專題一 化學反應與能量變化

1、專題一 化學反應與能量變化第一單元 化學反應中的熱效應學習目標1. 知識與能力：了解化學反應熱和焓變的含義；知道放熱反應和吸熱反應的概念；理解化學反應過程中能量變化的原因。2. 過程與方法：知道熱反應化學方程式的概念；懂得如何通過運算書寫熱化學方程式的方法；熟知該方程式表示的意義。3. 情感和價值觀：讓學生明白物質(zhì)的轉化、能量的變化都是有一定的條件限制；不同的狀態(tài)、條件下轉化是有一定的差異性。4. 知識與能力：能通過比較的方法理解熱化學方程式與化學方程式的區(qū)別；知道化學鍵斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。 5. 過程與方法：正確書寫熱化學方程式并利用熱化學方程式進行簡單計算。6. 情感

2、和價值觀：讓學生知道知識的獲得需要通過不斷的積累以及學會知識點之間的關聯(lián)和變通。一化學反應的焓變1.化學反應過程中既有 ，又有 ?；瘜W反應中能量變化主要表現(xiàn)為 的變化。根據(jù)反應過程中熱量的變化，通常把化學反應分為 和 。當反應物的總能量高于生成物的總能量時，反應 熱量；當反應物的總能量低于生成物的總能量時，反應 熱量。（圖1-2）思考并補齊下圖_物能量H0_物_ 反應 _物能量H0_物_反應生成物總能量 反應物總能量 生成物總能量 反應物總能量生成物總鍵能 反應物總鍵能 生成物總鍵能 反應物總鍵能2.在恒溫、恒壓下，化學反應過程中吸收或放出的熱量稱為反應的 ，用H表示，單位為 。（焓變的大小比

3、較）3.化學反應的實質(zhì)是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。斷裂化學鍵需要 能量，形成生成物的化學鍵需要 能量，如果在整個過程中吸收的熱量小于它放出的熱量（能量變化形式表現(xiàn)為熱量變化），此反應整體表現(xiàn)為 熱量，為 反應，此時H 0。體驗成功例1.下列反應中，屬于放熱反應的是 ，屬于吸熱反應的是 。煅燒石灰石 燃燒木炭取暖 炸藥爆炸 酸與堿的中和反應 生石灰與水作用制熟石灰 食物因氧化而腐敗例2.金剛石在一定條件下轉化成石墨時，H0。據(jù)此，以下判斷或者說法正確的是（ ）A.需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 B.放熱反應在常溫下一定很容易發(fā)生C.反應是放熱還是吸熱，必須看反應物和生成物所具有的總能

4、量的相對大小D.吸熱反應在一定條件下也能發(fā)生例3.（高考題）我國研制的“長征”捆綁式火箭在第一、二級發(fā)動機中用偏二甲（基）肼和四氧化二氮作為液體燃料。（1）已知偏二甲（基）肼的相對分子質(zhì)量為60，其中含碳40%、含氫13.33%，其余為氮；又知其分子中有一個氮原子不與氫原子相連。通過計算寫出偏二甲（基）肼的化學式和結構簡式。（2）在發(fā)動機中，偏二甲（基）肼在四氧化二氮中充分燃燒，寫出該燃燒反應的化學方程式（反應中所有的氮元素均轉化為N2）例4煤、石油、天然氣等能源以熱的形式供給人們需要的能量。試以它們各自的主要成分C、CnH2n+2 和CH4為代表，寫出他們?nèi)紵^程的化學方程式，并指出它們質(zhì)量

5、相同時，那一種燃料對環(huán)境造成的負面影響（產(chǎn)生溫室效應）最小?！纠}】在標準狀況下，1L H2在氧氣中完全燃燒生成液態(tài)水時放出12.76KJ熱量，則H2燃燒的熱化學方程式為 。4. 叫做熱化學方程式。a.總結熱化學的書寫注意點 （交流討論第三頁）b.反應熱（H）的簡單計算及其比較反應物各物質(zhì)的物質(zhì)的量與反應熱成正比反應熱等于反應物總鍵能減去生成物總鍵能（知道物質(zhì)的穩(wěn)定）反應熱等于生成物總能量減去反應物總能量（圖1-3）某種物質(zhì)的狀態(tài)或晶型不同會引起反應熱的差異，計算時可以將熱化學方程式進行“加減”后，根據(jù)反應過程的反應熱比較大小。（交流討論第二頁）體驗成功課本第四頁問題解決【例題】火箭發(fā)射時可以

