高中化學選修4第一章

1、第一章第一章 化學反應與能量化學反應與能量第一節(jié)、化學反應與能量的變化第一節(jié)、化學反應與能量的變化化學反應特征：化學反應特征：生成新物質生成新物質 變化變化熱能熱能電能電能光能光能能能 量量熱能熱能熱能熱能吸熱反應吸熱反應放熱反應放熱反應反應物的能量之和反應物的能量之和 生成物的量能之和生成物的量能之和反應物的能量之和反應物的能量之和 生成物的量能之和生成物的量能之和化學反應同時遵守兩大守恒化學反應同時遵守兩大守恒一、焓變一、焓變 反應熱反應熱焓焓(H)： .焓變焓變(H)：1、焓變、焓變 反應熱反應熱反應熱反應熱物質所具有的能量物質所具有的能量常見的吸熱反應常見的吸熱反應常見的放熱反應常見的

2、放熱反應二、反應熱的分析方法二、反應熱的分析方法。從焓變的角度。從焓變的角度H = HH = H生成物生成物H H反應物反應物二、反應熱的分析方法二、反應熱的分析方法。從能量的角度。從能量的角度能能量量能能量量反應物反應物反應物反應物生成物生成物生成物生成物反應過程（反應過程（I）反應過程（反應過程（II）反應熱（反應熱（H）=生成物的總能量生成物的總能量-反應物的總能量反應物的總能量二、反應熱的分析方法二、反應熱的分析方法從化學鍵的角度分析從化學鍵的角度分析化學反應的實質：化學反應的實質：舊鍵斷裂：舊鍵斷裂： 能量能量 新鍵形成：新鍵形成： 能量能量舊鍵的斷裂，新鍵的形成舊鍵的斷裂，新鍵的形

3、成破壞破壞1mol化學鍵所吸收的能量化學鍵所吸收的能量(或形成或形成1mol化學鍵所放出的能量化學鍵所放出的能量)。鍵能：鍵能：二、反應熱的分析方法二、反應熱的分析方法物質物質能量越低能量越低, ,則物質越穩(wěn)定，則物質越穩(wěn)定，鍵能越大，則物質越穩(wěn)定鍵能越大，則物質越穩(wěn)定 H = E斷鍵吸收斷鍵吸收E成鍵放出成鍵放出從化學鍵的角度分析從化學鍵的角度分析二、反應熱的分析方法二、反應熱的分析方法小小 結結求反應熱的方法求反應熱的方法從焓變角度看：從焓變角度看：HH生成物的焓反應物的焓生成物的焓反應物的焓從能量的角度看：從能量的角度看： HH生成物能量反應物能量生成物能量反應物能量從鍵能角度看：從鍵能

4、角度看：HH反應物總鍵能生成物總鍵能反應物總鍵能生成物總鍵能放熱反應：放熱反應：吸熱反應：吸熱反應：HH0 0或或 HH為為“”HH0 0 或或HH為為“”能量越低能量越低, ,物質越穩(wěn)定，鍵能也越大物質越穩(wěn)定，鍵能也越大 例例 1 1：1molC1molC與與1molH1molH2 2O(g)O(g)反應生成反應生成lmol CO(g)lmol CO(g)和和1mol H1mol H2 2(g)(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ131.5kJ的熱量，該反應的的熱量，該反應的反應熱為反應熱為H H = = 。練練 習習例例 2 2：拆開：拆開 lmol HHlmol HH鍵、鍵、lmol

5、 Nlmol NH H鍵、鍵、lmolNNlmolNN鍵分別需要的能量是鍵分別需要的能量是436kJ436kJ、391kJ391kJ、946KJ946KJ，則，則1mol N1mol N2 2和和3molH3molH2 2完全生成完全生成NHNH3 3的反應熱的反應熱為為 ；1mol H2生成生成NH3的反應熱為：的反應熱為： ；200C101kP二、熱化學方程式二、熱化學方程式例例1：在：在200C、101kP時，時，1molH2與碘蒸氣作與碘蒸氣作用生成用生成HI的反應，科學文獻上表示為：的反應，科學文獻上表示為：指明反應條件指明反應條件指明物質的狀態(tài)指明物質的狀態(tài)指明物質的量與熱量的關系

