化学反应与能量的变化.docx

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化学反应与能量的变化

化学反应与能量的变化

【学习目标】

1.了解反应热和焓变的含义。

2.从能量转化的原因分析吸热反应和放热反应。

3.从化学键的角度分析能量转化的原因。

【重点难点】

1.化学反应中的能量变化，热化学方程式的书写。

2.△H的“+”与“-”。

【知识梳理】

一、反应热焓变

1.定义:

化学反应过程中所或的能量，叫反应热，又称为，符号用表示，其单位常采用。

许多化学反应的反应热可以通过直接测量。

2.化学反应中能量变化的原因

（1）化学反应的本质是。

（2）任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键时，需要的相互作用，需要能量；当，即新化学键时，又要能量。

（3）如果反应完成时，生成物释放的总能量比反应物吸收的总能量，这是放热反应。

对于放热反应，由于反应后放出能量（释放给环境）而使反应体系的能量。

因此，规定放热反应的ΔH为“”。

反之，对于吸热反应，由于反应通过、等吸收能量（能量来自环境）而使反应体系的能量。

因此，规定吸热反应的ΔH为“”。

①当ΔH为“”或ΔH0时，为放热反应。

②当ΔH为“”或ΔH0时，为吸热反应。

3.根据教材提供的键能数据计算H2与Cl2反应的反应热ΔH=kJ·mol-1。

二、热化学方程式

1.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变化，也表明了化学反应中的变化。

2.H2（g）+

O2（g）=H2O（l）；ΔH=-285．8kJ·mol-1,表示在℃,Pa,molH2与molO2完全反应生成态水时的热量是285.8kJ。

3.热化学方程式各物质前的化学计量数只表示不表示，因此，它可以是数，也可以是数。

对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH。

书写热化学方程式的注意事项:

（1）标聚集状态（s.l.g）

（2）右端标热量数值和符号，△H:

吸热用“”，放热用：

“”。

（3）系数单位是“”，而不是“”。

（4）系数可用分数，但热量值要相应变化。

如：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；△H=-571.6kJ/molH2（g）+

O2（g）=H2O（l）；△H=kJ/mol

【合作探究】

一、反应热和焓变

1.对于放热反应:

能量如何转换的？

能量从哪里转移到哪里？

（1）体系的能量如何变化？

升高还是降低？

（2）环境的能量如何变化？

升高还是降低？

（3）规定放热反应的ΔH为“-”，是站在谁的角度？

体系还是环境？

2.由课本P2中H2+Cl2=2HCl反应热的计算总结出用物质的键能计算反应热的数学表达式△H=。

3.△H＜0时反应热,△H＞0时反应热。

4.如何理解课本P3中△H=-184.6kJ/mol中的“/mol”。

5.由课本P3中图1-2总结出用物质的能量计算反应热的数学表达式。

二、热化学方程式

1.概念:

阅读教材相关内容，思考.讨论.回答问题：

①什么是热化学方程式，②有何意义？

③书写步骤？

2.热化学方程式的书写注意事项:

对比以下热化学方程式

H2（g）+

O2（g）=H2O（g）；△H=-241.8kJ/mol……②

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）；△H=-483.6kJ/mol……③

3.思考:

（1）与化学方程式相比，热化学方程式有哪些不同？

（2）正确书写热化学方程式应注意哪几点？

（3）反应物和生成物前的系数它代表什么？

在方程式中∆H它表示什么意义？

∆H与它的值与什么有关系？

【课堂巩固】

1.下列说法正确的是（）

A.需要加热方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

2.已知在25℃.101kPa下，1gC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.4kJ的热量。

表示上述反应的热化学方程式正确的是（）

3.在同温同压下，下列各组热化学方程式中，ΔH1＞ΔH2的是（）

4.在25℃.101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,下列热化学方程式正确的（）

5.1g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收10.94kJ的热量，相应的热化学方程式（）

A.C+H2O=CO+H2；ΔH=+10.9kJ/mol

B.C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）；ΔH=+10.94kJ/mol

C.C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）；ΔH=+131.28kJ/mol

D.

