高二升高三化学第1讲化学反应与能量.docx

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高二升高三化学第1讲化学反应与能量

伊仁教育集团

学生姓名__******____

就读年级___******____

授课日期__201*-**-**___

教研中心审核_______________

课题

高二升高三化学第1讲化学反应与能量

教学目标:

1.知道化学反应中的能量变化2.会书写热化学方程式3.理解并会运用燃烧热和中和热概念及计算

重点、难点:

1.化学反应中的能量变化

2.热化学方程式的书写

3.燃烧热与中和热的概念

4.燃烧热的计算

课后作业:

教学内容

基础知识讲解

一、化学反应与能量变化

复习：

常见的放热反应、吸热反应有哪些？

常见放热反应

常见吸热反应

1.所有燃烧反应；

2.中和反应；

3.大多数的化合反应；

4.铝热反应；

5.活泼金属与酸（或水）反应；

6.Na2O2与水、CO2反应等

1.大多数分解反应；

2.铵盐与碱反应；

3.C、CO、H2作还原剂的氧化还原反应等

思考：

化学反应过程中为什么会有能量变化？

分析角度

放热反应

吸热反应

从物质本身具

有能量角度

E（反应物）＞E（生成物）

E（反应物）＜E（生成物）

从化学键角度

（断键吸收能量，

成键放出能量）

E（放出）＞E（吸收）

E（吸收）＞E（放出）

（一）.反应热焓变

1.反应热：

化学反应过程中所释放或吸收的能量（或热量）。

焓变：

在等压条件下的反应热。

符号：

△H单位：

kJ·mol-1或kJ/mol

例:

H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=-183KJ·mol-1

2.体系与环境：

反应体系：

被研究的物质体系。

环境：

体系以外的其他部分。

例如：

研究物质在水溶液中的反应，溶液就是体系，

而盛溶液的烧杯和溶液上面的空气等便是环境

反应放热：

体系的部分热量释放给了环境，

而使体系的能量降低，△H为“-”或△H＜0。

反应吸热：

体系从环境中吸收了部分能量，

而使体系的能量升高，△H为“+”或△H＞0

3.焓变表示方法：

放热反应：

△H为“-”或△H＜0；

吸热反应：

△H为“+”或△H＞0。

例：

“H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=-183KJ·mol-1”表示？

1molH2和1molCl2反应生成2molHCl气体放出183KJ的热量

（二.）热化学方程式

1.概念：

能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫热化学方程式。

例如：

H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=-183KJ·mol-1

热化学方程式与化学方程式表示上有何不同？

1.标明了反应时的温度、压强；

2.表明了反应物、生成物的状态

3.标明了反应的焓变

思考：

为什么热化学反应方程式必需标明物质的状态呢？

答：

物质的状态不同其能量也不一样，物质的状态变化会有能量的变化。

热化学方程式中要标明物质的状态：

气体g

液体l

固体s

溶液aq

2.热化学方程式的书写：

（1）要注明反应温度和压强，若在25℃、101kPa下，可不标注。

（2）必须标明反应物与生成物的状态：

固体-s，液体-l，气体-g，溶液—aq

（3）标明反应焓变，焓变单位是“KJ·mol-1”或“KJ/mol”，

且吸热是“＋”、放热是“－”。

（4）计量数表示物质的物质的量，可以是分数，且计量数表示反应已完成的量（不代表用量）。

（5）一般不用注明反应条件，不标“↓”、“↑”（因已注明状态），写“=”或“”。

（6）热化学方程式具有加和性，计量数必须与△H相对应。

计量数加倍，则△H的数值也加倍；逆向反应的△H绝对值不变，符号相反。

二、燃烧热、能源

（一）燃烧热

1.燃烧热：

25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。

其单位是kJ/mol。

例：

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-890.31kJ/mol

甲烷的燃烧热是890.31kJ/mol

2.注意事项：

①研究条件：

25℃,101kPa。

在未说明时，一般指25℃、101kPa。

②燃烧物的量：

1mol（纯物质）。

因此其它物质的计量数常出现分数。

③完全燃烧：

指最终生成稳定化合物。

如:

