高中化學 第1章 化學反應與能量 第1節(jié) 化學反應與能量的變化（第1課時）焓變 反應熱課件 新人教版選修4.ppt

成才之路 化學,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修,化學反應與能量,第一章,第一節(jié) 化學反應與能量的變化,第一章,第1課時 焓變 反應熱,我們知道在每屆奧林匹克運動會上，都有一個莊嚴儀式傳遞圣火，在這里火成為精神、文明的象征，并以此傳遞奧林匹克的偉大精神。事實上火在古代就是一種神圣的象征，火代表著創(chuàng)世、再生和光明，人們對火是又畏懼又崇拜。畏懼是因為她的威力，她能給人類帶來巨大的災難；崇拜她是因為她能給人類帶來溫暖和光明，是她把人類從“茹毛飲血”帶向文明。這里的“火”實際上就是化學反應中產(chǎn)生的能量。盡管隨著科學發(fā)展，社會已逐步進入多能源時代，但是化學反應中的能量仍是目前主要的能量來源。,自動加熱飯盒是在普通飯盒的基礎上加制一個加熱盒而成的。在需要加熱時，取一包發(fā)熱粉倒入加熱盒內，把飯盒按入加熱盒，從旁邊的縫中注入少量清水，在幾分鐘內就可使食品達到80。你能解釋其中的原理是什么嗎？請在聽課時加以關注。,新知導學,物質,能量,物質質量,能量,能量,物質,熱能,電能,光能,熱能,放熱反應,吸熱反應,化學反應過程中釋放或吸收的能量,焓變,H,kJ/mol或kJmol1,斷裂,形成,放,降低,吸,升高,1是不是所有的化學反應都有能量的變化？為什么？ 提示：是的。原因是能量的變化與鍵能有關，反應物的鍵能之和與生成物的鍵能之和是不相等的。 2需要加熱的反應就是放熱反應嗎？ 提示：反應是吸熱還是放熱主要取決于反應物和生成物所具有的總能量的相對大小。放熱反應和吸熱反應在一定條件下都能發(fā)生。反應開始時需加熱的反應可能是吸熱反應，也可能是放熱反應，如煤的燃燒是放熱反應，但開始燃燒前需加熱引燃。,自主探究,1放熱反應與吸熱反應 化學反應同時存在物質和能量的變化，其中能量的變化常以熱能、電能、光能的形式表現(xiàn)出來，當能量變化以熱量的形式表現(xiàn)時，我們把化學反應分為放熱反應和吸熱反應。,焓變、反應熱的概念,教材點撥,2反應熱、焓變 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)來表示，叫做反應熱，又稱為“焓變”，符號用H表示，單位常采用kJ/mol(或kJmol1)。 3放熱反應使體系的能量降低，H為“”或H0。,溫馨提示：焓是與內能有關的物理量，用H表示。焓變是與化學反應的起始狀態(tài)、終止狀態(tài)有關系的一個量，與物質所處環(huán)境的壓強、溫度等因素有關，與化學反應的過程無關。 焓變的“”“”是相對于反應體系的能量而言的。 化學反應同時遵循質量守恒和能量守恒兩大基本規(guī)律，質量守恒是指反應物的總質量等于生成物的總質量，但能量守恒并不是反應物總能量等于生成物總能量。,4反應熱和焓變的比較,(2015四川德陽中學月考)(雙選)下列說法正確的是( ) A物質發(fā)生化學反應都伴隨著能量變化 B伴有能量變化的物質變化都是化學變化 C在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量與生成物的總能量一定不同 D在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量總是高于生成物的總能量,典例透析,【解析】 物質發(fā)生化學反應都伴隨著能量的變化，伴有能量變化的物質變化不一定是化學變化(如物質發(fā)生物理變化、核變化也都伴有能量變化)。