高中化学选修4课件第一章化学反应与能量.ppt

1、新课标人教版化学选修4,第一章 化学反应与能量,第一节化学反应与能量的变化,这是一幅幅多么撩人的自然美景，然而，如今的地球正在遭受着前所未有的灾难：大气污染加剧、水污染严重，固体废弃物与日俱增、臭氧空洞、酸雨、赤潮、温室效应、水土流失、土地沙漠化等。归根结底，都和化学反应有着密切的关系，我们这一章研究的主要是物质的能量变化，这种能量变化常以热能、电能、光能等形式表现出来。让我们共同学习、研究化学反应与能量，做好保护地球，保护环境的工作。,反应物的总能量高,生成物的总能量低,生成物的总能量高,反应物的总能量低,放热反应,吸热反应,反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量,生成物的总能量=反应物

2、的总能量+吸收的热量,化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程,回忆,氢原子和氢原子分开时， 化学键怎么变？ 能量怎么变化？多了？少了？ 从哪来？到哪去？ 化学键的变化与能量的变化有什么关系？,外力做功时能量如何变化,回忆,氢原子和氢原子靠近时， 化学键怎么变？ 能量怎么变化？多了？少了？ 从哪来？到哪去？ 化学键的变化与能量的变化有什么关系？,思考,液态水变成气态水时，能量是如何变化的？能否从微观角度解释能量变化的原因？,物质的变化常伴随着能量变化,结 论,你从图中发现了什么？ 1、 2、 3、,观察下列示意图：,你发现了吗？,反应热 焓变,化学反应过程中所释放或吸收的能量，

3、 都可以热量（或转换成相应的热量）来表 述，叫做反应热，又称为“焓变”。,符号： H ，单位：kJ/mol 或 kJmol-1,综上所述,当为“一”或时，为吸热反应。 请同学们分析的能量变化图。 二、热化学方程式 能够表示化学反应热效应的化学方程式应怎样书写？下面我们来讨论和研究,例在2000C、101KPa时，molH2与碘蒸气作用生成HI的反应，科学文献上表示为,H2（g）+I2（g）=2HI（g） H=一14.KJ/mol 当在0C101KPa时 例2在250C、101KPa时，有两个由氢气和氧气化合成1mol水的交反应，一个生成气态水，一个生成液态水，其化学方程式可表示,H2（）+1/

4、2O2（）=H2O（g） H=一241.8KJ/mol,H2（）+1/2O2（）=H2O（l） H=一285.8KJ/mol 请同学们分析为什么二者的产物同样是水，而释出的能量却不同？ 热化学方程式能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。,思考1、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小,A：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+Q2,数量的分析：反应物的状态，数量和生成物的数量都相同，但由于气态水转化为液态要放出一定热量,Q2Q1,B: S(g)+O2(g)=SO2(g)+Q1 S(S)+O2(g)=SO2(g)+Q2

5、,思考、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小,两式数量相同，S由固态吸收热量转化为气态，在氧化燃烧生成SO2。其放出热量的总和小于由气态S直接燃烧所放出的热量，Q1Q2。,C: C(S)+1/2O2(g)=CO(g)+Q1 C(S)+O2(g)=CO2(g)+Q2,思考、在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小,固态C氧化为CO，释放出热量Q1，CO是气体燃料，和O2反应生成CO2，又释放热量Q3，两次释放热量的总和Q1+Q3，等于固态C氧化为气态CO2释放的热量Q2，Q2Q1,D: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)+Q1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g

6、)= HCl(g)+Q2,状态相同，但数量后式仅是前式的一半，释放的热量也应是前式的一半，Q2Q1,思考与交流,热化学方程式与普通化学方程式有什么这区别？正确书写其应当注意哪几点？,小结热化学方程式不单表示了反 应物和生成物的关系，而且表示了反应的热效应。,书写热化学方程式应注意 、需注明反应的温度和压强。如在多少度，多少千帕；如在常温（250c）、常压（101kpa）下，可不注明温度和压强的条件； 、应注明反应物和生成物的状态；固体一s，液体一l，气体一g； 、热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数。化学计量数可以是整数，也可以是分数。对于相同的反应，当计量数不同时，其H不同。 、

