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高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的热效应图文ppt课件
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的热效应图文ppt课件，共38页。PPT课件主要包含了内容索引，知识铺垫，必备知识，自我检测，问题探究，归纳拓展，应用体验，答案C等内容，欢迎下载使用。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
一、化学反应的实质与特征1.实质:反应物中化学键断裂和反应产物中化学键形成。2.特征:既有物质变化,又伴有能量变化;能量转化主要表现为热量的变化。化学反应从能量变化的角度分为两类:(1)放热反应:放出热量的化学反应。(2)吸热反应:吸收热量的化学反应。
二、常见的放热反应和吸热反应有哪些?
提.放热反应:大多数化合反应、所有的燃烧反应、酸碱中和反应、较活泼金属与酸的反应、活泼金属与H2O的反应、铝热反应等。吸热反应:大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应、C和CO2、H2O(g)的反应,如C+CO2 2CO等。
一、化学反应的反应热1.反应热(1)定义:当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量。(2)表示符号:用Q表示
(3)热化学:用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支称为热化学。
【微思考1】使用反应热应该注意哪几方面问题?提示(1)物理变化中的能量变化不是反应热,如物质的三态变化,物质的溶解等过程中产生的热量变化不属于反应热。(2)反应放热或吸热与反应的条件无关。
2.反应热的测定(1)测定反应热的仪器——量热计:
(2)测定方法:将反应物加入量热计内筒并搅拌使之迅速反应,测量反应前后溶液温度的变化值。(3)计算公式:Q=-C(T2-T1)。其中C表示溶液及量热计的热容,单位是J·K-1;T1、T2表示反应前和反应后体系的温度,单位是K。
二、化学反应的内能变化与焓变1.内能(符号:U)(1)定义:体系内物质所含各种微观粒子的能量总和。(2)内能的大小除了与物质的种类、数量及聚集状态有关外,还与体系的温度、压强有关。
2.焓(1)定义:用来描述物质所具有的能量的物理量。与物质的种类、数量、聚集状态及温度和压强等有关,符号为H,单位为J或kJ。(2)焓和内能关系:H=U+pV
等压条件下的反应热等于焓变
3.焓变(1)定义:反应产物的焓与反应物的焓之差。符号:ΔH。(2)表达式及单位:ΔH=H(反应产物)-H(反应物),单位为kJ·ml-1或J·ml-1。(3)化学反应的焓变示意图
4.焓变与反应热的关系在等压条件下,反应中物质的能量变化全部转化为热能时,焓变与该化学反应的反应热相等,数学表达式为ΔH=Qp。
【微思考2】同一物质在不同聚集状态时的焓有什么关系?提示同一物质在不同聚集状态时所具有的能量也不同,即焓不相同,一般来说物质的焓:气态>液态>固态。
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)化学反应过程中一定伴随着能量的变化。( ) (2)反应热、焓变均指化学反应中的热量变化,单位为kJ或J。( )(3)化学反应中反应物总能量一定大于反应产物总能量。( )(4)吸热反应的ΔH<0,放热反应的ΔH>0。( )(5)反应A+B==C放热,则说明能量:A>B。( )(6)Na转化为Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热。( )(7)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。( )
1.天然气的燃烧涉及哪些能量间的转化?提示天然气的燃烧是化学能转化为热能和光能。2.化学反应中的反应热与化学键的键能有什么关系?提示化学反应的反应热=断裂化学键吸收的总能量-形成化学键放出的总能量。
1.内能与反应热的关系(1)ΔU=U(反应产物)-U(反应物),当U(反应物)>U(反应产物),反应释放能量;U(反应物)U(反应物)时,Q>0,反应吸收能量;当U(反应产物)
3.焓变与物质能量变化的关系
【微点拨】(1)化学反应的能量变化主要表现为热量的变化,但这并不是唯一的表现形式,其他的还有发光、放电等。(2)化学反应表现为吸热或放热,与反应的条件没有必然关系,而是取决于反应物和反应产物具有的总能量(或焓)的相对大小。
【典例】(2022广西钦州高二期末)单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化,如图所示,下列说法不正确的是( )A.单斜硫和正交硫互为同素异形体B.S(s,单斜)==S(s,正交) ΔH=-0.33 kJ·ml-1C.单斜硫比正交硫稳定D.1 ml SO2(g)分解成1 ml S(s,单斜)和1 ml O2时会吸收热量
解析 同一种元素形成的不同单质互为同素异形体,单斜硫和正交硫是硫元素的不同单质,二者互为同素异形体,故A正确;由题图可知,S(s,单斜)和O2反应生成1 ml SO2(g)时放热297.16 kJ,S(s,正交)和O2反应生成1 ml SO2(g)时放热296.83 kJ,则S(s,单斜)==S(s,正交)ΔH=-(297.16 kJ·ml-1-296.83 kJ·ml-1)=-0.33 kJ·ml-1,故B正确;由题图可知,单斜硫具有的能量比正交硫高,则正交硫更稳定,故C错误;由题图可知,单斜硫和氧气反应是放热反应,则其逆反应是吸热反应,即SO2(g)分解成S(s,单斜)和O2时会吸收热量,故D正确。