在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量(設為x)與生成物的總能量(設為y)之間的關系為：xy，化學反應為放熱反應；xy，化學反應為吸熱反應；xy，對于任何一個化學反應，反應物的總能量與生成物的總能量都不相等。 【答案】 AC,1(2015經(jīng)典習題選萃)下列說法不正確的是 A化學變化過程是原子的重新組合過程 B根據(jù)化學反應中的能量變化情況，化學反應可分為吸熱反應和放熱反應 C化學反應中的能量變化多少與其反應物用量有關 D化學反應中的能量變化都是以熱能形式表現(xiàn)出來的,變式訓練,解析：從反應物、生成物的組成可推知化學變化過程是原子的重新組合過程，A正確；化學反應不是吸熱就是放熱，沒有無能量變化的反應，B正確；化學反應中的能量變化多少與反應物用量有關，C正確；化學反應中的能量變化通常以熱能形式表現(xiàn)出來，還有的以光能、電能等形式表現(xiàn)出來，D不正確。 答案：D,1化學鍵與化學反應中能量變化的關系 化學反應過程是原子重新組合的過程，反應物分子內化學鍵的斷裂需要吸收能量，生成新物質時形成新的化學鍵要放出能量。二者的能量差，就決定了能量的變化。,反應熱與反應物、生成物鍵能的關系,教材點撥,當E吸E放時，反應吸收能量；當E吸E放時，反應釋放能量。,(1)化學反應的過程實質上就是反應物中舊的化學鍵斷裂，形成生成物中新化學鍵的過程。在破壞舊化學鍵時需要吸收能量來克服原子間的相互作用，而在形成新化學鍵時則會釋放能量。由于吸收和釋放出的能量并不相同，所以任何化學反應在物質變化的同時，都伴隨著能量變化，這是化學反應的兩個基本特征。又因為化學反應的能量變化來源于斷裂舊鍵和形成新鍵的能量變化，所以說能量的變化總是以物質的變化為基礎。,溫馨提示：E吸表示斷裂反應物中化學鍵吸收的能量，即反應物鍵能之和；E放表示形成生成物中化學鍵放出的能量，即生成物鍵能之和。 有些放熱反應也需加熱才能發(fā)生，就是因為需要吸收能量以斷裂反應物中的化學鍵。,2H的計算方法 從不同角度解釋反應熱，其計算方式也不同，故H一般有兩種表達方式： (1)H生成物的總能量反應物的總能量 (2)H反應物中化學鍵斷裂吸收的能量之和生成物中化學鍵形成放出的能量之和,3放熱反應與吸熱反應比較,溫馨提示：吸熱反應和放熱反應是針對化學反應而言，物質三態(tài)之間的變化有能量的變化，但屬于物理變化。 反應物的能量越高，分子越不穩(wěn)定，破壞它需要的能量越少；生成物的能量越低，分子越穩(wěn)定，生成它時釋放的能量越多，故該反應為放熱反應，H0。,(2015大同調研)下列說法中正確的是( ) A需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 B任何放熱反應在常溫條件下一定能發(fā)生 C反應物和生成物所具有的總能量決定反應是放熱還是吸熱 D化合反應都是放熱反應，分解反應都是吸熱反應,典例透析,【答案】 C,【點評】 反應是吸熱還是放熱與反應開始時是否需要加熱無關，與反應類型(化合、分解、置換、復分解反應，氧化還原反應和非氧化還原反應等)沒有直接的因果關系，而取決于反應物和生成物所具有的總能量的相對大小。,典例透析,(1)a、b、c分別代表什么意義？ a：_；b：_；c：_。 (2)該反應是放熱反應還是吸熱反應？_。H大于零還是小于零？_。 (3)若已知2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H1Q1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H2Q2 則H1_(填“”“”或“”，下同)H2，Q1_Q2。