7、在方程式右端要注明H为多少“+”或“一”kJ/mol。,（练习与巩固）依据事实，写出下列反应的热化学方程式,（）1mol碳完全燃烧放出393.5KJ的热量； （）1克甲醇燃烧生成二氧化碳和水（液态）时放热22.68KJ； （）1mol氯气和水蒸气通过灼热的炭层反应，生成氯化氢和二氧化碳放出145KJ的热量。,1、 1mol C与1mol 水蒸气反应生成1mol CO 和1mol H2，需要吸收 131.5 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式。,随堂练习,C,随堂练习,3、已知 （1）H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol （2）2H2( g )O

8、2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol （3） H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol （4） 2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol 则a、b、c、d的关系正确的是 。 A、ad0 C、2a=b0,C,作业布置,第一次作业pEx（）、（）、（）、（）、（）、（）、 Ex（）、（）、,谢谢！,新课标人教版化学选修4,第一章 化学反应与能量,第二节 燃烧热 能源,练习.若2.6 g 乙炔（C2H2，气态）完全燃烧生成液态水和CO2（g）时放热130 kJ。则乙炔燃烧的热化学方程式为

9、,C2H2（g）5/2O2（g） 2CO2（g）H2O（l）H=1300 kJ/mol,2C2H2（g）5O2（g）=4CO2(g)2H2O(l) H=2600 kJ/mol,一、燃烧热 什么是燃烧热？是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？,在25,101 kPa时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。,.燃烧热通常可由实验测得。 .在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：,研究条件： 25 ,101 kPa 反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化 物。 燃烧物的物质的量：1 mol 研究内容：放出的热量。（H0，单位kJ/mol） 在未有特别说明的情况

10、下，外界压强一般指25 ,101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物,如: C CO2(g)、H H2O（l）、S SO3 （g） 练习1分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的？为什么？ A.C（s）O2（g）=CO(g);H=110.5 kJ/mol B.C（s）O2（g）=CO2(g);H=393.5 kJ/mol C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l);H=571.6 kJ/mol D.H2(g)O2(g)=H2O(g);H=241.8 kJ/mol,解析: A项 C（s）燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其

11、反应热不能叫燃烧热；B项符合燃烧热的定义；C项H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O（l），但由于其反应热表示的是2 mol H2 完全燃烧时的热量变化，故不能叫燃烧热；D项参加燃烧的H2虽然是1 mol，但其生成H2O（g），而不是H2O（l），故它的反应热也不为H2的燃烧热。,你能根据题中信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式吗？,H2（g） O2（g）= H2O（l）；H= 285.8 kJ/mol,由于计算燃烧热时，可燃物质是以1 mol 作为标准来计算的，所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。,二、燃烧热的计算及应用 例题1.在101 kPa时，1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和

12、液态H2O，放出890.3 kJ的热量，CH4的燃烧热为多少？1000 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？,解析：根据题意，在101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧的热化学方程式为： CH4（g）2O2（g）=CO2（g）2H2O（l）H=890.3 kJ/mol 即CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。 1 000 L CH4（标准状况）的物质的量为：n(CH4)= =44.6 mol 1 mol CH4 完全燃烧放出890.3 kJ的热量，44.6 mol CH4 完全燃烧放出的热量为： 44.6 mol890.3 kJ/mol=3.97104 kJ 答案：CH4的

13、燃烧热为890.3 kJ/mol，1 000 L CH4（标准状况）完全燃烧产生的热量为3.97104 kJ。,2.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为： C6H12O6（s）6O2（g）=6CO2（g）6H2O（l）H=2 800 kJ/mol 葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。,解析： 根据题意，葡萄糖的燃烧热为2 800 kJ/mol，100 g葡萄糖的物质的量为： n(C6H12O6)=0.556 mol 1 mol C6H12O6完全燃烧放出2 800 kJ的热量，0.556

14、mol C6H12O6完全燃烧放出的热量为： 0.556 mol2 800 kJ/mol=1 557 kJ 答案：100 g葡萄糖在人体中完全氧化时产生1 557 kJ的热量。,三、能源,能源就是能提供能量的自然资源，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。 煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。 但它们的蕴藏有限，且不可再生。解决的办法 ：开源节流。即开发新能源，节约现有能源，提高能源的利用率。,节约能源的重要措施： 科学地控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，提高能源的利用率。,相关思考题,问题,

