化學(xué)必修2化學(xué)能與熱能

1、1化學(xué)能與熱能化學(xué)能與熱能2一一. .放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng)：放熱反應(yīng)：放出熱量的化學(xué)反應(yīng)放出熱量的化學(xué)反應(yīng)EE（反應(yīng)物）（反應(yīng)物）E E（生成物）（生成物） （能量釋放）（能量釋放） EE（反應(yīng)物）（反應(yīng)物）E E（生成物）（生成物）（能量吸收）（能量吸收）1、據(jù)能量變化情況、據(jù)能量變化情況吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。 32.常見的放常見的放(吸吸)熱反應(yīng)熱反應(yīng)1.金屬與酸的反應(yīng)金屬與酸的反應(yīng)2.燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)3.酸堿中和反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)4.大多數(shù)化合反應(yīng)大多數(shù)化合反應(yīng)放熱反放熱反應(yīng)應(yīng)1.分解反應(yīng)分解反應(yīng)2. C +H2O 、 C +CO2的反應(yīng)的反應(yīng)3. 銨鹽和堿的反應(yīng)銨鹽和堿的

2、反應(yīng)4.電離和水解電離和水解吸熱反吸熱反應(yīng)應(yīng)43、注意問(wèn)題：、注意問(wèn)題：例例1下列說(shuō)法正確的是（下列說(shuō)法正確的是（ ）A需加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)需加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B放熱反應(yīng)在常溫下一定很易發(fā)生放熱反應(yīng)在常溫下一定很易發(fā)生C反應(yīng)是吸熱還是放熱必須看反應(yīng)物和生成反應(yīng)是吸熱還是放熱必須看反應(yīng)物和生成物具有的總能量的相對(duì)大小物具有的總能量的相對(duì)大小D吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生 物質(zhì)反應(yīng)開始時(shí)需加熱的反應(yīng)：可能是吸熱反物質(zhì)反應(yīng)開始時(shí)需加熱的反應(yīng)：可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)。應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)。 反應(yīng)的熱量變化與反應(yīng)發(fā)生是否需要加熱沒(méi)有必反應(yīng)

3、的熱量變化與反應(yīng)發(fā)生是否需要加熱沒(méi)有必然聯(lián)系。然聯(lián)系。CD5例例1下列反應(yīng)中生成物總能量高于反應(yīng)物總能量的是（下列反應(yīng)中生成物總能量高于反應(yīng)物總能量的是（ ） A、碳酸鈣受熱分解、碳酸鈣受熱分解 B、乙醇燃燒、乙醇燃燒 C、鋁粉與氧化鐵粉末反應(yīng)、鋁粉與氧化鐵粉末反應(yīng) D、氧化鈣溶于水、氧化鈣溶于水 解析：生成物總能量高于反應(yīng)物總能量為吸熱反應(yīng)，解析：生成物總能量高于反應(yīng)物總能量為吸熱反應(yīng)，如：大多數(shù)分解反應(yīng)、氫氧化鋇晶體與氯化銨的反應(yīng)、如：大多數(shù)分解反應(yīng)、氫氧化鋇晶體與氯化銨的反應(yīng)、碳與碳與CO2的反應(yīng)等，故選的反應(yīng)等，故選A。A返回返回6二反應(yīng)熱二反應(yīng)熱 在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量，通

4、常叫在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量，通常叫做反應(yīng)熱（也稱為熵），用符號(hào)做反應(yīng)熱（也稱為熵），用符號(hào) H表示，表示， 單位：?jiǎn)挝唬篕J/mol。 H為為“-”或或 H0時(shí)時(shí),為吸熱反應(yīng)（反應(yīng)本身的能量升高）為吸熱反應(yīng)（反應(yīng)本身的能量升高）7生成物所具有的總能量生成物所具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量= = H H8 三熱化學(xué)方程式三熱化學(xué)方程式表明反應(yīng)所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式叫做熱表明反應(yīng)所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式?；瘜W(xué)方程式。例如：例如： H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g)； H= -241.8KJ/mol H2(g) + 1/2O2(g

