中被缓慢氧化，生成二氧化碳和水，同时供给人体各项生理活动所需要的能量，保证身体机能的正常运作。尽管我们吃的食物丰富多样，但最主要的是糖类、脂肪、蛋白质三类物质。 食物为什么能够为生命体提供能量？科学家的研究表明，这一切要归功于植物的光合作用。含叶绿体的生物体发生光合作用，将光能转化为化学能以糖类物质的形式储存起来。动物食用这些生物体获得生存所需的能量。从本质上看，太阳能是能量之源，植物的光合作用“固定”了太阳能，并将其储存于分子中，使整个食物链中的所有生物均得以存活。因此，光合作用是地球上最重要的化学反应，为地球上的生命活动提供最原始的能量。 跨学科链接 探·知识奥秘 化学反应的热效应 化学反应的焓变 热化学 反应方程式 反应热 焓变 宏观、微观分析 定义 意义 书写要求 理·核心要点 1．下列反应中，生成物的总能量大于反应物的总能量的是（ ） A．氢氧化钠溶液与稀H2SO4反应 B．铝和氧化铁高温条件下反应 C．灼热的碳与CO2反应生成CO D．金属钠与水反应生成氢气 练·技能实战 C 2．(双选)相同温度时，氢气与氧气反应的变如下：H2(g) + O2(g) = H2O(l) △H= a kJ/mol；② 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H= bkJ/mol；对于a和b的关系，下列说法正确的是（ ） A． a >0，b>0 B． a<0，b<0 C．2a=b D．a=2b 练·技能实战 B、C 3．CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是（ ） A．该反应为吸热反应 B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于 CO2(g)和H2(g)具有的总能量 C．反应的热化学方程式是CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) △H=+41 kJ·mol-1 D．1 mol CO2(g)和 1 mol H2(g)反应生成 1 mol CO(g)和H2O(g)要放出 41 kJ 热量 练·技能实战 B 4．火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当把 0.4mol的液态肼和0.8molH2O2，混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256 kJ 的热量(相当于25℃、101 kPa 下测得的热量)。 (1)反应的热化学方程式为 . (2)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是 . 练·技能实战 N2H4 (l) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(g) ΔH = -640kJ·mol-1 产物无污染 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019选择性必修1 $$