6、指明物質的量與熱量的關系H2(g)+I2(g) 2HI(g) H=-14.9KJ/mol這個方程式與我們通常所見的方程式有何不同？這個方程式與我們通常所見的方程式有何不同？指明反應物與生成物的同時，還指明了：指明反應物與生成物的同時，還指明了：書寫熱化學方程式的注意事項書寫熱化學方程式的注意事項1 1、化學方程式的、化學方程式的 邊寫上邊寫上H H，用，用 隔開，隔開，H H：吸熱用：吸熱用“+”+”，放熱用：，放熱用：“”，單位是，單位是kJ/molkJ/mol1 1、熱化學方程式、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能表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式

7、 2 2、熱化學方程式需注明測定時的溫度和壓強。對、熱化學方程式需注明測定時的溫度和壓強。對于于 25 101kPa25 101kPa時進行的反應可不注明。時進行的反應可不注明。熱化學方程式作用：熱化學方程式作用：既能表示化學反應中的物質變化，也能表示化學反應中的能量變化。既能表示化學反應中的物質變化，也能表示化學反應中的能量變化。H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g) (g)=2HI(g) H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol200200101kPa101kPa例例22在在25250 0C C、101KPa101KPa時，有兩個由氫氣和氧氣化合成時，有兩個由氫

8、氣和氧氣化合成1mol1mol水的反應，一個生成氣態(tài)水，一個生成液態(tài)水，其熱水的反應，一個生成氣態(tài)水，一個生成液態(tài)水，其熱化學方程式可表示為化學方程式可表示為H H2 2（）（）+1/2O+1/2O2 2（）（）=H=H2 2O O（g g） H=H=一一241.8KJ/mol241.8KJ/molH H2 2（）（）+1/2O+1/2O2 2（）（）=H=H2 2O O（l l） H=H=一一285.8KJ/mol285.8KJ/mol請同學們分析為什么二者的產物同樣是水，而釋出的能量請同學們分析為什么二者的產物同樣是水，而釋出的能量卻不同？卻不同？3 3、相同化學反應中物質狀態(tài)不同，反應熱

9、也不同，所以熱化、相同化學反應中物質狀態(tài)不同，反應熱也不同，所以熱化學方程式中學方程式中物質后面物質后面要標明物質的狀態(tài)要標明物質的狀態(tài)s(s(固體固體) )、l (l (液體液體) ) 、g (g (氣體氣體) ) 、aq (aq (稀溶液稀溶液) )吸收能量吸收能量吸收能量吸收能量同一物質，能量：固體同一物質，能量：固體 液態(tài)液態(tài) Q Q2 257.357.3 C CQ Q1 1 Q Q2 257.3 57.3 D D無法確定無法確定 已知反應：已知反應：101 kPa101 kPa時，時，2C(s)2C(s)O O2 2(g)=2CO(g)(g)=2CO(g)H H221 kJ/mol2

10、21 kJ/mol；稀溶液中，；稀溶液中，H H(aq)(aq)OHOH(aq)=H(aq)=H2 2O(l)O(l)H H57.3 kJ/mol57.3 kJ/mol。 下列結論正確的是下列結論正確的是( () ) A A稀硫酸與稀稀硫酸與稀NaOHNaOH溶液的中和熱為溶液的中和熱為57.3 kJ/mol57.3 kJ/mol B B稀硫酸與稀稀硫酸與稀NaOHNaOH溶液反應的中和熱為溶液反應的中和熱為57.3 57.3 kJ/molkJ/mol C C 的反應熱為的反應熱為221 kJ/mol221 kJ/mol D D稀醋酸與稀稀醋酸與稀NaOHNaOH溶液反應生成溶液反應生成1 m

11、ol1 mol水，放出水，放出57.3 kJ57.3 kJ熱量熱量中和反應反應熱的測定中和反應反應熱的測定2 2、中和熱的測定、中和熱的測定 原理：原理：H=m.c.H=m.c.t/n(Ht/n(H2 2O)O)比熱容比熱容C=4.18J/(g.C=4.18J/(g.C) 0.0418kJ/ /(g.C) 0.0418kJ/ /(g.C)C) m:m:溶液的總質量溶液的總質量 t t反應前后的溫度差。反應前后的溫度差。實驗用品：實驗用品：大燒杯、小燒杯、溫度計、大燒杯、小燒杯、溫度計、量筒、泡沫塑料、量筒、泡沫塑料、環(huán)形玻璃攪拌棒環(huán)形玻璃攪拌棒0.50 mol/L 0.50 mol/L 鹽酸、

