化学选修4全册配套最完整精品课件1.ppt
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1、化学选修4全册配套最完整精品课件1 Page 2 化学反应的本质化学反应的本质 世界是由许许多多物质构成的世界是由许许多多物质构成的 Page 3 Page 4 常温下铁丝、棉布、常温下铁丝、棉布、 木头在空气中不能木头在空气中不能 与氧气反应与氧气反应 Page 5 我们知道世界上千千万万的反应大多我们知道世界上千千万万的反应大多 说都是有反应条件的,如果反应条件达不说都是有反应条件的,如果反应条件达不 到,无论过多少年(尤其是一些有机化学到,无论过多少年(尤其是一些有机化学 反应)都不会发生,当反应条件一达到就反应)都不会发生,当反应条件一达到就 会发生剧烈的反应,这是为什么呢?会发生剧烈
2、的反应,这是为什么呢? Page 6 在讲解化学反应实质问题之前我在讲解化学反应实质问题之前我 们先来看一个简易模型:们先来看一个简易模型: Page 7 气体分子所在的空间距离,要比分子本气体分子所在的空间距离,要比分子本 身直径要大的多,所以我们可以把分子看作身直径要大的多,所以我们可以把分子看作 是自由运动而不受分子之间的作用力,进而是自由运动而不受分子之间的作用力,进而 分子之间的碰撞是随机的。分子之间的碰撞是随机的。 Page 8 随机碰撞发生的频率很高,但是现实的随机碰撞发生的频率很高,但是现实的 情况是并不是所有的反应都很剧烈,甚至情况是并不是所有的反应都很剧烈,甚至 有时并不发
3、生,那是为什么呢?是因为不有时并不发生,那是为什么呢?是因为不 是所有的反应都是有效碰撞。是所有的反应都是有效碰撞。 Page 9 我们知道一个分子变化为另外一个分子是要我们知道一个分子变化为另外一个分子是要 克服原子之间的作用力的,而不是所有的分子都克服原子之间的作用力的,而不是所有的分子都 有这个能量克服分子之间的作用力而发生反应,有这个能量克服分子之间的作用力而发生反应, 具有这种能量的分子叫做活化分子,活化分子发具有这种能量的分子叫做活化分子,活化分子发 生的碰撞叫做有效碰撞。生的碰撞叫做有效碰撞。 Page 10 Page 11 活化反应示意图活化反应示意图 Page 12 从这张图
4、中我们就可以看出,只从这张图中我们就可以看出,只 有反应物只有达到活化状态时它才能有反应物只有达到活化状态时它才能 发生反应。发生反应。 Page 13 在在25摄氏度摄氏度,101 kPa时,时,1 mol可可 燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所 放出的热量,叫做该物质的燃烧热。放出的热量,叫做该物质的燃烧热。 燃烧热燃烧热 Page 14 氧弹热量计安装示意图氧弹热量计安装示意图 Page 15 在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热。水时的反应热叫做中和热。 中和热中和热 Page 16 测定中和
5、热仪器测定中和热仪器 Page 17 化学反应中催化剂的使用大大提高了化学反应中催化剂的使用大大提高了 反应发生的速率因此应用非常广泛,尤其反应发生的速率因此应用非常广泛,尤其 在有机领域内,催化酶的使用使我们的化在有机领域内,催化酶的使用使我们的化 学物质世界极大的丰富起来。学物质世界极大的丰富起来。 Page 18 工业中各种用途工业中各种用途 的催化剂的催化剂 Page 19 Page 20 生物催化酶更是应生物催化酶更是应 用广泛,我们日常生活用广泛,我们日常生活 中的洗衣粉里就有许多中的洗衣粉里就有许多 化学酶。化学酶。 Page 21 Page 22 蜡烛燃烧 Page 23 在化
