化學反應中與能量變化 講義 高一下學期化學人教版（2019）必修第二冊

化學反應中的能量變化[學習任務]了解化學反應中的能量變化、吸熱反應、放熱反應，理解反應熱、燃燒熱和中和熱等概念及有關計算，能正確書寫熱化學方程式了解化學反應中能量轉化的原因，能說出常見的能量轉化形式，通過查閱資料說明能源是人類生存和發(fā)展的重要基礎，了解化學在解決能源危機中的重要作用，知道節(jié)約能源、提高能量利用效率的實際意義能舉例說明化學能與熱能的相互轉變，了解反應熱與焓變的含義，能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算一.化學反應的能量變化1.化學反應的基本特征：新物質生成，伴隨能量變化及發(fā)光、變色等現象2.反應熱：在化學反應過程中的熱效應，符號⊿H，單位KJ/mol3.常見的吸熱反應：Ba(OH)2.8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3+10H2OCaCO3==CaO+CO22KClO3==2KCl+3O2C+H2O==CO+H22KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2C+CO2==2CO4.常見的放熱反應：2Na+2H2O==2NaOH+H2M+2HCl==MCl2+H2H++OH-==H2O可燃物的燃燒：煤、石油、天然氣、紅磷、硫磺、木炭、蠟燭、酒精鐵的銹蝕、糖、脂肪在人體內的氧化5.關系：⊿H=-Q（1）⊿H=生成物的能量總和—反應物的能量總和=反應物吸收總能量—生成物放出總能量=反應物鍵能總和—生成物鍵能總和吸熱反應：⊿H為正放熱反應：⊿H為負（2）⊿H為負值，表示生成物比反應物穩(wěn)定；為正值，表示反應物比生成物穩(wěn)定（3）鍵能與物質的總能量的關系：鍵能越大，物質的總能量越低，物質越穩(wěn)定（4）說明：不能用反應的條件去判斷反應是吸熱還是放熱（5）化學過程中能量變化圖[例]（1）例C（石墨）==C（金剛石）；⊿H>0，穩(wěn)定性_______（石墨比金剛石穩(wěn)定）二.熱化學方程式1.定義：表明反應所放出或吸收的熱量的化學方程式，既表示了物質的變化，又表示了能量的變化2.正確書寫：（1）步驟：寫，標，對應，單位（2）注意事項⊿H只能寫在標有反應物和生成物狀態(tài)的右邊，并用“；”隔開，⊿H若為放熱反應，為“-”，⊿H若為吸熱反應，為“+”注意⊿H與測定條件（溫度、壓強）有關，因此書寫熱化學方程式應注明條件，不注明就是在25℃，101325Pa下化學計量系數只代表物質的量，不代表分子數，既可用整數表示，又可用分數表示，同一化學方程式可以有無數個熱化學方程式注意物質的狀態(tài)不同，⊿H的數值和符號都有可能改變，必須注明物質的聚集狀態(tài)，不必標出“↓”或“↑”熱化學方程式是表示反應已經完成的數量，因此⊿H必須與計量系數對應，如果反應逆向進行，則反號[例]2.已知2SO2(g)+O2(g)≒2SO3(g);⊿H=-92.3KJ/mol,在25℃，101325Pa下將2molSO2(g)+1molO2(g)混合于某密閉容器中，充分反應后的熱效應______92.3KJ（小于）3.系數的意義：只表示物質的量，不表示分子數3.⊿H與系數的關系[例]3.H2(g)+I2(s)==2HI(g);⊿H1>0與H2(g)+I2(g)==2HI(g);⊿H2<0的區(qū)別（解析：I2的狀態(tài)不同，能量不同）4.在一剛性圓底燒瓶中充滿NO2建立2NO2≒N2O4;⊿H<0的平衡，其他條件不變，升溫后下列哪些量不變（1）顏色（2）密度（3）平均相對分子質量（4）⊿H（5）分子數（解析：不變的有：密度、⊿H）4.蓋絲定律：反應熱只與始終態(tài)有關，與過程無關[例]5.已知：C(s)+O2(g)==CO2(g)；⊿H1<0C(s)+CO2(g)==2CO(g);⊿H2>0求C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反應熱⊿H3解析：⊿H3=1\2(⊿H1+⊿H2)6.發(fā)射衛(wèi)星的燃料肼(N2H4),用NO2做氧化劑，求1mol肼燃燒時的⊿H已知（1）N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);⊿H=-67.2KJ/mol（2）N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g);⊿H=-534KJ/mol解析：1/2[（2）╳2-（1）]N2H4(g)+NO2(g)=3/2N2(g)+2H2O(g);⊿H=(-534+67.2╳1/2)=-500.4KJ/mol7.在烴分子中去掉兩個氫原子形成一個雙鍵是吸熱反應，大約需要118KJ的熱量，但1，3—環(huán)己二烯失去兩個氫變成苯是放熱反應，⊿H為—23.4KJ，以上事實說明(D)A.1，3—環(huán)己二烯加氫是吸熱反應B.苯加氫是吸熱反應C.1，3—環(huán)己二烯比苯穩(wěn)定D.苯比1，3—環(huán)己二烯穩(wěn)定三.燃燒熱與中和熱1.燃燒熱（1）定義：在101KPa時，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定物質時的熱效應（2）穩(wěn)定物質：C(CO2)N(N2)Cl(HCl)H(H2O(l))S(SO2)（3）注意：書寫燃燒熱的熱化學方程式必須以“1mol”為基準2.中和熱（1）定義（注意與燃燒熱的比較）（2）H++OH-=H2O;⊿H=-57.3KJ/mol注意：只有強酸與強堿的酸堿中和才等于57.3，其他均小于57.3,為什么？（解析：弱酸或弱堿電離時都需要吸熱）[例]8.將含1molBa(OH)2的溶液與含1molH2SO4的稀溶液混合，反應的⊿H(B)A.==-57.3KJB.<-114.6KJC.>-114.6KJD.==-114.6KJ四.燃料的燃燒及其新能量的開發(fā)1.化石燃料：煤、石油、天然氣（非再生能源）2.充分燃燒的條件：足夠的空氣，足夠大的表面積（不充分燃燒的危害：產生熱量少，浪費資源，易產生污染物）3.煤的利弊：（1）煤是重要的化工原料（2）煤直接燃燒產生SO2等有毒氣體和煙塵，對環(huán)境造成嚴重的污染（3）煤作為固體燃料，燃燒反應速率小，熱利用效率低，且運輸不方便（4）將煤液化或汽化，及實現煙氣凈化脫硫等，可以減少燃煤的污染和提高煤燃燒的效率4.煤的充分利用和新技術的開發(fā)：新型煤粉燃燒器，煤的氣化和液化，轉化為水煤氣或干餾煤氣5.能量變化的綜合利用：太陽能核能核反煤炭呼吸作用應光能化學能熱能石油電原化學反應解電天然氣光電效應池池