专题61--化学能与热能(1)教案资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单元六 化学反应与能量,第一讲 化学能与热能,考纲展示,考点关注,(1),了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式,(2),了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念,(3),了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算,(4),了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用,(1),辨析能量转换形式、吸热反应、放热反应以及能源开发利用等概念,(2),热化学方程式的书写与判断,(3),运用盖斯定律计算反应热，由键能计算反应热，根据反应热比较物质的稳定性,一、化学反应的反应热,1,反应热的概念,当化学反应在一定,下进行时，,反应,或,的热量。,温度,放出,吸收,2,产生的原因,反应物中旧化学键的断裂,能量,(,E,1,),，生成物中新化学键的形成,能量,(,E,2,),，而吸收的能量与放出的能量不相等。,放出,吸收,10,分钟速记,课前回顾主干知识 随身记、勤阅览夯实基础,3,表示方法,用,Q,表示，,当,Q,0,时，即,E,1,E,2,，反应,；,当,Q,0,时，即,E,1,吸热,放热,4,反应热的测定,(1),仪器：,(,如图,),；,(2),原理：,Q=,，,式中,C,、,m,分别,代表仪器和反应混合物的总比热容和总质量，,m,代表单位是,kJ,K,1,，,T,1,、,T,2,分别代表反应前、后溶液的温度，单位是,K,。,量热计,cm,(,T,2,T,1,),二、化学反应的焓变,1,焓与焓变,(1),焓,(,H,),：描述物质所具有的,的物理量。,(2),焓变,(,H,),：,H,。,2,焓变与反应热的关系,H,Q,p,(,等压条件下，反应中物质的能量变化全部转化为热能。,),H,(,生成物,),H,(,反应物,),能量,3,表示方法,用,H,表示，若,，表示反应吸热，若,，表示反应放热。,H,0,4,热化学方程式,(1),定义,：表明反应所,或,热量多少的化学方程式。,(2),意义,：不仅表示化学反应中的,变化，也表明化学反应中的,变化。,物质,能量,放出,吸收,例如：,C(s,，石墨,),O,2,(g)=CO,2,(g),H,(298 K),393.5 kJmol,1,，,表示,298 K,时，,1 mol,石墨,(s),与,1 mol O,2,(g),完全反应生成,1 mol CO,2,(g),时放出,393.5 kJ,的热量。,5,盖斯定律,(1),内容：,对于一个化学反应，无论是一步完成，还是分几步完成，其反应焓变,。即反应的焓变只与反应的始态和,有关，而与,无关。,如由,A,到,B,可以设计如下两个途径：,途径一：,A,B(,H,),途径二：,A,C,B(,H,1,H,2,),相等,终态,反应途径,即：,则,H,、,H,1,、,H,2,的关系可以表示为,。,(2),应用：可用于计算无法直接测量的反应的反应热。,H,H,1,H,2,【,深度思考,】,1,反应是吸热还是放热与反应条件有直接关系吗？,提示,反应是吸热还是放热与反应条件无直接关系。有些吸热反应在常温下即可发生，而有些放热反应在反应开始时也需要加热。反应的热效应主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。,三、能源,1,化石燃料,(1),种类：,、,、,。,(2),特点：蕴藏量有限，属于,能源。,(3),解决化石燃料枯竭的办法：开源节流，即开发新的能源和节约现有的能源。,煤,石油,天然气,不可再生,2,新能源,(1),种类：,、氢能、风能、,、海洋能和生物质能等。,(2),特点：资源丰富，可以,，没有污染或污染很小。,太阳能,地热能,再生,3,化学与能源,化学反应都伴随着能量变化，利用化学反应将化学能转化为热能、电能等，为人类生产、生活提供能源。,1,判断下列说法的正误。,(1),物质发生化学变化都伴随着能量变化。,(,),(2),化学反应中一定会有化学键的变化。,(,),(3),化学反应必然会引起物质状态的变化。,(,),(4),伴有能量变化的物质变化都是化学反应。,(,),(5),需要加热才能进行的反应一定是吸热反应。,(,),【,小试牛刀,】,看还有多少能力留着！