C→CO2（g）、H→H2O（l）、

S→SO2（g）、Cl→HCl（aq）

④燃烧一定放热，所以ΔH<0；而某物质的燃烧热则

是××KJ/mol,无“—”号。

3.燃烧热的计算及应用

【例1】在101kPa时，1molCH4完全燃烧生成CO2和液态水，放出890.3kJ的热量，CH4的燃烧热为多少？

112LCH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？

解：

CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）

ΔH=-890.3kJ/mol

所以CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。

n（CH4）=112L/22.4L·mol-1=5mol

产生的热量为：

5mol×890.3KJ/mol=4451.5KJ

思考：

燃烧热与焓变有何关系？

①焓变范围广，包括中和热、燃烧热、溶解热等，

燃烧热只是焓变的一种形式；

②焓变有吸热与放热之分，而燃烧一定放热，

其△H<0。

燃烧热和中和热的区别与联系

相

同

点

 䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞ᓀ㵂Ü

燃烧热

中和热

能量变化

放热反应

ΔH

ΔH<0,单位kJ/mol

不

同

点

反应物的量

1mol可燃物

不限

生成物的量

不限

1molH2O

反应热的

含义

1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量;物质不同燃烧热不同

稀酸稀碱中和生成1mol

H2O时的反应热,不同的强酸和强碱的中和热大致相同

（二）能源

1.概念：

能源就是能提供能量的资源

一级能源：

指在自然界中能以现成形式提供的能源。

例：

天然气，煤，石油，水能，太阳能，风能等。

二级能源：

指需要依靠其它能源（即一级能源）的能

量间接制取的能源。

例如：

电能，一氧化碳、氢气。

氢气属高效无污染二级能源，是因为自然界中现

成氢气很少。

2.能源分类

按转换

过程分

按利用

历史分

按性质分

一级能源

常规能源

 可再生能源

风能、水能、

不可再生能源

煤炭、石油、天然气等

新能源

可再生能源

太阳能、海洋能、地热能、波浪能、潮汐能等。

不可再生能源

核能

二级能源

电能、氢能、煤气、水煤气、蒸汽、焦炭、汽油、煤油、柴油、液化石油气、沼气能等

3.解决我国燃料短缺的办法：

我国目前使用的主要能源是化石燃料，不可再生，最终将枯竭。

现在探索开发的新能源有太阳能、氢能、地热能、海洋（潮汐）能、生物能等，新能源的主要优势是资源丰富，可以再生，污染少。

三、化学反应热的计算

（一.）盖斯定律：

化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。

方法：

1.写出目标反应方程式

2.依据目标方程式改写成已知热化学方程式

3.将热化学方程式相加得到目标方程式

（二）.反应热的计算：

【例1】25℃、101kPa时，将1.0g钠跟足量的氯气反应，生成

NaCl晶体并放出17.87KJ的热量，求生成1molNaCl的反应热。

解：

由于1molNa的质量是23g,则1molNa生成1mol

NaCl时放出的热量为

17.87kJ×23=411.01kJ

所以

Na（s）+Cl2（g）=NaCl（s）△H=-411.01kJ·mol-1

例题精讲

1.写出下列热化学方程式：

（1）1molN2（g）与适量O2（g）反应生成NO（g），需吸收68kJ的热量；

N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+68KJ·mol-1

（2）2molCu（s）与适量O2（g）反应生成CuO（s），放出314kJ热量；

2Cu（s）+O2（g）=2CuO（s）△H=-314KJ·mol-1

（3）1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。

S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-299.52KJ·mol-1

2.

（1）已知：

H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）ΔH1=-akJ/mol

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）ΔH2=-bkJ/mol

则a、b的大小关系是

（2）已知：

H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）ΔH1=-akJ/mol

H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）ΔH3=-ckJ/mol

则a、c的关系正确的是。

3.（09江苏）联氨（N2H4）及其衍生物是一类重要的火箭燃料，N2H2与N2O4反应能放出大量的热。

已知：

25℃时，1.00gN2H4

（1）与足量N2O4（l）完全反应生成N2（g）和H2O（l），放出19.14kJ的热量。

则反应:

2N2H4（l）+N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（l）

ΔH=kJ·mol-1

4.下列热化学方程式中，表示25℃时燃烧热的是（）

A.C（s）＋O2（g）=CO（g）;ΔH=-110.5kJ/mol

B.C（s）＋O2（g）=CO2（g）;ΔH=-393.5kJ/mol

C.2H2（g）＋O2（g）=2H2O（l）;ΔH=-571.6kJ/mol

D.H2（g）＋1/2O2（g）=H2O（g）;ΔH=-241.8kJ/mol

E.H2（g）＋1/2O2（g）=H2O（l）;ΔH=-285.8kJ/mol

5.已知：

2C8H18（l）+25O2（g）=16CO2（g）+18H2O（l）

△H＝－11036kJ/mol

则C8H18的燃烧热是多少?

