鲁科版选修4第1章《第1节 化学反应热效应》教学案.docx
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鲁科版选修4第1章《第1节化学反应热效应》教学案
第1章化学反应与能量变化
第1节化学反应的热效应
一、反应热:
通常情况下,化学反应中能量的变化主要是__________和__________之间的转化,几乎所有化学反应都伴随着________的释放和吸收。
⑴化学上规定,当化学反应在 下进行时,反应所 或 的热量称为该反应在此温度下的热效应,简称 ,通常用符号 表示。
⑵反应 热时,反应热(Q)为正值;反应 热时,反应热(Q)为负值。
⑶确定某一反应的反应热通常方法有用 测定的实验方法和通过理论计算来求得。
反应热测定时的计算公式Q=–C(T1–T2)中,C表示_____________,T1、T2分别表示_______________________________________。
二、放热反应和吸热反应
⑴① 的化学反应为放热反应,这是一个把 能量转化为热能等而被释放出来的过程。
如 等。
② 热量的化学反应为吸热反应,这是一个把热能等转化为 能量被“贮存”起来的过程。
如:
灼 等。
⑵①常见的放热反应有:
Ⅰ.活泼金属与酸或水的反应。
如:
。
Ⅱ.酸碱中和反应。
如:
。
Ⅲ.燃烧反应。
如:
。
Ⅳ.大多数的化合反应。
如:
。
②常见的吸热反应有:
Ⅰ.大多数的分解反应。
如:
。
Ⅱ.大多数持续加热或高温的反应。
如:
。
Ⅲ.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
三、焓和焓变
⑴反应的“焓”是描述 ,符号是“ ”,单位是“ ”。
物质所聚集的状态不同,所具有的能量也不同,“焓”也不同,一般来说, > > 。
⑵热化学研究表明,对于等压条件下进行的化学反应,除去伴随着反应体系体积的改变做功所消耗的能量,如果反应中物质的能量变化全部转化为 能,而没有转化为电能、光能等其它形式的能,则反应前后物质的 的改变(反应的“焓变”)就等于该反应的反应热。
⑶其表达式是:
△H=
如果△H>0,即反应产物的焓 反应物的焓,说明反应是 能量的,为 热反应。
如果△H<0,即反应产物的焓 反应物的焓,说明反应是 能量的,为 热反应。
四、热化学方程式
在热化学中,常用热化学方程式把一个化学反应中_____________的变化和____________的变化同时表示出来。
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l);△H(298K)=-285.8KJ·mol-1表示__________________________,若将方程式改为2H2(g)+O2(g)==2H2O(l);△H(298K)=-571.6KJ·mol-1则表示___________________________________,两者的意义______(填“相同”或“不同”)
热化学方程式书写时应注意:
⑴要在△H后面注明反应的温度;不标,则特指298K。
⑵要注明反应物和生成物的聚集状态,常用s、l和g分别表示固态、液态和气态。
水溶液中的溶质则用aq表示。
若是同分异构体,则在标明状态的同时,还要注明同分异构体的名称。
热化学方程式中不用“↑”、“↓”。
⑶注意△H中“+”、“-”的意义(“+”为△H>0,吸热反应;“-”为△H<0,放热反应)及单位kJ·mo-1。
⑷△H与方程式中计量数有关,计量数以“mol”为单位,可为小数或分数。
依据焓的性质,若化学方程式中各物质的系数加倍,则△H的数值也加倍,若反应逆向进行,则△H改变符号,但绝对值不变。
五、盖斯定律的
⑴盖斯定律的内容是:
不管化学反应是 完成,其反应热是相同的。
即化学反应的反应热只与反应的 有关,而与反应的 无关。
对于那些进行很慢和难以测量的反应,可通过盖斯定律计算出该反应的反应热。
⑵△H1、△H2、△H3三者的关系为:
(3)反应热的计算
由盖斯定律可知:
反应热的大小与反应的 无关,无论是一步完成还是分几步完成,其反应热是 的。
我们可以将两个或多个热化学方程式包括其△H相 或相 ,得到一个新的热化学方程式。
即热化学方程式具有 性,可以进行加、减、乘、除四则运算。
化学反应的热效应也可根据键能进行计算,其公式为:
△H=。
第1章化学反应与能量变化
第2节电能转化的化学能---电解
【实验·探讨1】 电解熔融NaCl制备金属Na。
1、电解熔融NaCl的现象:
2、电极反应式:
总反应:
一、电解原理
1、电解:
在的作用下,在两个电极上分别发生和的过程
2、电解池:
将转化为的装置
①由电解熔融NaCl的装置可知,构成电解池的要素为:
①
②③
②电极反应:
每个电极上进行的得电子或失电子的半反应为电极反应。
阳极:
与电源相连,阳极上发生反应
阴极:
与电源相连,阴极上发生反应
③电子的流向:
注意:
电子只在定向移动,不能从移动
离子定向移动的方向:
阳离子向极移动,阴离子向极移动.