C（s）+

H2O（g）=

CO（g）+

H2（g）；ΔH=+65.64kJ/mol

6.已知1mol白磷转化成1mol红磷，放出18.39kJ热量，又知：

P4（白，s）+5O2=2P2O5（s）；ΔH1,

4P（红，s）+5O2=2P2O5（s）；ΔH2,则ΔH1和ΔH2的关系正确的是（）

A.ΔH1＞ΔH2B.ΔH1＜ΔH2C.ΔH1=ΔH2D.无法确定

【课后反思】

第1节化学反应与能量的变化（第2课时）

【学习目标】

1.了解中和热的概念。

2.通过中和反应反应热的测定，初步学习测定化学反应反应热的实验方法。

【重点难点】

掌握中和热测定的原理实验步骤误差分析。

【知识梳理】

一、中和反应反应热的测定

1.中和热概念:

在溶液中，酸与碱发生中和反应生成molH2O时所释放的热量称为中和热。

2.表示方法:

强酸与强碱反应生成可溶性盐的热化学方程式为。

3.中和热测定

（1）主要仪器:

大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、。

（2）实验步骤:

。

（3）计算反应热:

数据处理上，以三次测量所得数据的为计算依据。

取盐酸和NaOH溶液的密度为1g·cm-3。

忽略实验装置的比热容。

取盐酸质量为m1.NaOH溶液质量为m2，反应后溶液比热容c=4.18J·g-1·℃-1，则实验中反应放出的热量为，生成1molH2O时的ΔH=。

【合作探究】

一、中和反应反应热的测定

1.按P5页的实验步骤进行实验，并将结果填在下表中:

2.实验数据处理：

取三次实验所得数据的平均值作为计算的依据

3.计算反应热：

由于是稀溶液，则将溶液的比热容.密度都近似地取水的比热容和密度，并忽略实验装置的比热容。

（1）50ml0.50mol/L盐酸的质量m1=克，50ml0.55mol/LNaOH的质量m2=克

（2）中和后生成的溶液的比热容c=4.18J/（g·℃）,50ml0.50mol/L盐酸与50ml0.55mol/LNaOH溶液发生中和反应时放出的热量为生成1molH2O时的反应热:

ΔH=。

4.问题探究：

（1）大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？

（2）填碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？

对此装置，你有何更好的建议？

（3）环形玻璃搅拌棒的作用？

为什么不用环形铁搅拌棒？

（4）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（填“偏大”.“偏小”或“无影响”）

（5）温度计上的酸为何要用水冲洗干净？

冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？

为什么？

（6）酸.碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？

（7）中和热和中和反应的反应热一样吗？

（8）如果用同样的方法测定氢氧化钠溶液与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同？

（9）若把50mL0.50mol/L的盐酸改为50mL0.50mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？

为什么？

（10）改用6.94mL15mol/L硫酸溶液与60mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，中和热是否会有变化？

【课堂巩固】

1.下列说法正确的是（　　）

A.中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量

B.1mol酸与1mol碱完全反应放出的热量是中和热

C.在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O（l）时的反应热叫做中和热

D.表示中和热的离子方程式为：

H++OH-=H2O；ΔH=-57.3kJ/mol

2.含有11.2gKOH的稀溶液与1L0.1mol/L的H2SO4溶液反应，放出11.46kJ的热量，表示该反应中和热的化学方程式为（　　）

A.KOH（aq）+

H2SO4（aq）=

K2SO4（aq）+H2O（l）；ΔH=-11.46kJ/mol

B.2KOH（aq）+H2SO4（aq）=K2SO4（aq）+2H2O（l）；ΔH=-11.46kJ/mol

C.2KOH（aq）+H2SO4（aq）=K2SO4（aq）+2H2O（l）；ΔH=-114.6kJ/mol

D.KOH（aq）+

H2SO4（aq）=

K2SO4（aq）+H2O（l）；ΔH=-57.3kJ/mol

3.用0.5mol·L-1NaOH溶液分别与0.5mol·L-1的盐酸.醋酸溶液反应，且所取的溶液体积均相等，测出的中和热数值分别为ΔH1和ΔH2，则ΔH1和ΔH2两者的关系正确的是（　　）

A.ΔH1＞ΔH2B.ΔH1=ΔH2C.ΔH1＜ΔH2D.无法比较

4.已知反应:

①101kPa时，2C（s）+O2（g）=2CO（g）；△H=-221kJ/mol

②稀溶液中，H+（aq）+OH-（aq）=H2O

（1）；△H=-57.3kJ/mol，下列结论正确的是（　　）

A.碳的燃烧热大于110.5kJ/mol

B.①的反应热为221kJ/mol

C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3kJ/mol

D.浓硫酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

5.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（　　）

A.已知2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量

B.已知C（石墨，s）=C（金刚石，s）；ΔH＞0，则金刚石比石墨稳定

C.已知H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）；ΔH=-57.3kJ/mol，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3kJ