6、用肼（N2H4）作為燃料、NO2作為氧化劑，這兩者反應生成N2和水蒸氣，已知：N2（g）2O2（g）2NO2（g）；H67.7KJmol-1 ； N2H4（g）O2（g）N2（g）2H2O（l）；H534 KJmol-1請利用蓋斯定律寫出肼與反應的熱化學方程式。5蓋斯定律： 年 國化學家蓋斯提出“不管化學反應是一步還是分步完成，這個過程的熱效應是相同的”，這就是蓋斯定律。蓋斯定律表明，一個化學反應的焓變僅與 有關，而與 無關。6根據(jù)蓋斯定律，我們可以利用已知反應的焓變?nèi)デ笪粗磻撵首?，一個反應若正反應的焓變?yōu)镠=aKJ，則逆反應的焓變H= 。【例題】已知：H2（g）+1/2O2（g）=H2O

7、（g） ； H1 =-241.8KJ/mol H2O（g）=H2O（）； H2 =-44.0KJ/mol求反應H2（g）+1/2O2（g）=H2O（） 的焓變。【分析】體驗成功例1. 同素異形體相互轉化的反應熱相當小，而且轉化速率很慢，有時還很不完全，測定反應熱很困難，因此常用蓋斯定律進行計算得到相應的數(shù)據(jù)。已知：P4(,白磷s)+5O2(g)=P4O10(s) H = 2983.2KJ/mol P(紅磷,s)+ 5/4 O2(g)= 1/4P4O10(s) H = 738.5KJ/mol 則白磷轉化為紅磷的熱化學方程式為 。例2. 已知25、101KPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別

8、為 C(石墨)+O2=CO2(g) H = 393.51 KJ/molC(金剛石)+O2=CO2(g) H = 395.41 KJ/mol據(jù)此判斷，下列說法中正確的是 （ ）A、由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石低B、由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石高C、由石墨制備金剛石是放熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石低D、由石墨制備金剛石是放熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石高例3課本第七頁第八頁問題解決課后訓練1. 天然氣和液化石油氣（主要成分為C3C5的烷烴）燃燒的化學方程式分別為： CH4+2O2 CO2+2H2O, C3H8+5O2 3CO+4

9、H2O現(xiàn)有一套以天然氣為燃料的灶具，今改用液化石油氣，應采取的正確措施是（ ）A、增大空氣進入量或減小石油氣進入量B、增大空氣進入量或增大石油氣進入量C、減小空氣進入量或減小石油氣進入量D、減小空氣進入量或增大石油氣進入量2. 家用液化氣的主要成分之一是丁烷，當10kg丁烷完全燃燒并生成二氧化碳和液態(tài)水時，放出的熱量為5×105KJ。試寫出丁烷燃燒的熱化學方程式 .已知1mol液態(tài)水汽化時需要吸收44KJ熱量則反應C4H10(g)+13/2 O2(g)=4CO2(g)+5H2O(g)的H為 3. 如何避免或減少實驗誤差（可以結合物理學知識進行闡述），特別是熱化學反應中存在的誤差？4.

10、 能源可劃分為一次能源和二次能源。自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一次能源；需依靠其它能源的能量間接制取的能源稱為二次能源。氫氣是一種高效而沒有污染的二次能源，它可以由自然界中大量存在的水來制?。?H2O(l) = 2H2 (g) + O2 (g)(1).下列敘述正確的是 （ ）A.電能是二次能源 B.水力是二次能源C.天然氣是二次能源 D.焦爐氣是二次能源(2).關于用水制取二次能源氫氣，以下研究方向錯誤的是 （ ）A構成水的氫是可以燃燒的物質(zhì)，因此可以研究在水不分解的情況下，使氫成為二次能源B.設法將太陽光聚集，產(chǎn)生高溫，使水分解產(chǎn)生氫氣C.尋找高效催化劑，使水分解產(chǎn)生氫氣，同時釋放能量D

11、.尋找特殊化學物質(zhì)，用于開發(fā)廉價能源，以分解水制取氫氣5. 硝化甘油（C3H5N3O9,無色液體）分解的產(chǎn)物為N2、O2、CO2、H2O（l），它分解的化學方程式是 ；已知20時，2.27g硝化甘油分解放出的熱量為15.4KJ，則生成1mol氣體時放出的熱量為 。6.已知：CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H = 890 KJ/mol 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H = 572 KJ/mol 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H = 566 KJ/mol某城市管道煤氣的成分為CH4 60% H2 30% CO 5% N2 5% （均為體積分數(shù)）。請根