3、惰性电极与活性电极:
惰性电极(铂、金、石墨):
仅仅,不参与反应
活性电极(除铂、金外的金属):
既可以,又可以参与电极反应
4、用惰性电极(如石墨)电解氯化铜溶液
(1)通电前,分析电解质溶液中的离子情况。
(2)接通电源后,这些微粒如何运动?
会发生什么变化?
(3)阳极现象:
阴极现象:
电极反应:
阳极:
阴极:
总反应:
CuCl2浓度将(填不变、增大、减小)
二、 1、
(1)阳极产物判断
首先看,如果是电极,则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
如果是电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中的阴离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断。
阴离子放电顺序:
⑵阴极产物的判断 阳离子放电顺序:
2、写出下列电解池的电极反应式和总反应式
(1)用惰性电极电解硫酸钠溶液:
若要恢复到原溶液浓度,加入一定量____________
阳极电极反应式:
阴极电极反应式:
。
总反应式:
。
(2)用惰性电极电解氯化铜溶液:
若要恢复到原溶液浓度,加入一定量____________
阳极电极反应式:
阴极电极反应式:
总反应式:
。
(3)用惰性电极电解饱和NaCl溶液:
若要恢复到原溶液浓度,加入一定量_____
现象:
。
阳极电极反应式:
阴极电极反应式:
。
总反应式:
。
氯碱工业:
用______离子交换膜法,目的是____________________________________
(4)电解硫酸铜溶液:
若要恢复到原溶液浓度,加入一定量____________
阳极电极反应式:
极电极反应式:
。
总反应式:
。
4、应用:
(1)精炼铜:
阳极电极反应式:
阴极电极反应式:
溶液中C(Cu2+)___________,阳极减少的质量_________阴极增加的质量(“=”或“≠”)
(2)电镀(镀铜)镀件必须作极.镀层金属必须作极.电解质溶液中必须含有金属离子。
阳极电极反应式:
阴极电极反应式:
溶液中C(Cu2+)___________,阳极减少的质量_________阴极增加的质量(“=”或“≠”)
电解类型
实例
阴极
阳极
电解反应式
溶液pH
恢复
电解水
H2SO4
NaOH
Na2SO4
电解自身
HBr
CuCl2
放氢生碱
NaCl
放氧生酸
CuSO4
第1章化学反应与能量变化
第3节化学能转化为电能
一、原电池原理
Ⅰ.复习:
右图是一个池,其中Zn为极,Cu为极,电极反应式分别是Zn:
Cu:
;
总反应方程式为。
该装置将能转化为能。
请在右图上标出正负极名称和电子的流动方向。
Ⅱ.实验探究
实验1Zn与CuSO4溶液反应中的能量变化
反应原理
实验现象
能量变化
实验2Zn与CuSO4溶液反应中的能量转化
实验装置图
实验现象
能量
转化
装置
名称
工作原理
电极反应式(注明发生反应的类型)
负极():