6.已知下列反应的反应热为：

（1）CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H1=-870.3kJ/mol

（2）C（s）+O2（g）=CO2（g）△H2=-393.5kJ/mol

（3）H2（g）+O2（g）=H2O（l）△H3=-285.8kJ/mol

试计算下列反应的反应热：

2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH（l）

能力提高

1.已知

（1）H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）ΔH1=akJ/mol

（2）2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）ΔH2=bkJ/mol

（3）H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）ΔH3=ckJ/mol

（4）2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）ΔH4=dkJ/mol

则a、b、c、d的关系正确的是。

A、ad>0

C、2a=b<0D、2c=d>0

2.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成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）;△H=-4bkJ/mol

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

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

D.2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）;△H=bkJ/mol

3.在25℃、101kP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是（）

A.CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=+725.8kJ/mol

B.2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1452kJ/mol

C.2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-725.8kJ/mol

D.2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=+1452kJ/mol

4.已知下列两个热化学方程式：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H＝-571.6kJ•mol-1

C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（l）△H＝-2220kJ•mol-1

（1）H2的燃烧热为______________，C3H8的燃烧热为______________

（2）2gH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为____________

（3）现有H2和C3H8的混合气体5mol，完全燃烧时放出热量3847kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比为____________

5.已知：

2SO2（g）+O2（g）=====2SO3（g）ΔH=－196.6kJ·mol－1

2NO（g）+O2（g）======2NO2（g）ΔH=－113.0kJ·mol－1

则反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的

ΔH=_________kJ·mol－1。

6.在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）;△H=–572kJ/mol

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

由1mol氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧生成液态水时放出的热量为多少

课堂练习

1.已知:

H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）△H=-57.3KJ/mol

分别向NaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸,恰好完全反应的热效应分别为△H1、△H2、

△H3则三者的大小关系为

2.已知：

2C（s）＋O2（g）=2CO（g）ΔH=-221kJ/mol

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）ΔH=-483.6kJ/mol

则C（s）＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g）的ΔH为多少?

3.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

4.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．稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水，放出57.3kJ热量

5.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

6.为了减少大气污染，许多城市正大力推广汽车清洁燃料。

目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气（CNG），另一类是液化石油气（LPG）。

这两类燃料的主要成分均为（）

A．碳氢化合物B．碳水化合物C．氢气D．醇类

7.能源可分为一级能源和二级能源。

自然界以现成形式提供的能源称为一级能源；需要依靠其它能源的能量间

接制取的能源称为二级能源。

氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取：

2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H=－517.6kJ/mol

下列叙述正确的是（　　）

Ａ．电能是二级能源　　　　Ｂ．水能是二级能源

Ｃ．天然气是二级能源　　　Ｄ．水煤气是一级能源

8.已知:

Zn（s）+1/2O2（g）＝ZnO（s）ΔH1=-351.1kJ/mol

Hg（l）＋1/2O2（g）＝HgO（s）ΔH2=-90.7kJ/mol

求Zn（s）＋HgO（s）=ZnO（s）＋Hg（l）ΔH3=kJ/mol。

9.乙醇的燃烧热是△H=-1366.8kJ/mol，在25℃，101kPa时，1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量？

NH3燃烧生成NO2（g）和H2O（g），已知：

（1）H2（g）+O2（g）=H2O（g）△H1=-241.8kJ/mol

（2）N2（g）+O2（g）=NO2（g）△H2=+33.9kJ/mol

（3）N2（g）+H2（g）=NH3（g）△H3=-46.0kJ/mol

请写出NH3（g）燃烧的热化学方程式。

课后练习

1.关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是（　　）

Ａ.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可以研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源