12、據(jù)熱化學方程式計算燃燒1M3（標準狀況）該混合氣體能放出多少熱量。7.已知（1）H2（g）+0.5O2（g）=H2O（g） ； H1 =a KJ/mol （2）2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） ； H2 =b KJ/mol （3）H2（g）+0.5O2（g）=H2O（l） ； H3 =c KJ/mol （4）2H2（g）+O2（g）=2H2O（l） ； H4 =d KJ/mol 下列關系式正確的是（ ）A.ac0 B.bd0 C.2ab0 D.2cd0二反應熱的測量與計算1.反應熱的測量儀器有 （ 圖1-4，圖1-5）在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平

13、。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個小孔，正好使溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒通過，如上圖所示。2.中和熱1）定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。2）中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；H=-57.3kJmol。3）要點條件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的離子。反應物：（強）酸與（強）堿。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應。生成1mol水，中和反應的實質(zhì)是H+和OH-化合生成 H20，若反應過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應熱也不在中和熱內(nèi)。放

14、出的熱量：57.3kJ/mol例：已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)； H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反應中放出的熱量。（1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應放出_ kJ的熱量。（2）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反應，放出_kJ的熱量。3.中和熱的測量例題：見活動探究 第六頁例題：試回答下列中和熱測定的有關問題。（1）實驗桌上備有燒杯（大、小兩個燒杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、環(huán)形玻璃攪拌棒、0.50mol·L1鹽酸、0.55mol·L1 NaOH溶液，尚缺少的實驗用品是_。（2）實驗中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒_，其

15、原因是_。（3）實驗時所用鹽酸及NaOH溶液的體積均為50mL，各溶液密度為1g/cm3，生成溶液的比熱容C4.18J/(g·)，實驗起始溫度為t1，終止溫度為t2。試推斷中和熱的計算式：H_。解析：（1）溫度計、量筒（兩個）；（2）不能；銅絲易導熱，使實驗過程中熱量損失較大；（3）HkJ/mol或H16.72（t2t1）kJ/mol。1 量熱計能夠直接測出的是A.質(zhì)量的變化 B.能量的變化 C.溫度的變化 D.電流的變化三能源的充分利用1概念：在25、101kPa時，_燃燒生成 時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。單位：kJmol熱值：_。在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時，要注意以下幾點：

16、研究條件： 25 ,101 kPa反應程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol研究內(nèi)容：放出的熱量。（H<0，單位kJ/mol）在未有特別說明的情況下，外界壓強一般指25 ,101 kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉變成對應的穩(wěn)定物。如: CCO2(g)、H H2O（l）、S SO2 （g） 燃燒熱的計算一定量的可燃物燃燒放出的總熱量=燃燒熱×可燃物的物質(zhì)的量例題：0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中完全燃燒，生成固態(tài)B2O3和液態(tài)水，放出649.5kJ熱量，則能表示乙硼烷燃燒熱的熱化學方程式為 例題：下列熱化

17、學方程式中H代表燃燒熱的是：（ ）A. CH4 (g) + 3/2O2 (g) = 2H2O (l) + CO (g) H1B. S (s) + 3/2O2 (g) = SO3 (s) H2C. C6H12O6 (s) + 6O2 (g) = 6CO2 (g) + 6H2O (l) H3D. 2CO (g) + O2 (g) = 2CO2 (g) H4例題1.在101 kPa時，1 mol CH4 完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O，放出890.3 kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？1000 L CH4（標準狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol，1000 L C

18、H4（標準狀況）完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3.97×104 kJ2.葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一。葡萄糖燃燒的熱化學方程式為：C6H12O6（s）6O2（g）=6CO2（g）6H2O（l）H=2 800 kJ/mol葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學方程式與它燃燒的熱化學方程式相同，計算100 g葡萄糖在人體中完全氧化時所產(chǎn)生的熱量。（交流與討論第九頁）課后訓練1.下列關于反應熱的表述正確的是 A當H0時，表示該反應為吸熱反應B由C(s)0.5O2(g)= CO(g)的反應熱為110.5kJ·mol1，可知碳的燃燒熱為110.5 kJ·mol1C反應熱的大小與反應物所

19、具有的能量和生成物所具有的能量無關Dl molNaOH分別和l molCH3COOH、1molHNO3反應放出的熱量：CH3COOHHNO32已知下列兩個熱化學方程式；H2(g)+O2(g)=H2O(1)； H=285.kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(1)； H=2220.0kJ/mol （1）實驗測得H2和C3H8的混合氣體共5mol，完全燃燒生成液態(tài)水時放熱6262.5kJ,則混合氣體中H2和C3H8的體積比是 。 （2）已知：H2O(1)=H2O(g)；H=+44.0kJ/mol，寫出丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水的熱化學方程式。3把煤作為燃料可以通過下列