正极():
电池反应:
在装置图上注明电子流向
内电路中阴阳离子的移动方向:
Ⅲ.概念1.原电池的工作原理
原电池是_____________________________________的装置。
原电池根据两极活泼性的不同,分为_______和________。
正极:
通常是活泼性较弱的金属或非金属导体,电子流____(填“出”或“入”)的一极,电极上发生________(填“氧化”或“还原”反应)。
负极:
通常是活泼性较强的金属,电子流_____(填“出”或“入”)的一极,电极被________
(填“氧化”或“还原”),电极发生________(填“氧化”或“还原”反应)。
工作原理:
还原剂(一般为较活泼的金属)发生反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极),在正极上转移给氧化剂,使氧化剂发生还原反应,从而产生电流。
2.原电池的构成条件:
二、常见的化学电源
1.常见的锌锰干电池
⑴酸性锌锰干电池:
作负极, 作正极, 是电解质溶液中的溶质,负极:
,正极:
, ;总反应式为:
。
⑵碱性锌锰干电池:
作负极, 作正极, 是电解质溶液中的溶质,负极:
,正极:
;总反应式为:
。
2.铅蓄电池
铅蓄电池是二次电池, 作负极, 作正极, 是电解质溶液,负极:
,正极:
;总反应式为:
。
3.氢氧燃料电池⑴碱性条件下的氢氧燃料电池
正负极材料均为 , 和 源源不断的通到电极上, 是电解质溶液,负极:
,正极:
;总反应式为:
。
⑵酸性条件下的氢氧燃料电池
正负极材料均为 , 和 源源不断的通到电极上, 是电解质溶液,负极:
,正极:
;总反应式为:
。
[要点强化指导]H2和O2在不同介质中的电极反应式
1.H2在不同介质中的电极反应式:
⑴在碱性条件下负极:
H2+2OH-→2H2O+2e-;⑵在酸性或中性条件下负极:
H2→2H++2e-。
2.O2在不同介质中的电极反应式:
⑴在碱性、中性或弱酸性条件下正极:
O2+2H2O+4e-→4OH-;
⑵在较强酸性条件下正极:
O2+4H++4e-→2H2O;
⑶在熔融的金属氧化物中正极:
O2+4e-→2O2-;
⑷在其它介质中的电极反应式。
如:
在熔融的碳酸盐中,正极反应物是O2和CO2时,正极电极反应式:
O2+2CO2+4e-→2CO32-。
三、金属腐蚀与防护
1.金属的腐蚀
⑴金属腐蚀的含义
金属表面与周围的物质发生或因作用而遭到破坏,称为金属腐蚀。
⑵金属腐蚀的实质
金属原子电子被变成金属的过程。
可用方程式表示为:
。
⑶金属腐蚀的类型
金属腐蚀可分为和,而电化学腐蚀依据环境的酸碱性可分为
和。
[合作探究1]:
化学腐蚀和电化学腐蚀
腐蚀的类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
含义
条件
腐蚀的速度
相互关系
[合作探究2]:
析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同?