,(3)比較H大小時，要連同“”“”包含在內，類似于數(shù)學上的正負數(shù)比較，如果只比較反應放出熱量的多少，則只比較數(shù)值大小，與“”“”無關。 【答案】 (1)代表舊鍵斷裂吸收的能量 代表新鍵形成放出的能量 代表反應熱 (2)放熱反應 小于零 (3) 【點評】 化學反應中的能量變化要從反應的過程考慮，斷裂化學鍵要消耗能量，形成化學鍵要放出能量，消耗的能量減去放出的能量就是反應的熱效應，要從實質上去理解，把握這一點。,2(2015江西南昌聯(lián)考)關于化學反應的說法錯誤的是( ),變式訓練,A上圖所示的反應為放熱反應 B化學反應中有物質變化也有能量變化 C需要加熱的化學反應不一定是吸熱反應 D化學鍵斷裂吸收能量，化學鍵形成放出能量 解析：由題圖知，反應物總能量小于生成物總能量，故圖中表示的反應為吸熱反應。 答案：A,3(2015成都航天中學高二月考)科學家已獲得了極具理論研究意義的N4分子，其結構為正四面體(如圖所示)，與白磷分子相似。已知斷裂1 mol NN鍵吸收193 kJ熱量，斷裂1 mol NN鍵吸收941 kJ熱量，則( ) AN4的鍵能是N2的二倍 B1 mol N4氣體轉化為N2時要吸收724 kJ能量 CN4是N2的同位素 D1 mol N4氣體轉化為N2時要放出724 kJ能量,解析：N4與N2結構不同，N4的鍵能不是N2的2倍，A錯；N4與N2互為同素異形體，而不是同位素，則C錯；從結構圖中可看出，一個N4分子中含有6個NN鍵，根據(jù)N4(g)=2N2(g) H，有H6193 kJ/mol2941 kJ/mol724 kJ/mol，故B項錯誤，D項正確。 答案：D,1(2015廣東肇慶第一次統(tǒng)檢)下列化學反應屬于吸熱反應的是( ) A碘的升華 B生石灰溶于水 C鎂與稀鹽酸反應 D熟石灰與NH4Cl晶體混合制取氨氣 解析：碘的升華吸熱，但為物理變化，A項錯；生石灰溶于水為放熱反應，B項錯；金屬與酸的置換反應為放熱反應，C項錯；熟石灰與NH4Cl晶體混合制取氨氣為吸熱反應，D項對。正確答案為D。 答案：D,2反應ABC(H0)，XC(H0)。下列示意圖中，能正確表示總反應過程中能量變化的是( ),解析：因總反應為放熱反應，反應為吸熱反應，反應為放熱反應，所以反應放出的熱量比反應吸收的熱量多。A項，圖中反應為放熱反應，反應為吸熱反應，且總反應為吸熱反應，錯誤；B項，圖中反應和反應均為吸熱反應，錯誤；C項，圖中反應和反應均為放熱反應，錯誤。 答案：D,3. 下列伴隨的能量變化中，屬于反應熱的是( ) A形成1 mol HCl鍵放出的能量 B石墨轉變成金剛石吸收的能量 CNa變成Na吸收的能量 D水蒸氣變成液態(tài)水放出的能量 解析：本題考查反應熱，考查考生對反應熱的理解。難度較小。A項，不是完整的化學反應，反應熱指反應過程中能量的變化；B項，石墨轉化為金剛石是化學反應；C項，不是完整的化學反應；D項，狀態(tài)的改變屬于物理變化。 答案：B,4(2015山西四校聯(lián)考)為探究NaHCO3、Na2CO3與1 mol/L鹽酸反應(設兩反應分別是反應、反應)過程中的熱效應，進行實驗并測得如下數(shù)據(jù)：,下列有關說法正確的是( ) A僅通過實驗即可判斷反應是吸熱反應 B僅通過實驗即可判斷反應是放熱反應 C通過實驗可判斷出反應、分別是吸熱反應、放熱反應 D通過實驗可判斷出反應、分別是放熱反應、吸熱反應,解析：僅通過實驗可判斷出NaHCO3溶于水是吸熱反應；通過實驗可判斷出NaHCO3與鹽酸反應是吸熱反應；僅通過實驗可判斷出Na2CO3溶于水的過程是放熱的；通過實驗可判斷出Na2CO3與鹽酸反應是放熱反應。