6、学反应过程中能量以热能、 电能和光能等形式表现出来,当能量以 热的形式表现时,可以把化学反应分为 放热反应和吸热反应。 Page 24 铝箔燃 烧产生光能 和热能,该 反应是放热 反应。 铝箔燃烧 Page 25 氢氧化钡晶体Ba(OH)28H2O与氯化铵晶体 (NH4Cl)的反应,玻璃片上的水由于结冰使玻 璃片与小烧杯粘在一起,该反应是吸热反应。 Page 26 化学反应过程中同时存在物质和 能量的变化,那么他们在化学反应体 系及其变化中是如何体现的呢? Page 27 Page 28 Page 29 1. 了解反应热和焓变的含义。 2. 认识热化学方程式的意义并能正确 书写热化学方程式。
7、Page 30 培养学生从微观的角度理解化学问题。 通过对学习资料的查找与交流,培养学生 获取信息、理解信息并得出结论的能力以及语 言表达能力;通过从化学键的角度分析化学反 应,引导学生分析引起反应热的本质。 Page 31 化学反应中的能量变化,热化学方程 式的书写。 焓变、H的“+”与“-”,热化学 方程式的书写。 Page 32 在我们现实生活当中,有哪些现象伴随 着化学反应的能量(热量)变化? Page 33 燃烧金属生锈 Page 34 化学反应中我们研究的对象是反应物和 生成物,我们把它们称为反应体系,而把除 它们之外的物质称为环境,我们把反应体系 在化学反应过程中所释放或吸收的能
8、量,用 热量(或换算成相应的热量)来表述。 Page 35 1. 在化学反应过程中放出或吸收 的热量、通常叫做反应热。又称焓变。 用符号“H”表示,单位常采用 kJ/mol或kJmol1 Page 36 为什么化学反应过程中会有能量 的变化?从化学键的角度看化学反应 是怎样发生的?与能量有什么关系? 反应物和生成物的相对能量的大小与 其有何联系? Page 37 以氢气和氯气反应的能量变化为例: Page 38 2. 任何化学反应都有反应热,从化学 键的角度看化学反应包含两个过程:旧的化 学键断裂和新的化学键形成。反应物中旧化 学键断裂时,需要克服原子间的相互作用而 吸收能量;当原子重新组成生
9、成物、新化学 键形成时,又要释放能量。断开化学键吸收 的能量和形成化学键释放的能量通常不相等。 新化学键形成时所释放的总能量与反应物中 旧化学键断裂时所吸收的总能量的差就是此 反应的反应热。 Page 39 反应物和生成物的总能量通常不相等, 当反应物的总能量大于生成物的总能量时, 化学能转化为其他形式的能量释放出来,当 反应物的总能量小于生成物的总能量时,化 学反应将其他形式的能量转化为化学能储存 起来,所以化学反应过程中总会伴随着能量 的变化。 Page 40 (1)当生成物释放的 总能量大于反应物吸收 的总能量时,反应为放 热反应,使反应本身能 量降低,H为“一”, 所以H为“一”或H
10、0时为放热反应。 Page 41 视频烟花:放热反应 Page 42 (2)当生成物释放的总 能量小于反应物吸收的总 能量时,反应是吸热反应, 通过加热、光照等方法吸 收能量,使反应本身能量 升高,H为“”,所 以H为“”或H0 时为吸热反应。 Page 43 氧气的实验室制法:吸热反应 Page 44 1.表明反应所放出或吸收的热量的化学方 程式,叫做热化学方程式。 热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质 变化,也表明了化学反应中的能量变化。 Page 45 2.热化学方程式与我们学过的化学 方程式有何相同和不同? 相同点:都表达了物质的变化,都遵守质量守恒; 不同点:热化学方程式还注明了各
11、物质的状态、反 应的温度和压强以及反应的反应热。 H=14.9 kJ/mol H2(g)I2(g) 2HI(g) 200 101kPa Page 46 反应物、生成物的状态不同,反应热也不 相同,在完全的相同条件下完全燃烧2 mol氢 气是完全燃烧1 mol氢气放出的热量的两倍, 在热化学方程式里怎么表达出来呢? Page 47 例:在25、101kPa时,有两个由H2和O2化合 成1molH2O的反应,一个生成气态水,一个生 成液态水,其化学方程式克表示为: H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H=241.8 kJ/mol 1 2 H2(g)+ O2(g)=H2O( l ) H=285.