(以Fe为例)
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
相同点
腐蚀的本质
负极反应式
不同点
条件不同
氧化剂不同
正极反应式不同
产物不同
其它反应式
2.金属的防护
金属的防护就是依据电化学腐蚀的原理,要防止金属发生腐蚀,关键在于阻止金属成为原电池的极,避免发生阳极反应而溶解。
即其本质就是阻止。
因此常用的方法有:
⑴在金属表面覆盖。
如:
可以在其表面加耐腐蚀的、、、、橡胶等,也可以通过电镀而覆盖于被保护金属表面的耐腐蚀性较强的。
⑵改变金属的内部。
如:
等。
⑶牺牲阴极保护法。
如:
镶嵌的闸门、航海船底、铁塔以及底下铁管道等。
⑷外加电源的保护法。
如:
化工厂中盛酸性溶液的容器或管道。
⑸经、外加电源的极等方法进行钝化。
如:
合成氨厂中防止反应塔腐蚀。
[合作探究]:
金属腐蚀快慢规律
⑴作电解池极引起的腐蚀>作原电池极引起的腐蚀>腐蚀>有防护措施的腐蚀;
⑵对于同一金属来说,在电解质溶液中腐蚀速度>在电解质溶液中腐蚀速度>在电解质溶液中腐蚀速度;
⑶活泼性不同的两金属,活泼性差别越,腐蚀越快;
⑷对于同一电解质溶液来说,电解质溶液浓度越,腐蚀越快。
练习:
1.如图所示,水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:
⑴铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于腐蚀。
⑵若试管内液面上升,则原溶液是性,发生腐蚀,电极反应:
负极:
,正极:
。
⑶若试管内液面下降,则原溶液是性,发生腐蚀,电极反应:
负极:
,正极:
。
⑷若溶液甲为水,溶液乙为海水,则铁钉在(填“甲”或“乙”)溶液中腐蚀的速度快。
2.如图所示,装置中都盛有0.1mol/L的NaCl溶液,放置一定时间后,装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由快到慢的正确顺序是()
A.①②③④ B.①②④③C.③①④② D.②①④③
第2章化学反应的方向、限度与速率
第1节化学反应的方向
自发过程:
一、反应焓变与反应方向
问题1:
能自发进行的化学反应都是放热反应吗?
试着举一些学过的化学反应的例子。
2:
反应焓变是的一个因素,但不是唯一因素。
二、反应熵变与反应方向
1.固体硝酸铵溶解是过程,NaOH溶解是过程,而NaCl、蔗糖的溶解过程焓变。
固体溶解的共同特点是:
,即,或者说。
2、熵:
符号为____,单位______,是描述_____________的物理量,熵值越大,___________。
3、同一条件下,不同物质的熵;同一物质的不同聚集状态的熵的关系:
4、举出一些熵增加(即体系的混乱度增大)过程的例子:
5、熵变:
,符号:
。
产生气体的反应,气体的物质的量增大的反应,为熵值______(增大,减小,不变)的反应,熵变为______(正,负)值。
6、熵增加的反应有利于反应自发进行,有些反应是熵增加的反应,如:
、
。
7、只有熵增加的反应可以自发进行吗?
,
试举例:
。
熵变是
有关的又一个因素,但不是唯一因素。
三、焓变与熵变对反应方向的共同影响
1、在温度、压强一定的条件下,化学反应的方向是反应的和共同影响的结果,反应方向的判据为:
△H-T△S<0
△H-T△S=0
△H-T△S>0
2.由化学反应方向的判断可以得出,对于、的反应一定能自发进行,而
、的反应一定不能自发进行;当焓变与熵变作用相反时,若相差悬殊,某一因素可占主导地位,若相差不大,可能对反应方向起决定作用。
请完整温度与反应方向的关系图:
3、判据△H-T△S指出的是在一定条件下,即反应发生的可能性,它并不能说明,因为反应能否进行还涉及。
[课堂检测]
练习1.判断下列物质混合后在给定条件下能否反应,若能反应请写出化学方程式。
NaOH溶液与盐酸混合:
NaCl溶液与水混合:
氢气、氮气在高温、高压和催化剂条件下混合:
氢气、氧气在常温下混合:
氢气、氧气混合后点燃:
2、
(1)写出下列反应的热化学方程式:
1molFe(OH)2(s)与O2(g)、H2O(l)反应生成1molFe(OH)3(s)放出的热量为111.1KJ
1molNH4HCO3(s)与足量CH3COOH溶液反应,吸收的热量为37.30KJ
1molCaCO3(s)分解成CaO(s)和CO2(g)吸收的热量为176.5KJ
(2)判断:
所有的自发进行的反应都是放热反应。
()
反应焓变是与反应能自发进行有关的唯一因素。
()
3、反应熵变与反应方向
列举熵增加的过程:
列举熵减小的过程:
判断:
熵变是反应能否自发进行的因素,但不是唯一因素。
()
熵增加有利于反应的自发进行。
()
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