5、) = H2O(l)； H= -285.8KJ/mol H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)； H= -184.6KJ/mol92熱化學(xué)方程式表示的意義熱化學(xué)方程式表示的意義：(1)化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化 (2)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化化學(xué)反應(yīng)中的能量變化3書寫熱化學(xué)方程式時(shí)的注意事項(xiàng)書寫熱化學(xué)方程式時(shí)的注意事項(xiàng)(1)需注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)需注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng) 因?yàn)闇囟群蛪簭?qiáng)不同，其因?yàn)闇囟群蛪簭?qiáng)不同，其 H不同，但一般都是不同，但一般都是在在101KPa和和250C時(shí)的數(shù)據(jù)，不必特別注明，時(shí)的數(shù)據(jù)，不必特別注明， H需注需注明明“+”與與“”10(2)要注明反應(yīng)物

6、和生成物的狀態(tài)因物質(zhì)的狀要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)因物質(zhì)的狀態(tài)不同，態(tài)不同， H不同不同11H2（g）Cl2（g） 2HCl（g）；H=184.6 kJmol (3)熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)可以是分?jǐn)?shù)，熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)可以是分?jǐn)?shù)，但不能是小數(shù)。但不能是小數(shù)。（4 4）注意）注意H H的數(shù)值與反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的數(shù)值與反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量的匹配。的量的匹配。（5）注意：）注意： “+、-” ，/mol ，一般反應(yīng)熱為正，一般反應(yīng)熱為正的也要標(biāo)正號(hào)的也要標(biāo)正號(hào)12例、已知充分燃燒例、已知充分燃燒ag乙炔氣體時(shí)生成乙炔氣體時(shí)生成1mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，二氧化碳?xì)怏w

7、和液態(tài)水，并放出熱量并放出熱量bkJ，則乙炔燃燒的化學(xué)方程式正確的是，則乙炔燃燒的化學(xué)方程式正確的是( )。A、2C2H2(g) + 5O2 (g) = 4CO2 (g) + 2H2O(l)；H4bkJ/molB、C2H2(g) +5/2O2 (g) = 2CO2 (g) + H2O(l)；H2bkJ/mol C、2C2H2 (g) + 5O2 (g) = 4CO2 (g) + 2H2O(l)；H2bkJ/molD、2C2H2(g) + 5O2 (g) = 4CO2 (g) + 2H2O(l)；HbkJ/mol解析：由于乙炔燃燒是放熱反應(yīng)，解析：由于乙炔燃燒是放熱反應(yīng)，H為為“”,可排除可排除

8、B、C項(xiàng)；項(xiàng)；又因?yàn)樯捎忠驗(yàn)樯?mol CO2應(yīng)該放出熱量應(yīng)該放出熱量4bkJ，故選，故選A。 A13例、例、CO、CH4均為常見的可燃性氣體。均為常見的可燃性氣體。(1)略。略。(2)已知已知在在101kPa時(shí)，時(shí)，CO的燃燒熱為的燃燒熱為283kJ/mol相同條件下，若相同條件下，若2molCH4完完全燃燒生成液態(tài)水，所放出的熱量為全燃燒生成液態(tài)水，所放出的熱量為1molCO完全燃燒放出熱量的完全燃燒放出熱量的6.30倍，倍，CH4完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是：完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是： _ 解析：熱化學(xué)方程式有多種寫法，一般情況下寫出化學(xué)計(jì)量數(shù)為解析：熱化學(xué)方程式有多種寫法，一般

9、情況下寫出化學(xué)計(jì)量數(shù)為整數(shù)的熱化學(xué)方程式：整數(shù)的熱化學(xué)方程式：CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)；H891kJ/molCH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)；H891kJ/mol14例、已知：例、已知：(1) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g)；Ha kJ/mol(2) 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)；Hb kJ/mol(3) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l)；Hc kJ/mol(4) 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l)；Hd kJ/mol下列關(guān)系式中正確的是（下

10、列關(guān)系式中正確的是（ ）A、ac0B、bd0C、2a=b0D、2c=d0解析：由熱化學(xué)方程式可知，解析：由熱化學(xué)方程式可知，(2)式的化學(xué)計(jì)量數(shù)為式的化學(xué)計(jì)量數(shù)為(1)式的式的2倍，倍，則則2a=b。氫氣燃燒是放熱反應(yīng)，則。氫氣燃燒是放熱反應(yīng)，則a、b、c、d均應(yīng)小于零均應(yīng)小于零 。 C返回返回15化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無(wú)終態(tài)（各生成物）有關(guān)，與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無(wú)關(guān)。關(guān)。 練習(xí)練習(xí) 已知：已知： C(s)+O2(g)=CO2(g) ； H= -393.5KJ/mol CO(g)+O2(