12、8 kJ/mol 1 2 Page 48 H2O(g)=H2O( l ) H=+44.0 kJ/mol 两个反应的产物都是1molH2O,但释 放出来的能量却不同,这是由于液态水蒸 发为气态水时需要吸收能量。 Page 49 3.书写热化学方程式的注意事项 (1)需注明反应的温度和压强。因为反应 的温度和压强不同时,其H不同。 (反应在 25、101 kPa下进行时,可不注明温度和压 强条件。) (2)要注明反应物和生成物的状态。物质 的聚集状态,与它们所具有的能量有关。 Page 50 (3)热化学方程式各物质前的化学计量数 不表示分子个数,它可以是整数也可以是分数。 对于相同物质的反应,当
13、化学计量数不同时, 其H也不同,H的数值与化学计量数成正 比,H的“”、“”不能省略。 Page 51 描述在一定条件下,一定量某状 态下的物质,充分反应后所吸收或放 出热量的多少。 4热化学方程式的含义 Page 52 1.在化学反应过程中放出或吸收的热 量、通常叫做反应热。又称焓变。用符号 “H”表示,单位常采用kJ/mol或kJmol 1 2.表明反应所放出或吸收的热量的化学 方程式,叫做热化学方程式。 Page 53 3. 反应热表示方法:1)当生成物释放的总 能量大于反应物吸收的总能量时,反应为放热 反应,H为“一”或H0;2)当生成物释 放的总能量小于反应物吸收的总能量时,反应 是
14、吸热反应,H为“十”或H0。 4.热化学方程式的含义:描述在一定条件下, 一定量某状态下的物质,充分反应后所吸收或 放出热量的多少。 Page 54 5.书写热化学方程式的注意事项:1)需注明反 应的温度和压强,因反应的温度和压强不同时,其 H不同(反应在25、101 kPa下进行时,可不 注明温度和压强条件);2)要注明反应物和生成物的 状态,物质的聚集状态,与它们所具有的能量有关; 3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分 子个数,它可以是整数也可以是分数。对于相同 物质的反应,当化学计量数不同时,其H也不同, H的数值与化学计量数成正比,H的“”、 “”不能省略。 Page 55 1
15、. 根据化学反应过程中的热量变化,可以 把化学反应分为_反应和_反应。 放热吸热 2. 1molC与1molH2O(g)反应失成lmol CO(g) 和1mol H2(g),需要吸收131.5kJ的热量,该反应 的反应热为H=kJ/mol。 131.5 Page 56 3. 0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气 中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出 649.5kJ热量,其热化学方程式为 _。又已知:;H 44kJ则11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态 水时放出的热量是_kJ。 H2165kJ/mol 1016.5 Page 57 1. 下列说法正确的是 A.需要加热方
16、能发生的反应一定是吸热反应 B. 放热的反应在常温下一定很易发生 C. 反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生 成物所具有的总能量的相对大小 D. 吸热反应在一定的条件下也能发生 CD Page 58 2. 已知在25,101kPa下,1g (辛烷)燃 烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。 表示上述反应的热化学方程式正确的是 A. H48.40kJ/mol B. H5518kJ/mol C. H+5518kJ/mol D. H11036kJ/mol BD Page 59 1. 举例说明什么叫反应热,它的符号和单 位是什么? 提示:化学反应中所释放或吸收的能量, 叫做反应热。符号是H
17、,单位是kJ/mol。 2. 用物质结构的知识说明为什么有的反 应吸热,有的反应放热。 提示:化学反应的实质就是反应物分子中 化学键断裂,形成新的化学键,重新组合成 Page 60 物的分子。旧键断裂需要吸收能量,新键形 成需要吸收能量,新键形成则要放出能量。 当反应完成时,若生成物释放的能量比反应 物吸收的能量大,则此反应为放热反应;若 生成物释放的能量比反应物吸收的能量小, 反应物需要吸收能量才能转化成生成物,则 此反应为放热反应。 3. 依据事实,写出下列反应的化学方程式。 (1)1molN2(g)与适量H2(g)起反 应生成NH3 (g),放出92.2kJ热量。 (2)1molN2(g
18、)与适量O2(g)起反 应生成NO2 (g),吸收68kJ热量。 Page 61 (3)1molCu(s)与适量O2(g)起反应 生成CuO (s),放出157kJ热量。 (4)1molC(s)与适量H2O(g)起反应生 成CO (g)和H2 (g),吸收131.5kJ热量。 (5)卫星发射时可用肼(N2H2)作燃料, 1mol N2H2 (l)在O2 (g)中燃烧,生成N2 (g)和H2 O(l), 放出622kJ热量。 (6)汽油的重要成分是辛烷(C8H18), 1mol C8H18 (l)在O2 (g)中燃烧,生成CO2 (g)和H2 O(l), 放出5518kJ热量。 提示:(1)N2
