资源简介

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化学反应与能量转化
第一章
1.1化学反应的热效应
章节脉络
能源
化学反应的内能变化与焓变
化学反应的反应热
第一章
化学反应与能量转化
1.2化学能转化为电能——电池
1.1化学反应的热效应
1.3电能转化为化学能——电解
1.4金属的腐蚀与防护
盖斯定律
盖斯定律 能源
核心素养目标
1. 宏观辨识与微观探析
能从宏观角度理解化学反应的能量变化现象，通过盖斯定律建立反应热与反应途径无关的认知，从微观层面理解其内在原理，构建宏观现象与微观本质的联系。
2. 证据推理与模型认知
以盖斯定律相关实验数据和原理为证据，通过对热化学方程式的推理、变形和运算，构建反应热计算模型，能运用该模型解决能源利用中反应热计算等问题，提升逻辑推理和模型应用能力。
3. 科学探究与创新意识
聚焦化学反应热效应的定量测量及能源应用，尝试对反应条件）、能量转化路径进行创新改进，结合学科前沿激发探究精神与实践创新能力。
学习重难点
重点：
1. 理解热化学方程式的书写规则，能用热化学方程式表示反应中的能量变化。
2. 能进行反应焓变的简单计算，掌握盖斯定律及其应用。
难点：
1. 深刻理解盖斯定律内涵，明确化学反应的焓变仅取决于反应的始态和终态，与反应途径无关 。
2. 清晰把握运用盖斯定律计算时，反应热数值、正负号与化学计量数的对应关系及变化规律 。
课前导入
19 世纪，俄国化学家盖斯经过大量实验研究，发现了一个重要定律 —— 盖斯定律。它能帮我们解决反应热和反应途径之间的关系问题。接下来，就让我们一起深入学习盖斯定律，探索化学反应热效应背后更深层次的奥秘。
盖斯定律
PART 01
盖斯定律
盖斯定律的内容
一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是一样的。
在给定条件下，一个化学反应的焓变只取决于反应体系的始态和终态，与反应途径无关。这就好比人们登山时，往往有多条路径可以选择，但不论选择哪条路径从山脚爬到山顶，总的上升高度是一样的。
登山时上升的高度与登山路径无关
盖斯定律的特点
从反应途径角度
盖斯定律
从能量守恒角度
如图表示从始态通过不同途径到达终态的焓变，则 H = H1 + H2 = H3 + H4 + H5 。
H1
H2
H3
H4
a
b
c
H5
终态
始态
( Ⅰ )
( Ⅱ )
H
( Ⅲ )
盖斯定律
反应物A变为反应产物D，可以有两种途径：
①由A直接变成D，反应热为 H；
②由A变成B，再由B变成C，最后由C变成D，每一步反应的反应热分别为 H1、 H2、 H3，如图所示：
盖斯定律的应用方法
虚拟途径法
A
B
C
D
H1
H2
H3
H = H1 + H2 + H3
盖斯定律
如反应 的反应热无法直接测定，则可根据加和法由下面两个反应的反应热计算出来：
加和法
根据已知热化学方程式和目标热化学方程式确定“过渡物质”
然后用消元法逐一消去“过渡物质”，
即可得出热化学方程式的“四则运算式”，
从而可计算出目标热化学方程式的焓变。
即要消去的物质
盖斯定律
则① — ②得
也可将该反应过程虚拟为如图所示：
H1
H3
H2
则根据盖斯定律：
H1 = H2 + H3
H3 = H1 - H2
= -393.5 kJ/mol - (-283.0 kJ/mol)
= -110.5 kJ/mol
盖斯定律
1. 热化学方程式乘以某数（整数或分数）时，反应热数值也必须同时乘以该数。
2. 热化学方程式相加减时，同种物质（相同状态）之间可相加减，反应热也随之相加减。
3. 将一个热化学方程式逆向书写时， H的符号必须随之改变，但其数值的绝对值不变。
4. 在设计反应过程时，可能会遇到同一物质三态（固态、液态、气态）间的相互转化，物质由固态→液态→气态变化时，会吸热；反之，会放热。
应用盖斯定律计算反应热时的注意事项
能源
PART 02
能源
自然界中，能为人类提供能量的物质或物质运动统称能源。
化石燃料
新能源
煤、石油、天然气
太阳能、风能、水能、地热能、
海洋能、生物质能等
特点：属于不可再生能源
特点：资源丰富、可再生、无污染或少污染，属于清洁能源
能源
定义
能源分类
能源
①我国的能源总量较丰富，约占世界能源总量的十分之一，但人均能源可采储量远低于世界平均水平。
②我国的能源结构不平衡、资源分布不均衡。
③目前，我国能源消费快速增长，消费结构以煤为主，以石油、天然气为辅，以水能、核能、风能、太阳能为补充。
我国的能源状况
①“开源”，即开发核能、风能、太阳能等新能源。
②“节流”，加大节能减排的力度，提高能源利用效率。
解决能源危机的措施
能源
摩尔燃烧焓