D.已知2C（s）+2O2（g）=2CO2（g）；ΔH1，2C（s）+O2（g）=2CO（g）；ΔH2，则ΔH1＜ΔH2

6.1.00L1.00mol·L-1H2SO4溶液与2.00L1.00mol·L-1NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，

该反应的中和热为，表示其中和热的热化学方程式为。

【课后反思】

第2节燃烧热能源

【学习目标】

1.理解燃烧热的概念。

2.认识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。

3.知道节约能源.提高能量利用效率的实际意义。

【重点难点】

1.燃烧热的概念。

2.化学在解决能源危机中的重要作用。

【知识梳理】

1.反应热可分为、、等。

时，mol纯物质完全燃烧生成的化合

物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。

单位为。

2.能源包括以及柴草等。

化石燃料包括。

新能源包括。

它们的特点是。

【合作探究】

一、燃烧热

阅读教材，找出燃烧热的概念，并把它填写在下面的空格中。

1.定义：

。

问题：

解释H2的燃烧热为285.8kJ/mol所表示的含义？

2.如何理解燃烧热的定义？

（1）条件。

（2）燃烧的物质一定为mol。

（3）生成的物质一定要生成，如C完全燃烧应生成，H2燃烧生成，S生成。

（4）单位：

。

（5）书写燃烧热的热化学方程式时，以1mol可燃物为标准配平其余物质的计量数，可以是分数。

（6）已知充分燃烧ag乙炔（C2H2）气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（）

A.2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=-2bkJ/mol

B.C2H2（g）+5/2O2（g）=2CO2（g）+H2O（l）；ΔH=+2bkJ/mol

C.2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=-4bkJ/mol

D.2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=+bkJ/mol二、能源

阅读课文，讨论下列问题：

1.能源就是能提供的自然资源，包括等。

2.我国目前使用的主要能源是，是不能。

3.解决能源的办法是，即开发和节约，提高能源的。

4.现在探索开发的新能源有等，新能源的主要优势是。

5.能源可分为一级能源.二级能源下列属于一级能源的是属于二级能源的是。

A.风能B.电能C.氢能D.阳光E.天然气

【课堂巩固】

1.下列热化学方程式中，△H能正确表示物质的燃烧热的是（）

A.CO（g）+

O2（g）=CO2（g）；△H=-283.0kJ/mol

B.C（s）+

O2（g）=CO（g）；△H=-110.5kJ/mol

C.H2（g）+

O2（g）=H2O（g）；△H=-241.8kJ/mol

D.2C8H18（l）+25O2（g）=16CO2（g）+18H2O（l）；△H=-11036kJ/mol

2.在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）；△H=-566kJ/mol

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）；△H=-890kJ/mol

由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为（）

A.2912kJB.2953kJC.3236kJD.3867kJ

3.在101kPa时，H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00mol液态H2O。

放出571.6kJ的热量，

则H2的燃烧热，表示H2燃烧热的热化学方程式。

4.有人预言：

H2是21世纪最理想的能源，其根据不正确的是（）

A.生产H2的原料来源广阔B.在等质量的可燃气体中，H2燃烧时放出的热量多

C.H2易液化，携带方便D.燃烧时无污染

5.能源与人类的生活和社会的发展密切相关，下列关于能源的开发和利用的说法不正确的是（）

A.用酒精代替汽油作汽车燃料B.随着科技的发展，氢气将会成为主要能源

C.在农村提倡利用沼气作生活原料D.人类利用的能量都是通过化学反应获得的

6.下列叙述正确的是（）

A.电能是二级能源B.水力是二级能源C.天然气是一级能源D.焦炉气是一级能源

【课后反思】

第3节化学反应热的计算

【学习目标】

1.从能量守恒的角度理解并掌握盖斯定律。

2.能正确运用盖斯定律解决具体问题。

3.掌握化学反应热的有关计算。

【重点难点】

盖斯定律的应用和反应热的计算。

【知识梳理】

一、盖斯定律

阅读教材，回答下列问题：

1.内容:

不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是的。

或者说，化学反应的反应热只与反应体系的有关，而与无关。

2.从能量守恒定律角度理解：

从S→L，ΔH1＜0，体系；从L→S，ΔH2＞0，体系；根据能量守恒，ΔH1+ΔH2=0。

3.应用:

因为有些反应进行得很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯，这给测定反应热造成了困难。

应用盖斯定律，就可以地把它们的反应热计算出来。

如求C（s）+

O2（g）=CO（g）的反应热：

根据盖斯定律，ΔH1=　ΔH3=

这样就可以求出C（s）+

O2（g）=CO（g）的反应热ΔH3。

【合作探究】

一、盖斯定律

1.盖斯定律的内容:

不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热。

换句话说,化学反应的反应热

只与反应体系的和有关,而与反应的途径。

如图所示:

①由A直接变成D，反应热为△H；

②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为△H1.△H2.△H3,则有△H=。

2.应用:

通过盖斯定律可以计算出一些不能直接测量的反应的反应热。

例如:

已知①C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H1=-393.5kJ/mol

②C（s）+1/2O2（g）=CO（g）；△H3=。

③CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）；△H2=-283.0kJ/mol

二、反应热的计算

1.利用热化学方程式求解

例1:

由H2和O2反应生成H2O（g）4.5g放出60.45kJ的热量,则反应:

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）的ΔH（　）　　　　　　　　　　　　　　

A.-483.6kJ·mol-1B.-241.8kJ·mol-1C.-120.6kJ·mol-1D.+241.8kJ·mol-1

2.利用燃烧热求解

例2:

甲烷的燃烧热ΔH=-890.3kJ·mol-1，1kgCH4在25℃，101kPa时充分燃烧生成液态水放出的热量约为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　

A.-5.56×104kJ·mol-1B.5.56×104kJ·mol-1C.5.56×104kJD.-5.56×104kJ

3.运用盖斯定律求解

例3:

已知下列热化学方程式：

①Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g）；ΔH1=-26.7kJ·mol-1

②3Fe2O3（s）+CO（g）=2Fe3O4（s）+CO2（g）；ΔH2=-50.75kJ·mol-1

③Fe3O4（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO2（g）；ΔH3=-36.5kJ·mol-1

则反应FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO2（g）的ΔH（　　）

A.+7.28kJ·mol-1B.-7.28kJ·mol-1C.+43.68kJ·mol-1D.-43.68kJ·mol-1

【课堂巩固】

1.已知:

（1）Zn（s）+1/2O2（g）=ZnO（s）；ΔH=-348.3kJ·mol-1

（2）2Ag（s）+1/2O2（g）=Ag2O（s）；ΔH=-31.0kJ·mol-1

则Zn（s）+Ag2O（s）=ZnO（s）+2Ag（s）的ΔH等于（　　）

A.-317.3kJ·mol-1B.-379.3kJ·mol-1

C.-332.8kJ·mol-1D.+317.3kJ·mol-1

2.已知25℃.101kPa条件下：

4Al（s）+3O2（g）=2Al2O3（s）；ΔH=-2834.9kJ·mol-1

4Al（s）+2O3（g）=2Al2O3（s）；ΔH=-3119.1kJ·mol-1

由此得出的正确结论是（　　）

A.等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应

B.等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为放热反应

C.O3比O2稳定，由O2变为O3为吸热反应

D.O2比O3稳定，由O2变为O3为放热反应

3.能源问题是人类社会面临的重大课题，H2.CO.CH3OH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为-285.8kJ·mol-1.-282.5kJ·mol-1.-726.7kJ·mol-1。

已知CO和H2在一定条件下可以合成甲醇CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）。

则CO与H2反应合成甲醇的热化学方程式为（　　）

A.CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）；ΔH=-127.4kJ·mol-1

B.CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）；ΔH=+127.4kJ·mol-1

C.CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）；ΔH=-127.4kJ·mol-1

D.CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）；ΔH=+127.4kJ·mol-1

4.在298K.100kPa时，已知：

2H2O（g）=O2（g）+2H2（g）；ΔH1

Cl2（g）+H2（g）=2HCl（g）；ΔH2

2Cl2（g）+2H2O（g）=4HCl（g）+O2（g）；ΔH3

则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是（　　）

A.ΔH3=ΔH1+2ΔH2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2

C.ΔH3=ΔH1-2ΔH2D.ΔH3=ΔH1-ΔH2

5.100g碳燃烧所得气体中，CO占

体积，CO2占

体积，且C（s）+

O2（g）=CO（g）；ΔH=-110.35kJ·mol-1，

CO（g）+

O2（g）=CO2（g）；ΔH=-282.57kJ·mol-1。

与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A.392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJ

【课后反思】