规律方法 ΔH的计算方法(1)ΔH=反应物断键吸收的总能量-反应产物成键释放的总能量。(2)ΔH=反应产物所具有的焓-反应物所具有的焓。
变式训练1已知某反应的焓变如图所示,下列说法正确的是( )A.该反应为放热反应B.该反应为吸热反应C.反应产物的焓小于反应物的焓D.反应物的总能量大于反应产物的总能量答案B解析ΔH=H(反应产物)-H(反应物),ΔH>0时为吸热反应。由图像可知,反应产物的焓大于反应物的焓,反应物的总能量小于反应产物的总能量。
变式训练2已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中,破坏1 ml氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ,破坏1 ml氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ,形成1 ml氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ,下列关系式中正确的是( )A.Q1+Q2>Q3B.Q1+Q2>2Q3C.Q1+Q2
1.下列说法正确的是( )A.焓变是指1 ml物质参加反应时的能量变化B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0C.需要加热才能发生的反应均为吸热反应D.一个化学反应中,当反应物总能量大于反应产物总能量时,反应放热,ΔH为“-”答案D解析反应产物的焓和反应物的焓之差即为反应的焓变,A错误;在化学反应中,反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量,反应放热,ΔH<0,反之吸热,ΔH>0,B错误,D正确;需要加热才能发生的反应也可能是放热反应,如燃烧反应,故反应是吸热还是放热与反应条件无必然的联系,C错误。
2.下列关于反应ΔU的说法中,正确的是( )A.ΔU>0时反应为放热反应B.ΔU<0时反应为放热反应C.ΔU=QD.ΔU=ΔH答案B解析ΔU=U(反应产物)-U(反应物),ΔU>0,反应吸收能量,ΔU<0,反应释放能量,若体系没有做功,ΔU=Q。B正确。
3.下列变化为放热的化学反应的是( )A.H2O(g) ==H2O(l)B.2HI(g) ==H2(g)+I2(g)C.形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应D.能量变化如图所示的化学反应
答案D解析A项不属于化学反应;B项为吸热反应;C项中化学反应是放热反应还是吸热反应取决于断开反应物中的化学键吸收的能量与形成反应产物中的化学键放出能量的相对大小,该项说法无法确定该反应是放热反应还是吸热反应。
4.如图为N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化,下列说法中正确的是( )
A.1 ml N2(g)与1 ml O2(g)反应放出的能量为180 kJB.1 ml N2(g)和1 ml O2(g)具有的总能量小于2 ml NO(g)具有的总能量C.常温下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOD.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水
答案B解析反应热就是断裂旧化学键吸收的总能量和形成新化学键所放出的总能量的差值,所以该反应的反应热是946 kJ·ml-1+498 kJ·ml-1-2×632 kJ·ml-1=180 kJ·ml-1,故该反应是吸热反应,A项错误,B项正确;氮气和氧气反应需要放电,C项错误;NO不是酸性氧化物,NO和氢氧化钠溶液不反应,D项错误。
5.某学习小组设计了如图所示的实验装置,探究化学反应中的热效应。把试管放入盛有25 ℃澄清饱和石灰水的烧杯中,试管中开始时放入一小块镁片,再用滴管向其中滴加5 mL稀盐酸。试回答下列问题:(1)实验中观察到的现象是 。 (2)产生(1)中现象的原因是 。 (3)写出试管中发生反应的离子方程式: 。
答案(1)试管中镁片逐渐溶解,并有气泡产生,烧杯中石灰水变浑浊(2)镁与稀盐酸反应产生H2,该反应是放热反应,该反应放出的热量使饱和石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小,因此有Ca(OH)2固体析出(3)Mg+2H+==Mg2++H2↑解析镁与稀盐酸反应产生H2,该反应是放热反应,该反应产生的热量使饱和石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小,因此有Ca(OH)2固体析出。
6.(2021贵州红河县第一中学月考)磷元素有多种性质不同的单质,红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体,充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。25 ℃,101 kPa下,31 g白磷完全转化为红磷,放出11 kJ的热量,根据以上事实回答下列问题:(1)红磷转化为白磷属于 (填“放热”或“吸热”)反应,ΔH (填“>”“<”或“=”)0。 (2)等质量的红磷和白磷分别完全燃烧,放出热量较多的是 (填“白磷”或“红磷”,下同)。 (3)31 g白磷与31 g红磷的能量较高的是 ,二者更稳定的是 。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
一、化学反应的实质与特征1.实质:反应物中化学键断裂和反应产物中化学键形成。2.特征:既有物质变化,又伴有能量变化;能量转化主要表现为热量的变化。化学反应从能量变化的角度分为两类:(1)放热反应:放出热量的化学反应。(2)吸热反应:吸收热量的化学反应。
二、常见的放热反应和吸热反应有哪些?