綜上所述，可判斷出反應、分別是吸熱反應、放熱反應，C項正確。 答案：C,5(2015孝感市七校聯(lián)考)SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結構中只存在SF鍵。已知：1 mol S(s)轉化為氣態(tài)硫原子吸收能量280 kJ，斷裂1 mol FF、SF鍵需吸收的能量分別為160 kJ、330 kJ。則S(s)3F2(g)=SF6(g)的反應熱H為( ) A1780 kJ/mol B1220 kJ/mol C450 kJ/mol D430 kJ/mol,解析：化學鍵斷裂要吸收能量，形成化學鍵要放出能量。H反應物中化學鍵斷裂吸收的能量之和生成物中化學鍵形成放出的能量之和，由題意知：H(28031606 330)kJ/mol1220 kJ/mol。 答案：B,解析：本題是由現(xiàn)象來推斷鋁片與鹽酸反應的熱效應，實際是通過反應放熱或吸熱使錐形瓶中空氣熱脹冷縮，引起S形管內液面發(fā)生變化來分析有關問題。 答案：(1) 2Al6H=2Al33H2 有無色氣體放出，鋁片逐漸溶解 (2)下降 鋁片與鹽酸反應放熱，使錐形瓶內氣體受熱膨脹，造成S形管中液面A下降 放熱,航天器化學能推進劑 發(fā)射“嫦娥二號”探月衛(wèi)星使用的“長三甲”火箭一、二級發(fā)動機推進劑為偏二甲肼/四氧化二氮，三級發(fā)動機推進劑為液氫/液氧。不同級別的發(fā)動機采用了不同的推進劑，這其中有什么區(qū)別呢？,一、二級發(fā)動機推進劑為偏二甲肼(C2H8N2)/四氧化二氮(N2O4)，其中C2H8N2為燃燒劑，N2O4為氧化劑。它們在發(fā)動機燃燒室內發(fā)生反應(C2H8N22N2O4=2CO24H2O3N2)，產(chǎn)生大量高溫燃氣。偏二甲肼屬級毒性物質，可對人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟等造成傷害。N2O4常溫下會分解為紅棕色NO2氣體，我們在電視直播畫面上看到火箭在發(fā)射前幾秒鐘會放出紅棕色的“煙”就是這個原因。N2O4也有毒，可對神經(jīng)系統(tǒng)造成傷害。,偏二甲肼/四氧化二氮作推進劑的最大優(yōu)點是無需高溫點火，燃燒劑與氧化劑接觸即自動點火，不會存在中途熄火的問題，而且在常溫下就能方便地貯存和運輸；缺點是有劇毒、易通過皮膚吸收而使人致癌。因此，偏二甲肼/四氧化二氮推進劑在生產(chǎn)、運輸、貯存、加注和火箭發(fā)射過程等各個環(huán)節(jié)中均會因泄漏或不完全燃燒而造成污染。 “長三甲”火箭三級發(fā)動機推進劑為液氫/液氧。其中液氫為燃燒劑，液氧為氧化劑(2H2O2=2H2O)。,與傳統(tǒng)的肼類推進劑相比，液氫/液氧推進劑的突出優(yōu)點是無毒無污染、高比沖(單位秒流量的推進劑產(chǎn)生的推力比使用其他推進劑更高)。缺點是使用成本高、技術要求高，貯存、加注程序復雜：液氫和液氧需在低溫下保存，臨近發(fā)射才能加注進入箭體貯箱；液氫溫度低于253，液氧溫度低于183，因此盡管燃料貯箱進行了水平極高的保溫設計，火箭周圍的空氣還是會迅速地被冷凝成水汽，為了防止結冰，要不停地用氮氣吹除；同時，在常溫下不斷汽化的液氫液氧，會使貯箱的壓力越來越高，而一粒沙子從一米高處落下來的能量就能引起爆炸，因此需要一邊加注一邊泄壓，不停地把汽化后的燃料導入燃燒池燒掉，直至發(fā)射前的最后幾秒。,