某物质的摩尔燃烧焓指在一定反应温度和压强条件下，1 mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焓变。
概念
摩尔燃烧焓
反应条件
反应程度及产物
摩尔燃烧焓概念中的“三个”限制条件
可燃物的用量
一定温度和压强
1 mol 纯物质
完全燃烧生成指定产物。完全燃烧时，不同元素对应的指定产物：
不是完全燃烧；
不是S的燃烧产物
必须为液态
能源
意义
以CH4为例，CH4(g)的摩尔燃烧焓 H(298K、101kPa)为 -890.3 kJ/mol，表示 298K、101kPa时，1 mol CH4(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出890.3kJ 的热量。
表示物质摩尔燃烧焓的热化学方程式的书写
由于摩尔燃烧焓是以 1 mol 纯物质完全氧化所放出的热量来定义的，因此在书写表示物质摩尔燃烧焓的热化学方程式时，可燃物的系数为 1，以此来配平热化学方程式，其余物质的系数常出现分数。
能源
注意不同热化学方程式中化学式前的系数与 H的关系。同一放热反应 (吸热反应)，其他条件相同时，参与反应的反应物的物质的量越大，放出 (吸收) 的热量越多， H越小 (大) 。
比较 H 要做到 “五个注意”
在比较 H 大小时，要包括所含的“+”“ - ”。
2. 注意吸热反应的 H肯定比放热反应的大，吸热反应的 H>0，放热反应的 H<0。
能源
3. 注意物质的反应程度
等量的同种物质在完全燃烧时放出的热量比不完全燃烧时放出的热量多。如 1 mol C(s)在 O2中燃烧生成 CO2(g)放出的热量比生成CO(g)放出的热量多。
4. 注意物质的聚集状态在同一反应中，反应物或反应产物的聚集状态不同时，要考虑 ， 或根据等量的同一物质的三种聚集状态的能量比较 。
能源
如
能源
如
课堂小结
化学反应的内能变化与焓变
化学反应的反应热
反应热
反应热的测定
测定中和反应的反应热实验
化学反应的内能变化
化学反应的焓变
热化学方程式
随堂训练
1. 氨基甲酸铵(H NCOONH )为尿素生产过程的中间产物，易分解。某小组对氨基甲酸铵的分解实验进行探究。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
写出H2NCOONH4(s)分解生成NH3(g)与CO2(g)的热化学方程式
随堂训练
2.下列关于的叙述错误的是( )
A. 该反应的反应热，是放热反应
B. 该反应的与各物质的状态有关，与化学计量数也有关
C. 该热化学方程式表示在下，气体完全燃烧生成气体和液态水时放出热量
D. 该反应表明丁烷燃烧时一定会放出的热量
D
随堂训练
3. 在298 K、100 kPa时，已知：
2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)　ΔH1，
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH2，
2Cl2(g)＋2H2O(g)===4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3。
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是( )
A.ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2
B.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C.ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
D.ΔH3＝ΔH1－ΔH2
A
随堂训练
4. 通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。——练透p141 T8
①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) 　ΔH3＝c kJ·mol－1
④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝d kJ·mol－1
下列说法不正确的是( )
A.反应①②为反应③提供原料气
B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一
D.反应2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝(2b＋2c＋d) kJ·mol－1
C
随堂训练
B
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