15、1.燃料充分燃烧的条件是什么?,2.燃料燃烧时,若空气过量或不足,会造 成什么后果?,3.为什么固体燃料要粉碎后使用?,1.使燃料充分燃烧的措施： (1）通入充足且适量的空气； (2）固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大燃料与空气的接触面。,讨论：下面列出的是有关煤作燃料利弊问题的一些主要论点，请参考这些论点，并准备有关材料，简要论述你对该问题的看法。 煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用该资源为我国的社会主义建设服务。 据有人估计，我国的煤炭储量足够使用几百年。 煤的形成需经过数亿年的时间，用一些就少一些，不可再生。 煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。, 煤是发热量很

16、高的固体燃料，我国煤炭资源相对比较集中，开采成本较低，用煤作燃料合算。 煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。 煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。 可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。 煤大量开采时，会造成地面塌陷。,资源蕴藏方面： 煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用，但由于煤为不可再生能源，故使用过程中应减少不必要的浪费，并提高其能量利用率，同时应加快开发新能源。 开采和运输方面： 我国煤炭资源相对比较集中，开采成本较低，这从我国的大、中、小型煤矿繁多即可说明，且

17、一般的煤矿工人不需要多么高深的技术；但煤在大量开采时，又会造成地面塌陷；在运输方面，很不方便，需要装、卸、运等诸多环节，且开采出来的煤在贮存时便有部分变质，造成资源浪费，同时造成环境污染，这从煤矿周围的空气质量普遍不佳（尤其是粉尘）即可证明，故应大大提高清洁煤技术，使煤通过气化等手段而变得易于运输。,资源综合利用： 煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，我们国家的煤，在进行综合利用时的办法主要是煤的干馏和煤的气化、液化，但在此过程中，却有相当多的副产物不能有效利用，如在炼焦过程中产生的焦炉气、煤焦油等，我们都没有很好地进行再加工，结果是既浪费了资源，又污染了环境。因此，积极开展煤的综合

18、利用十分重要。,污染环境方面： 由于煤中除了主要元素C外，还含有少量的H、S、N、O等元素，煤在直接燃烧时会产生SO2、氮氧化物及烟尘等，严重影响空气质量且易导致酸雨、温室效应等，从而使环境受到严重污染，故通过清洁煤技术（如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等），大大减少燃煤对环境造成的污染，势在必行。提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是大势所趋。,议一议1.城市家用燃料使用气体燃料比使用煤、煤球等固体燃料有什么好处？,答案：1.首先，因气体易扩散，故气体燃料与空气混合充分，容易发生完全燃烧，与固体燃料相比有较高的能量利用率。 其次，气体燃料便于管道运输、使用方便（易点燃、易熄灭）、无渣无

19、尘、清洁卫生。 第三，固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤，会产生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、粉尘，造成大气污染，住宅环境、居室空气的污染则更严重。,2.推广使用天然气（相对于管道煤气和液化气）为什么是城市燃气的发展方向？,管道煤气是一种清洁燃料，然而这是相对于住宅、居室环境而言的，从城市大环境看，并没有改善城市大气的污染程度。原因很简单，制造煤气要燃煤，使用煤气没有降低城市的煤炭消耗量，原来一家一户煤球炉的废气仅仅变成由数家煤气厂排放而已。液化气是发热量最高的优质清洁燃料，但液化气使用不便，且要消耗宝贵的石油资源，天然气则是一种既有管道煤气的方便，又有液化气无毒、发热量高的优点且不易爆的

20、燃料，所以，推广使用天然气是城市燃气产业的发展方向。,想一想1.工业上常用把煤块粉碎、液体燃料喷成雾状，而使燃料充分燃烧，这种方法是否适合家用？ 2.从能量守恒的角度看，把煤加工成煤气，是否能增加煤的发热量？,1.不适合 2.不能,四、新能源的开发及限制,1.燃料电池，2.氢能， 3.太阳能， 4.风能，生物能、核能、地热能、潮汐能等,谢谢！,新课标人教版化学选修4,第一章 化学反应与能量,第三节化学反应热的计算,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H1=-241.8kJ/mol 那么，H2的燃烧热H究竟是多少？如何计算？ 已知： H2O(g)=H2O(l) H2=-44kJ/mol

21、H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H=H1+H2=-285.8kJ/mol,下列数据H1表示燃烧热吗？why,判断,小组讨论汇报,任务,如何测出这个反应的反应热： （1）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, + = ， 则 H1 + H2 =H3 所以， H1 =H3- H2 =-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol,应用了什么规律？,盖斯定律？,盖斯？,不管化学反应是分一步完成或分