19、 (g) +3 H2 (g)2NH3 (g) H=-92.2kJ/mol Page 62 (2)N2 (g) + 2O2 (g)2NO2 (g) H=+68kJ/mol (4)C(s) + H2O(g)CO (g)+H2(g) H=+131.5kJ/mol (5)N2H4(l)+ O2 (g)N2(g)+2H2O (l) H=-622kJ/mol (3)Cu(s) + O2 (g)CuO(s) H=-157kJ/mol 1 2 (6)C8H18(l)+ O2 (g)8CO2(g) +9H2O (l) H=-5518kJ/mol 25 2 Page 63 4. 根据下列图式,写出反应的热化学方程
20、式。 (2)CO2(g)+ H2(g)CO (g)+H2O(g) H=+41kJ/mol 提示:(1)CO(g) + H2O(g)CO 2(g) +H2(g) H=-41kJ/mol Page 64 Page 65 燃 烧 Page 66 爆炸 Page 67 根据化学反应 的情况不同,反应 热种可分为:燃烧 热、中和热、溶解 热等 。 木炭燃烧释放热能 Page 68 氢氧化钠溶液和盐酸反应 (中和反应释放热能) Page 69 什么是燃烧热呢?是不是物质 燃烧所释放的热量就是燃烧热呢? Page 70 燃 烧 热 能 源 Page 71 一、知识与能力 二、过程与方法 了解燃烧热概念,并能
21、进行简单的计算。 知道化学反应中能量转化的原因,能 说出常见的能量转化形式。 Page 72 通过查阅资料说明能源是人类生存和发展 的重要基础,了解化学在解决能源危机中的重 要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的 实际意义。 三、情感态度与价值观 Page 73 一、教学重点 二、教学难点 燃烧热概念及相关计算。 燃烧热概念及相关计算。 Page 74 一、燃烧热 镁条燃烧释放热能 Page 75 定义:在 101 kPa时,lmol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。单位是kJ/mol。 1. 燃烧热 Page 76 1)在101kPa时,生成稳定的氧化物。
22、 2)燃烧热通常是由实验测得的。 在理解物质燃烧热的定义时,要 注意以下几点: 3)可燃物以lmol作为标准进行测量。 Page 77 4)计算燃烧热时,热化学方程式常以分数表示。 H=-285.8kJ/mol 例:H2 (g) 十 O2 (g)H2O (l) 1 2 Page 78 5)生成物一定要稳定,状态要稳定,要完 全燃烧(生成物不能再燃烧)。 例1: C完全燃烧应生成CO2(g),而生成 CO(g)属于不完全燃烧。 例2:H2燃烧生成液态H2O,而不是气态 水蒸气。 C CO2(g) H2 H2O(l) Page 79 2.燃烧热和中和热的异、同点 燃烧热燃烧热中和热中和热 相同点相
23、同点H0,吸热反应,吸热反应H0,吸热反应,吸热反应 不同点不同点 限定可燃物(反应物)限定可燃物(反应物) 为为1mol 1mol纯物质完全燃烧生纯物质完全燃烧生 成稳定氧化物时放出的热成稳定氧化物时放出的热 量,不同的反应物燃烧热量,不同的反应物燃烧热 不同不同 限定生成物限定生成物H2O为为1mol 生成生成1molH2O时放出的时放出的 热量,不同的反应物中和热量,不同的反应物中和 热大致相同热大致相同 Page 80 了解化学反应完成时产生热量的 多少,以便更好地控制反应条件,充 分利用能源。 3燃烧热的意义: Page 81 意义:1mol CH4完全燃烧生成CO2气体和 液态H2
24、O放热890.3kJ。 例:CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。 CH4 (g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O (l) H =-890.3 kJ/mol Page 82 那么应根据什么标准来选择燃料呢? 根据物质的燃烧热、燃料的储量、开 采、储存的条件、价格、对生态环境的影 响等综合考虑。比较理想的燃料是:氢气、 甲烷、甲醇等。 Page 83 1. 能源 能源就是能提供能量的资源,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。 二、能源 Page 84 煤矿大庆油田 Page 85 视频:能源 Page 86 2. 我国能源状况 我国目前
25、使用的主要能源是化石燃料, 是不能再生的,最终将会枯竭。有人说我 国已探明的煤和石油储量已足以使用好几 百年,我们根本不必要节约能源? Page 87 权威部门的最新测算显示,我国能源利 用率为33,与世界先进水平相差10%。我 国能源的利用率却很低,矿产资源利用率为 40%-50%。例:1994年我国1000美元GDP 耗煤2.041标吨,是日本的13.7倍,德、意、 法的8.7倍,美国的4.6倍,世界平均水平的 4.71倍。如此巨大的能源消耗,不仅造成了 极大的浪费,而且也成为环境污染的主要来 源。 Page 88 解决能源危机的办法是开源节 流,即开发新能源和节约现有的能 源,提高能源的
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