提.放热反应:大多数化合反应、所有的燃烧反应、酸碱中和反应、较活泼金属与酸的反应、活泼金属与H2O的反应、铝热反应等。吸热反应:大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应、C和CO2、H2O(g)的反应,如C+CO2 2CO等。
一、化学反应的反应热1.反应热(1)定义:当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量。(2)表示符号:用Q表示
(3)热化学:用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支称为热化学。
【微思考1】使用反应热应该注意哪几方面问题?提示(1)物理变化中的能量变化不是反应热,如物质的三态变化,物质的溶解等过程中产生的热量变化不属于反应热。(2)反应放热或吸热与反应的条件无关。
2.反应热的测定(1)测定反应热的仪器——量热计:
(2)测定方法:将反应物加入量热计内筒并搅拌使之迅速反应,测量反应前后溶液温度的变化值。(3)计算公式:Q=-C(T2-T1)。其中C表示溶液及量热计的热容,单位是J·K-1;T1、T2表示反应前和反应后体系的温度,单位是K。
二、化学反应的内能变化与焓变1.内能(符号:U)(1)定义:体系内物质所含各种微观粒子的能量总和。(2)内能的大小除了与物质的种类、数量及聚集状态有关外,还与体系的温度、压强有关。
2.焓(1)定义:用来描述物质所具有的能量的物理量。与物质的种类、数量、聚集状态及温度和压强等有关,符号为H,单位为J或kJ。(2)焓和内能关系:H=U+pV
等压条件下的反应热等于焓变
3.焓变(1)定义:反应产物的焓与反应物的焓之差。符号:ΔH。(2)表达式及单位:ΔH=H(反应产物)-H(反应物),单位为kJ·ml-1或J·ml-1。(3)化学反应的焓变示意图
4.焓变与反应热的关系在等压条件下,反应中物质的能量变化全部转化为热能时,焓变与该化学反应的反应热相等,数学表达式为ΔH=Qp。
【微思考2】同一物质在不同聚集状态时的焓有什么关系?提示同一物质在不同聚集状态时所具有的能量也不同,即焓不相同,一般来说物质的焓:气态>液态>固态。
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)化学反应过程中一定伴随着能量的变化。( ) (2)反应热、焓变均指化学反应中的热量变化,单位为kJ或J。( )(3)化学反应中反应物总能量一定大于反应产物总能量。( )(4)吸热反应的ΔH<0,放热反应的ΔH>0。( )(5)反应A+B==C放热,则说明能量:A>B。( )(6)Na转化为Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热。( )(7)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。( )
1.天然气的燃烧涉及哪些能量间的转化?提示天然气的燃烧是化学能转化为热能和光能。2.化学反应中的反应热与化学键的键能有什么关系?提示化学反应的反应热=断裂化学键吸收的总能量-形成化学键放出的总能量。
1.内能与反应热的关系(1)ΔU=U(反应产物)-U(反应物),当U(反应物)>U(反应产物),反应释放能量;U(反应物)
3.焓变与物质能量变化的关系
【微点拨】(1)化学反应的能量变化主要表现为热量的变化,但这并不是唯一的表现形式,其他的还有发光、放电等。(2)化学反应表现为吸热或放热,与反应的条件没有必然关系,而是取决于反应物和反应产物具有的总能量(或焓)的相对大小。
【典例】(2022广西钦州高二期末)单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化,如图所示,下列说法不正确的是( )A.单斜硫和正交硫互为同素异形体B.S(s,单斜)==S(s,正交) ΔH=-0.33 kJ·ml-1C.单斜硫比正交硫稳定D.1 ml SO2(g)分解成1 ml S(s,单斜)和1 ml O2时会吸收热量
解析 同一种元素形成的不同单质互为同素异形体,单斜硫和正交硫是硫元素的不同单质,二者互为同素异形体,故A正确;由题图可知,S(s,单斜)和O2反应生成1 ml SO2(g)时放热297.16 kJ,S(s,正交)和O2反应生成1 ml SO2(g)时放热296.83 kJ,则S(s,单斜)==S(s,正交)ΔH=-(297.16 kJ·ml-1-296.83 kJ·ml-1)=-0.33 kJ·ml-1,故B正确;由题图可知,单斜硫具有的能量比正交硫高,则正交硫更稳定,故C错误;由题图可知,单斜硫和氧气反应是放热反应,则其逆反应是吸热反应,即SO2(g)分解成S(s,单斜)和O2时会吸收热量,故D正确。
规律方法 ΔH的计算方法(1)ΔH=反应物断键吸收的总能量-反应产物成键释放的总能量。(2)ΔH=反应产物所具有的焓-反应物所具有的焓。
变式训练1已知某反应的焓变如图所示,下列说法正确的是( )A.该反应为放热反应B.该反应为吸热反应C.反应产物的焓小于反应物的焓D.反应物的总能量大于反应产物的总能量答案B解析ΔH=H(反应产物)-H(反应物),ΔH>0时为吸热反应。由图像可知,反应产物的焓大于反应物的焓,反应物的总能量小于反应产物的总能量。