11、g)=CO2(g)； H= -283.04KJ/mol 寫出石墨燃燒生成寫出石墨燃燒生成CO的熱化學(xué)方程式。的熱化學(xué)方程式。四、蓋斯定律及其應(yīng)用四、蓋斯定律及其應(yīng)用C(s)+O2(g)=CO(g)； H= -110.46KJ/mol16 例：例：18401840年蓋斯根據(jù)一系列實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出規(guī)律，他提出年蓋斯根據(jù)一系列實(shí)驗(yàn)事實(shí)得出規(guī)律，他提出“若是一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各步反應(yīng)的反應(yīng)熱總和與若是一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各步反應(yīng)的反應(yīng)熱總和與這個(gè)反應(yīng)一次發(fā)生時(shí)的反應(yīng)熱相同這個(gè)反應(yīng)一次發(fā)生時(shí)的反應(yīng)熱相同”。已知：。已知： Mg(s)+1/2O2（g）=MgO(s)；H=Q1 2Hg(l)+O2

12、（g）=2HgO(s) ；H=Q2 現(xiàn)有反應(yīng)：現(xiàn)有反應(yīng)： Mg(s)+HgO（s）=Hg(l)+MgO(g)；H=Q3 ，則其中，則其中Q3的值應(yīng)該是的值應(yīng)該是( )A. Q2Q1 B. Q2+Q1 C. Q1Q2/2 D. 2Q1Q2C解析：先使解析：先使HgO分解生成分解生成Hg和和 O2 ，然后，然后Mg與與O2反應(yīng)成反應(yīng)成MgO。17例：已知例：已知25101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分下，石墨、金剛石燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：別為：C(石墨石墨) + O2(g) = CO2(g)；H393.55kJ/mol；C(金剛石金剛石) + O2(g) = CO2(g)；H395

13、.41kJ/mol。據(jù)此判斷，。據(jù)此判斷，下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是( )A、由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金、由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低剛石的低B、由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金、由石墨制備金剛石是吸熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高剛石的高C、由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金、由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的低剛石的低D、由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金、由石墨制備金剛石是放熱反應(yīng)；等質(zhì)量時(shí)，石墨的能量比金剛石的高剛石的高 A18有熱化學(xué)

14、方程式：有熱化學(xué)方程式： C(石墨石墨)+2H2(g)CH4(g) H =x 2C(石墨石墨)+H2(g)C2H2(g) H =2y 2C(石墨石墨)+2H2(g)C2H4(g) H =2z 已知已知xyz，對(duì)下列反應(yīng)：，對(duì)下列反應(yīng)： C2H2(g)+H2(g)C2H4(g) H 1， 2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) H 2 。19五、反應(yīng)熱和鍵能的關(guān)系五、反應(yīng)熱和鍵能的關(guān)系拆開化學(xué)鍵拆開化學(xué)鍵吸收能量吸收能量形成化學(xué)鍵形成化學(xué)鍵釋放能量釋放能量鍵能：拆開或形成鍵能：拆開或形成1 mol化學(xué)鍵所吸收化學(xué)鍵所吸收 或釋放的能量?；蜥尫诺哪芰俊；瘜W(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱（化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱（H）等

15、于反應(yīng)物化學(xué)鍵的）等于反應(yīng)物化學(xué)鍵的鍵能之和與生成物化學(xué)鍵的鍵能之和的差鍵能之和與生成物化學(xué)鍵的鍵能之和的差 即即HE（反應(yīng)物）（反應(yīng)物）E（生成物）（生成物）20例：例：1molH2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436kJ的能量的能量1 mol Cl2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收243kJ的能量由的能量由H原子和原子和Cl原子形成原子形成1molHCl分子時(shí)釋放分子時(shí)釋放431kJ的能量。下列敘述正確的是（的能量。下列敘述正確的是（ ）A、氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式是、氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式是 H2(g)Cl2