Ｂ.设法将太阳能聚焦，产生高温，使水分解产生氢气

Ｃ.寻找高效催化剂，使水在较低温度下分解产生氢气

Ｄ.寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气

2．（09重庆）下列热化学方程式书写正确的

（△H的绝对值均正确）是（）

A.C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）△H=-1367.0kJ/mol（燃烧热）

B.NaOH（aq）+HCl（aq=NaCl（aq）+H2O（l）△H=+57.3kJ/mol（中和热）

C.S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-269kJ/mol（反应热）

D.2NO2=O2+2NO△H=+116.2kJ/mol（反应热）

3.下列说法或表示方法正确的是（）

A.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的能量多

B.由C（石墨）→C（金刚石）；△H=+1.9kJ•mol-1可知:

金刚石比石墨稳定

C.在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，表示H2燃烧热的热化学方程式表示为：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；△H=-571.6kJ·mol-1

D.在稀溶液中，H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）；△H=-57.3kJ·mol-1，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3KJ

4.强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为：

H+（aq）+OH-（aq）==H2O（l）；△H=-57.3kJ/mol又知在溶液中反应有：

CH3COOH（aq）+NaOH（aq）=CH3COONa（aq）+H2O（l）；

△H1=-Q1kJ/mol

H2SO4（浓）+NaOH（aq）=Na2SO4（aq）+H2O（l）；

△H2=-Q2kJ/mol

HNO3（aq）+KOH（aq）==KCI（aq）+H2O（l）;

△H3=-Q3kJ/mol

.则Q1、Q2、Q3的关系正确的是（）

A.Q1=Q2=Q3B.Q2>Q1>Q3

C.Q2>Q3>Q1D.Q2=Q3>Q1

5.某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。

已知：

N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）△H1=+67.2kJ/mol

N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（l）△H2=-534kJ/mol

请写出发射火箭反应的热化学方程式。

6.已知：

H—H键能为436KJ/mol，

H—N键能为391KJ/mol，

N≡N键能是942KJ/mol，则

反应N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）ΔH=（）KJ/mol

7.白磷与氧可发生如下反应：

P4+5O2=P4O10。

已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：

P—PakJ·mol—1、P—ObkJ·mol—1、P=OckJ·mol—1、O=OdkJ·mol—1。

根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是（）

A.（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1

B.（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1

C.（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1

D.（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1

8.已知：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H1

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H2

则△H1△H2（填“＞”、“＜”或“=”）

9.已知：

S（s）+O2（g）=SO2（g）△H1

S（g）+O2（g）=SO2（g）△H2

则△H1△H2（填“＞”、“＜”或“=”）

10.已知：

C（s）+O2（g）=CO2（g）△H1

C（s）+O2（g）=CO2（g）△H2

则△H1△H2（填“＞”、“＜”或“=”）

11.下列各组热化学方程式中，△H1>△H2的是（）

①C（s）＋O2（g）=CO2（g）△H1C（s）＋O2（g）=CO（g）△H2

②S（s）＋O2（g）=SO2（g）△H1S（g）＋O2（g）=SO2（g）△H2

③H2（g）＋O2（g）=H2O（l）△H12H2（g）＋O2（g）=2H2O（l）△H2

④CaCO3（s）=CaO（s）＋CO2（g）△H1

CaO（s）＋H2O（l）=Ca（OH）2（s）△H2

A.①B.④C.②③④D.①②③

11.已知：

CH４（g）+２O2（g）=CO2（g）+２H2O（l）△H=-Q1KJ/mol

2H2（g）+O2（g）=２H2O（g）△H=-Q2KJ/mol

2H2（g）+O2（g）=２H2O（l）△H=-Q3KJ/mol,

常温下,取体积比4:

1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标况）,经完全燃烧恢复常温,放出的热量为多少？

直击高考

1.（07广东）灰锡（以粉末状存在）和白锡是锡的两种同素异形体。

已知：

①Sn（s、白）＋2HCl（aq）＝SnCl2（aq）＋H2（g）；∆H1②Sn（s、灰）＋2HCl（aq）＝SnCl2（aq）＋H2（g）；∆H2③Sn（s、灰）Sn（s、白）；∆H3＝＋2.1kJ/mol

下列说法正确的是（）

（A）∆H1＞∆H2

（B）锡在常温下以灰锡状态存在

（C）灰锡转化为白锡的反应是放热反应

（D）锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁坏

2.（2012浙江）甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。

向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：

回答下列问题：

反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）的△H=kJ/mol。

3（2012重庆）肼（H2NNH2）是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。

已知断裂1mol化学键所需的能量（kJ）：

N≡N为942、O=O为500、N—N为154，则断裂1molN—H键