12、鹽酸、0.55 mol/L NaOH0.55 mol/L NaOH溶液溶液(3)(3)實驗步驟：實驗步驟：練習1：0.50 mol/L0.50 mol/L鹽酸與鹽酸與0.55 mol/L NaOH0.55 mol/L NaOH溶液在溶液在圖示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中圖示的裝置中進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}：所放出的熱量可計算中和熱?；卮鹣铝袉栴}：（1 1）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品）從實驗裝置上看，圖中尚缺少的一種玻璃用品是是 。（2 2）燒杯間填滿碎紙條的作用）燒杯間填滿碎紙條的作用 。（3 3）大燒杯上如不蓋硬紙板，求

13、得的中和熱數值）大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數值 （填（填“偏大偏大”“”“偏小偏小”“”“無影響無影響”）。）。已知已知H H+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq)=H(aq)=H2 2O(l) O(l) H=-57.3kJ/molH=-57.3kJ/mol，計，計算下列反應中放出的熱量。算下列反應中放出的熱量。（1 1）用）用0.1molBa(OH)0.1molBa(OH)2 2配成稀溶液跟足量稀硝酸反配成稀溶液跟足量稀硝酸反應，放出熱量為應，放出熱量為 kJkJ。（2 2）用）用1mol1mol醋酸稀溶液和足量醋酸稀溶液和足量NaOHNaOH溶液反應，放溶液反應，放出的熱

14、量出的熱量 （大于、小于、等于）（大于、小于、等于）57.3kJ57.3kJ，理由是理由是 。小于小于醋酸是弱電解質，只是少部分電離，發(fā)生電離醋酸是弱電解質，只是少部分電離，發(fā)生電離時要吸熱，中和時放熱較少時要吸熱，中和時放熱較少 中和反應的反應熱的測定實驗中要注意以下問題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？為了達到保溫隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。為了達到保溫隔熱、減少實驗過程中熱量損失的目的。2 2、測量酸的溫度后，為何要用水沖洗干凈溫度、測量酸的溫度后，為何要用水沖洗干凈溫度計上的酸？沖洗后的溶液能否倒入小燒杯？為什么？計上的酸？沖洗后的溶液能否倒入小燒

15、杯？為什么？ 因為該溫度計還要用來測堿液的溫度，若不沖洗，溫度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(fā)生中和反應而使熱量散失，故要沖洗計上的酸會和堿發(fā)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。溶液的質量增加，而導致實驗結果誤差。 中和反應的反應熱的測定實驗中要注意以下問題.3、酸、堿混合時，為何要把量筒中的酸、堿混合時，為何要把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒溶液一次倒入小燒杯而不能緩緩倒入？入小燒杯而不能緩緩倒入？4、實驗中所用實驗中所用HClH

16、Cl和和NaOHNaOH的物質的量比為何不是的物質的量比為何不是1111而是而是NaOHNaOH過量？若用過量？若用HClHCl過量行嗎？過量行嗎？為了保證為了保證0.50 mol/L0.50 mol/L的鹽酸完全被的鹽酸完全被NaOHNaOH中和，采用中和，采用0.55 0.55 mol/L NaOHmol/L NaOH溶液，使堿稍稍過量。若使鹽酸過量，亦可。溶液，使堿稍稍過量。若使鹽酸過量，亦可。反應熱可分為多種，如反應熱可分為多種，如燃燒熱燃燒熱， 中和熱中和熱，溶解熱溶解熱等。等。2、燃燒熱、燃燒熱 能源能源一、燃燒熱一、燃燒熱1. 1.燃燒熱的概念燃燒熱的概念: : 2、燃燒熱、燃燒

17、熱 能源能源在在2525、101kPa101kPa時時,1mol,1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量。的氧化物時所放出的熱量。為什么指定溫度和壓強為什么指定溫度和壓強? ?限定燃料的物質的量限定燃料的物質的量單位單位: kJ/mol: kJ/mol穩(wěn)定的氧化物穩(wěn)定的氧化物完全燃燒完全燃燒燃燒熱燃燒熱H0H0。物質在物質在O O2 2中燃燒。中燃燒。文字敘述燃燒熱文字敘述燃燒熱, ,可用可用“正值正值”或或“H ”H ”兩種兩種方法表示。方法表示。例如：例如：CHCH4 4的燃燒熱為的燃燒熱為890.3KJ/mol890.3KJ/mol或或H = H =

18、890.3KJ/mol.890.3KJ/mol.C C8 8H H1818的燃燒熱是多少的燃燒熱是多少? ? (1)H(1)H2 2(g)+(g)+O O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g) O(g) H=- 241.8kJ/molH=- 241.8kJ/mol (2)H(2)H2 2(g)+ (g)+ O O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l) O(l) H =- 285.8kJ/molH =- 285.8kJ/mol(3)2H(3)2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l) O(l) H=- 571.6kJ/molH=- 571.6kJ/mol 哪一