16、(g)2HCl(g)B、氫氣和氯氣反應(yīng)生成、氫氣和氯氣反應(yīng)生成2mol氯化氫氣體，反應(yīng)的氯化氫氣體，反應(yīng)的H183kJ/molC、氫氣和氯氣反應(yīng)生成、氫氣和氯氣反應(yīng)生成2mol氯化氫氣體，反應(yīng)的氯化氫氣體，反應(yīng)的H183kJ/molD、氫氣和氯氣反應(yīng)生成、氫氣和氯氣反應(yīng)生成1mol氯化氫氣體，反應(yīng)的氯化氫氣體，反應(yīng)的H183kJ/mol C21例：白磷與氧可發(fā)生如下反應(yīng)：例：白磷與氧可發(fā)生如下反應(yīng)：P4+5O2=P4O10。已知。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：PP akJmol1、PO bkJmol1、P=O ckJmol1、O=O dkJmol1

17、。根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的H，其，其中正確的是中正確的是A.（6a+5d4c12b）kJmol1 B（4c+12b6a5d）kJmol1 C.（4c+12b4a5d）kJmol1 D.（4a+5d4c12b）kJmol1 A22 在在101kPa101kPa時(shí)，時(shí)，1mol1mol物質(zhì)物質(zhì)完全燃燒完全燃燒生成生成穩(wěn)定的穩(wěn)定的氧化物氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。例如，測(cè)得例如，測(cè)得101 kPa101 kPa時(shí)時(shí)1molC1molC完全燃燒放出完全燃燒放出393.5kJ393.5kJ的熱的熱量

18、，這就是量，這就是C C的燃燒熱。的燃燒熱。C C（s s）O O2 2（g g）= = COCO2 2（g g）；）；H=H=393.5 kJ393.5 kJmolmol （一）燃燒熱（一）燃燒熱六六. . 燃燒熱和中和熱燃燒熱和中和熱 由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，101 kPa101 kPa時(shí)時(shí) 1molH1molH2 2完全燃燒生成完全燃燒生成液液態(tài)水態(tài)水，放出，放出 285. 8 kJ285. 8 kJmolmol的熱量，這就是的熱量，這就是H H2 2 的燃燒的燃燒熱。熱。 23 （二）中和熱（二）中和熱在稀溶液中，（強(qiáng)）酸跟（強(qiáng)）堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成在稀溶液中，（強(qiáng)）酸跟（強(qiáng)）堿發(fā)生中

19、和反應(yīng)而生成1molH2O1molH2O，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。 H+（aq）+OH（aq）= H2（l）；）；H=57.3 kJmol思考：思考： 1 1、如果用、如果用1 L 1 mol1 L 1 molL L的的 NHNH3 3HH2 2O O溶液中和溶液中和 1L1mol1L1molL L的的CHCH3 3COOHCOOH溶液，也能放出溶液，也能放出57.3 kJ57.3 kJ的熱量的熱量? ? 2 2、如果用、如果用1 L 1 mol1 L 1 molL L的的 NaOHNaOH溶液中和溶液中和 濃硫酸生濃硫酸生成成1 mol 1 mol 水，也能放出水，

20、也能放出57.3 kJ57.3 kJ的熱量的熱量? ? 3 3、如果用稀、如果用稀Ba(OH)Ba(OH)2 2與稀硫酸溶液生成與稀硫酸溶液生成1 mol 1 mol 水，水，也能放出也能放出57.3 kJ57.3 kJ的熱量的熱量? ?24 中和熱與燃燒熱不同，燃燒熱是以中和熱與燃燒熱不同，燃燒熱是以 1mol物質(zhì)完全物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來(lái)定義的，而中和熱是以生成燃燒所放出的熱量來(lái)定義的，而中和熱是以生成1 mol H2O所放出的熱量來(lái)定義的。因此若用熱化學(xué)方程式表所放出的熱量來(lái)定義的。因此若用熱化學(xué)方程式表示它們時(shí)，應(yīng)以燃燒示它們時(shí)，應(yīng)以燃燒1mol物質(zhì)或生成物質(zhì)或生成1 mol H2

21、O為標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 H=H=283.0 kJ283.0 kJmolmolH=H=57.3 kJ57.3 kJmolmol25（三）實(shí)驗(yàn)（三）實(shí)驗(yàn) 中和熱的測(cè)定中和熱的測(cè)定1、準(zhǔn)備反應(yīng)器等。、準(zhǔn)備反應(yīng)器等。2用一個(gè)量筒量取用一個(gè)量筒量取 50 mL 0.50 mol L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下表。然后計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。3用另一個(gè)量筒量取用另一個(gè)量筒量取 50 mL 0.55 molL NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記入下表。溶液的溫度，記