变式训练2已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中,破坏1 ml氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ,破坏1 ml氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ,形成1 ml氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ,下列关系式中正确的是( )A.Q1+Q2>Q3B.Q1+Q2>2Q3C.Q1+Q2
1.下列说法正确的是( )A.焓变是指1 ml物质参加反应时的能量变化B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0C.需要加热才能发生的反应均为吸热反应D.一个化学反应中,当反应物总能量大于反应产物总能量时,反应放热,ΔH为“-”答案D解析反应产物的焓和反应物的焓之差即为反应的焓变,A错误;在化学反应中,反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量,反应放热,ΔH<0,反之吸热,ΔH>0,B错误,D正确;需要加热才能发生的反应也可能是放热反应,如燃烧反应,故反应是吸热还是放热与反应条件无必然的联系,C错误。
2.下列关于反应ΔU的说法中,正确的是( )A.ΔU>0时反应为放热反应B.ΔU<0时反应为放热反应C.ΔU=QD.ΔU=ΔH答案B解析ΔU=U(反应产物)-U(反应物),ΔU>0,反应吸收能量,ΔU<0,反应释放能量,若体系没有做功,ΔU=Q。B正确。
3.下列变化为放热的化学反应的是( )A.H2O(g) ==H2O(l)B.2HI(g) ==H2(g)+I2(g)C.形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应D.能量变化如图所示的化学反应
答案D解析A项不属于化学反应;B项为吸热反应;C项中化学反应是放热反应还是吸热反应取决于断开反应物中的化学键吸收的能量与形成反应产物中的化学键放出能量的相对大小,该项说法无法确定该反应是放热反应还是吸热反应。
4.如图为N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化,下列说法中正确的是( )
A.1 ml N2(g)与1 ml O2(g)反应放出的能量为180 kJB.1 ml N2(g)和1 ml O2(g)具有的总能量小于2 ml NO(g)具有的总能量C.常温下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOD.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水
答案B解析反应热就是断裂旧化学键吸收的总能量和形成新化学键所放出的总能量的差值,所以该反应的反应热是946 kJ·ml-1+498 kJ·ml-1-2×632 kJ·ml-1=180 kJ·ml-1,故该反应是吸热反应,A项错误,B项正确;氮气和氧气反应需要放电,C项错误;NO不是酸性氧化物,NO和氢氧化钠溶液不反应,D项错误。
5.某学习小组设计了如图所示的实验装置,探究化学反应中的热效应。把试管放入盛有25 ℃澄清饱和石灰水的烧杯中,试管中开始时放入一小块镁片,再用滴管向其中滴加5 mL稀盐酸。试回答下列问题:(1)实验中观察到的现象是 。 (2)产生(1)中现象的原因是 。 (3)写出试管中发生反应的离子方程式: 。
答案(1)试管中镁片逐渐溶解,并有气泡产生,烧杯中石灰水变浑浊(2)镁与稀盐酸反应产生H2,该反应是放热反应,该反应放出的热量使饱和石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小,因此有Ca(OH)2固体析出(3)Mg+2H+==Mg2++H2↑解析镁与稀盐酸反应产生H2,该反应是放热反应,该反应产生的热量使饱和石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小,因此有Ca(OH)2固体析出。
6.(2021贵州红河县第一中学月考)磷元素有多种性质不同的单质,红磷(结构复杂用“P”表示)和白磷(P4)是磷的两种同素异形体,充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷。25 ℃,101 kPa下,31 g白磷完全转化为红磷,放出11 kJ的热量,根据以上事实回答下列问题:(1)红磷转化为白磷属于 (填“放热”或“吸热”)反应,ΔH (填“>”“<”或“=”)0。 (2)等质量的红磷和白磷分别完全燃烧,放出热量较多的是 (填“白磷”或“红磷”,下同)。 (3)31 g白磷与31 g红磷的能量较高的是 ,二者更稳定的是 。
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