19、個是哪一個是H H2 2的燃燒熱？的燃燒熱？ 燃燒熱與中和熱的區(qū)別與聯系燃燒熱與中和熱的區(qū)別與聯系相相同同點點 燃燒熱燃燒熱中和熱中和熱能量變化能量變化HH不不同同點點反應物的量反應物的量 生成物的量生成物的量反應熱反應熱的含義的含義 酸堿中和生成酸堿中和生成1molH2O時放出的熱時放出的熱量量,強酸強堿間的中和強酸強堿間的中和反應中和熱大致相同反應中和熱大致相同,均約為均約為57.3kJ/mol1mol反應物完全燃反應物完全燃燒時放出的熱量燒時放出的熱量;不不同的物質燃燒熱不同同的物質燃燒熱不同10 g10 g硫磺在硫磺在 O O2 2中完全燃燒生成氣態(tài)中完全燃燒生成氣態(tài) SO2 ，放出，

20、放出的熱量能使的熱量能使 500 g H500 g H2 2O O溫度由溫度由1818升至升至62.462.4；則硫磺的燃燒熱為則硫磺的燃燒熱為 ，熱化學方程式為熱化學方程式為 。二、能源 化石燃料（煤，石油，天然氣），化石燃料（煤，石油，天然氣）， 陽光，陽光， 風力，風力， 流水，流水， 朝汐朝汐 以及柴草等以及柴草等 1.定義：定義：能提供能量的自然資源能提供能量的自然資源能源包括能源包括能源 化石燃料煤、石油、天然氣陽光風力流水潮汐柴草蘊藏量有限不能再生污染嚴重太陽能 氫能風能 地熱能海洋能 生物質能資源豐富資源豐富可以再生可以再生污染少污染少提高能源利用率燃料的充分燃燒能源的分類：能

21、否再生可再生不可再生煤，石油，天然氣水，電，風能，太陽能等是否常規(guī)常規(guī)能源新能源化石燃料，水，電太陽能，氫能，風能，地熱能，海洋能，生物能等中中 國國 現現 在在 的的能能 源源 構構 成成76%17%5%2%煤炭石油水電天然氣煤 76.2%石油 16.6%水電 5.1%天然氣 2.1%C(s) + O2(g)=CO(g) H =？ 如何測定如何測定H 能直接測定嗎？能直接測定嗎？若不能直接測，怎么辦？若不能直接測，怎么辦？想一想想一想?化學反應中反應熱（化學反應中反應熱（H H）與反應途徑有關系嗎？）與反應途徑有關系嗎？ 1840 1840年瑞士化學家蓋斯通過大量實驗事實證明，年瑞士化學家蓋

22、斯通過大量實驗事實證明，不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱不管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。是相同的。能量能量生成物生成物反應物反應物化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，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。而與反應的途徑無關。一、蓋斯定律一、蓋斯定律 化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱（ H ）總是相同的。）總是相同的。第三節(jié)第三節(jié) 化學反應熱的計算化學反應熱的計算化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，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

23、徑無關。而與反應的途徑無關。B BA A閱讀教材閱讀教材P12P12已知：已知： C(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g) (g) H H1 1= -393.5kJ/mol= -393.5kJ/mol CO(g)+ OCO(g)+ O2 2(g)= CO(g)= CO2 2(g) (g) H H2 2= -283.0kJ/mol= -283.0kJ/molC(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g) (g)=CO(g) 反應的反應熱反應的反應熱H H3 3=? =? 例例1 1、查燃燒熱表知：、查燃燒熱表知：C(C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(

24、g)=CO(g)=CO2 2(g)(g) H H1 1=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/molC(C(金剛石，金剛石，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g) (g) H H2 2=-395.0kJ/mol=-395.0kJ/mol寫出石墨變成金剛石的熱化學式方程寫出石墨變成金剛石的熱化學式方程(25,101kPa(25,101kPa時時) )應用蓋斯定律需要注意的問題應用蓋斯定律需要注意的問題:1. H只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關始態(tài)始態(tài)H1終態(tài)終態(tài)aH2HbcH5H4H32.計量數的變化與反應熱數值的變化要對應計量數的變化與反應熱數