20、兩種途徑：途徑I：途徑II：先制水煤氣：再燃燒水煤氣：試回答下列問題：（1）判斷兩種途徑放熱：途徑I放出的熱量_（填“大于”、“等于”、“小于”）途徑II放出的熱量。（2）的數(shù)學關系式是_。（3）由于制取水煤氣反應里，反應物所具有的總能量_生成物所具有的總能量，那么在化學反應時，反應物應需要_能量才能轉化為生成物，因此其反應條件為_。（4）簡述煤通過途徑II作為燃料的意義。4(2003·江蘇)已知在25、101kPa下，1g C8H18(辛烷)燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時放出48.40kJ 熱量。表示上述反應的熱化學方程式正確的是 （ ) A、C8H18(l)+25/2O2(g)=8C

21、O2(g) +9H2O(g) H= - 48.40kJ·mol -1 BC8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l) H= - 5518kJ·mol -1 C、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l) H= + 5518kJ·mol -1 D、C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l) H= - 48.40kJ·mol -15、在同溫同壓下，下列各組熱化學方程式中Q2>Q1的是（ ）A. H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);H=-Q1 1/2H2(g)+

22、1/2Cl2(g)=HCl(g);H=-Q2B， C(s)+1/2O2(g)=CO (g);H=-Q1 C(s)+O2(g)=CO2 (g);H=-Q2C. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=-Q1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);H=-Q2D. S(g)+O2(g)=SO2 (g);H=-Q1 S(s)+O2(g)=SO2 (g);H=-Q26（05全國卷I 第13題 ）已知充分燃燒a g 乙炔氣體時生成1mol二氧化碳氣體和液態(tài)水，并放出熱量bkJ，則乙炔燃燒的熱化學方程式正確的是（ ）A， 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=4b k

23、J/molB. C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) H=+2b kJ/molC. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=2b kJ/molD. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=+b kJ/mol (2007年各地高考試題)16(2007年高考廣東化學卷，反應熱)灰錫(以粉末狀存在)和白錫是錫的兩種同素異形體。已知：Sn(s、白)2HCl(aq)SnCl2(aq)H2(g)；DH1Sn(s、灰)2HCl(aq)SnCl2(aq)H2(g)；DH2Sn(s、灰)Sn(s、白)；DH32.1 kJ/mol下

24、列說法正確的是( )(A)DH1DH2(B)錫在常溫下以灰錫狀態(tài)存在(C)灰錫轉化為白錫的反應是放熱反應(D)錫制器皿長期處于低于13.2 的環(huán)境中，會自行毀壞6(2007年高考海南化學卷，反應熱)已知：(1)Zn(s)1/2O2(g) = ZnO(s)；DH =348.3 kJ/mol(2)2Ag(s)1/2O2(g) = Ag2O(s)；DH =31.0 kJ/mol則Zn(s)Ag2O(s) = ZnO(s)2Ag(s)的DH等于( )(A)317.3 kJ/mol (B)379.3 kJ/mol(C)332.8 kJ/mol (D)317.3 kJ/mol7(2007年高考江蘇卷，反應

25、熱)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是CH3OH(g)H2O(g) = CO2(g)3H2(g)；DH = + 49.0 kJ·mol1CH3OH(g)1/2O2(g) = CO2(g)2H2(g)；DH =192.9 kJ·mol1下列說法正確的是( )(A)CH3OH的燃燒熱為192.9 kJ·mol1(B)反應中的能量變化如圖所示(C)CH3OH轉變成H2的過程一定要吸收能量(D)根據(jù)推知反應：CH3OH(l)+1/2O2(g) = CO2(g)+2H2(g)的DH192.9 kJ·mol114(2007年高考上?；瘜W卷，

26、反應熱)已知：CH3CH2CH2CH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l)；DH =2878 kJ(CH3)2CHCH3(g)6.5O2(g)4CO2(g)5H2O(l)；DH =2869 kJ下列說法正確的是( )(A)正丁烷分子儲存的能量大于異丁烷分子(B)正丁烷的穩(wěn)定性大于異丁烷(C)異丁烷轉化為正丁烷的過程是一個放熱過程(D)異丁烷分子中的碳氫鍵比正丁烷的多9(反應熱) (2007年高考全國理綜卷II)已知：1 mol H2分子中化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量1 mol Cl2分子中化學鍵斷裂時需要吸收243 kJ的能量由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子時釋放431 kJ的能量下列敘述正確的是( )(A)氫氣和氯氣反應生成氯化氫氣體的熱化學方程式是 H2(g)Cl2(g) = 2HCl(g)(B)氫氣和氯氣反應生成2