25、值的變化要對應方法：先確定目標方程式，然后對已知熱化學方程式同側方法：先確定目標方程式，然后對已知熱化學方程式同側相加，異側相減，消去相加，異側相減，消去“過渡物質過渡物質” ，根據目標方程式計，根據目標方程式計量數擴大或縮小幾倍，且反應熱也相應的擴大或縮小幾倍量數擴大或縮小幾倍，且反應熱也相應的擴大或縮小幾倍已知已知CHCH3 3COOH(l)+2OCOOH(l)+2O2 2(g) =2CO(g) =2CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l) O(l) H H1 1= =870.3kJ/mol870.3kJ/molC(s)C(s)O O2 2(g) =CO(g) =CO2 2(g)(

26、g) H H2 2= =3933935 kJ5 kJmolmolH H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l) H H3 3= =285.8kJ/mol285.8kJ/mol求：求：2C(s)+2H2C(s)+2H2 2(g)(g)O O2 2(g) = CH(g) = CH3 3COOH(l) COOH(l) H=H=？例例2 2：已知：已知2H2H2(g)2(g)+O+O2(g)2(g)=2H=2H2 2O(l) O(l) H=-571.6KJ/molH=-571.6KJ/molCO(g)+1/2OCO(g)+1/2O2 2(g)=CO(g)=CO2(g)

27、 2(g) H=-283.0KJ/molH=-283.0KJ/mol求：求：CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g)=COO(g)=CO2(g)2(g)+H+H2(g) 2(g) H=?例例3 3：已知：已知 CO(g) + 1/2 OCO(g) + 1/2 O2 2(g) = CO(g) = CO2 2(g) H(g) H1 1= = 283.0 kJ/mol283.0 kJ/mol H H2 2(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O2 2(g) = H(g) = H2 2O(l) HO(l) H2 2= = 285.8 kJ/mol285.8 kJ/mol C C2 2H H5 5

28、OH(l) + 3 OOH(l) + 3 O2 2(g) = 2CO(g) = 2CO2 2(g) + 3 H(g) + 3 H2 2O(l) O(l) H H3 3= = 1370 kJ/mol1370 kJ/mol計算計算:2CO(g):2CO(g) 4 H4 H2 2(g)= H(g)= H2 2O(l)O(l) C C2 2H H5 5OH(l) OH(l) 的的HH 討論討論2. 2. 在同溫同壓下，下列各組熱化學方程式中在同溫同壓下，下列各組熱化學方程式中H H1 1 H H2 2 的有的有 ( )( )A A、2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g) =2H(g) =2H2

29、 2O(g)O(g)； H H1 1 2H 2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(1)O(1)； H H2 2B B、S(g)+OS(g)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g)； H H1 1 S(s)+O S(s)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g)； H H2 2H H1 1 H H2 2 的是的是 ( )( )C C、C(s)+C(s)+1 1/ /2 2O O2 2 (g)=CO(g) (g)=CO(g)； H H1 1 C(s)+O C(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)； H H2 2D D、H H

30、2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g)(g)=2HCl(g)； H H1 1 1 1/ /2 2H H2 2(g)+ (g)+ 1 1/ /2 2ClCl2 2(g)= HCl(g)(g)= HCl(g)； H H2 2同素異形體相互轉化但反應熱相當小而且轉化速率慢，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。已知：有時還很不完全，測定反應熱很困難。已知：P4(白磷、白磷、 s)+5O2(g)=P4O10(s) H1=-2983.2 kJ/molP(紅磷、紅磷、 s)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) H2= -738.5 kJ

31、/mol試寫出白磷轉化為紅磷的熱化學方程式。試寫出白磷轉化為紅磷的熱化學方程式。 已知已知: Zn : Zn ( s )( s )+1/2O+1/2O2 ( g )2 ( g ) ZnO ZnO ( s )( s ) H = -351.1 kJ/mol H = -351.1 kJ/molHgHg ( l) ( l) 1/2O1/2O2 2 ( g )( g ) HgHg O O ( s ) ( s ) H = -90.7 kJ/molH = -90.7 kJ/mol求：求：ZnZn( s )( s ) HgHg O O( s ) ( s ) = ZnO= ZnO( s )( s ) HgHg( l) ( l) H H 3 3= = ？ 已知：已知：2C(s)2C(s)O O2( g ) 2( g ) =2CO=2CO(g) (g) H H = = -221 kJ/mol-221 kJ/mol 2H 2H2 2 (g)(g) O O2 2 (g) (g)2H2H2 2O (g)O (g) H =-483.6 k