,2,(2011,福建高考,),下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是,(,),A,CO,2,、,CH,4,、,N,2,等均是造成温室效应的气体,B,使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一,C,节能减排符合低碳经济的要求,D,合理开发利用可燃冰,(,固态甲烷水合物,),有助于缓解能源紧缺,A,3,下列说法错误的是,(,),A,热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数只代表物质的量,B,热化学方程式未注明温度和压强，,H,表示标准状况下的数据,C,同一化学反应，化学计量数不同，,H,值不同，化学计量数相同而状态不同，,H,值也不相同,D,化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比,B,4,下列反应中反应物总能量小于生成物总能量的是,(,),A,Fe,粉与硫粉混合加热,B,常温下将氢氧化钡晶体与氯化铵粉末混合反应,C,将铁片投入到稀硝酸溶液中,D,Al,粉与,NaOH,溶液反应,B,5,已知充分燃烧,a,g,乙炔,(C,2,H,2,),气体时生成,1 mol,二氧化碳气体和液态水，并放出热量,b,kJ,，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是,(,),A,2C,2,H,2,(g),5O,2,(g)=4CO,2,(g),2H,2,O(l),H,4,b,kJmol,1,B,C,2,H,2,(g),O,2,(g)=2CO,2,(g),H,2,O(l),H,2,b,kJmol,1,C,2C,2,H,2,(g),5O,2,(g)=4CO,2,(g),2H,2,O(l),H,2,b,kJmol,1,D,2C,2,H,2,(g),5O,2,(g)=4CO,2,(g),2H,2,O(l),H,b,kJmol,1,A,6,(2012,合肥质检,)(1),二甲醚是一种重要的清洁燃料，可,替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物,(,水煤气,),合成二甲醚。请回答下列问题：,利用水煤气合成二甲醚的总反应为：,3H,2,(g),3CO(g)CH,3,OCH,3,(g),CO,2,(g),H,246.4 kJmol,1,，,它可以分为两步，反应分别如下：,4H,2,(g),2CO(g)=CH,3,OCH,3,(g),H,2,O(g),H,1,205.1 kJmol,1,，,CO(g),H,2,O(g)=CO,2,(g),H,2,(g),H,2,_,；,(2),能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料。在,25,、,101 kPa,时，,16 g CH,4,完全燃烧生成液态水时放出的热量是,890.31 kJ,，则,CH,4,燃烧的热化学方程式是,_ _,。,41.3 kJmol,1,CH,4,(g),2O,2,(g)=CO,2,(g),2H,2,O(l),H,890.31 kJmol,1,【,考点突破,】,突破认知障碍 析考题明考向直击高考,类型,比较,放热反应,吸热反应,定义,释放能量的化学反应,吸收能量的化学反应,形成,原因,反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量,H,0,类型,比较,放热反应,吸热反应,与化学键,强弱的关,系,生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量,生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量,与反应,类型关系,活泼金属与水或酸的反应；酸碱中和反应；所有燃烧反应；大多数化合反应；铝热反应,大多数分解反应；,Ba(OH),2,8H,2,O,2NH,4,Cl,(s)=BaCl,2,2NH,3,10H,2,O,；,C(s),H,2,O(g),=,CO,H,2,、,CO,2,C,=,2CO,；,盐类的水解反应,实例,H,2,(g),Cl,2,(g)=2HCl(g),H,184.6kJ,mol,-1,C(s),H,2,O(g)=CO(g),H,2,(g),H,131.3 kJ,mol,-1,例,1,(2011,南安模拟,),已知化学,反应,N,2,O,2,=2NO,的能量变化,如图所示，判断下列叙述正确的,是,(,),A,该反应为放热反应,B,该反应每生成,2 mol NO,吸收,b,kJ,热量,C,该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量,D,该反应吸收,(,a,b,)/2 kJ,热量时，参加反应的,O,2,为,0.5 mol,D,【,探规寻律,】,判断化学反应是吸热还是放热的常用方法,(1),比较反应物与生成物总能量的相对大小；,(2),比较反应物和生成物总键能的相对大小。,【,提升练习,1-1】,例,1,所示反应中，加入催化剂反应热,（“变大”、“变小”、“不变”）；若该反应为可逆反应，当充入,1 mol N,2,、,1 mol O,2,充分反应后，反应吸收的热量,（“,”、“,E,2,C,H,2,O(g)=H,2,O(l),H,44.0 kJmol,1,，该过程为放热反应,D,由,C(,石墨,)=C(,金刚石,),H,1.9 kJmol,1,可知，金刚石比石墨稳定,与普通化学方程式相比，书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下四点：,1,注意,H,的符号和单位,若为放热反应，,H,0,。,H,的单位一般为,kJmol,1,。,2,注意反应条件,反应热,H,与测定条件,(,温度、压强等,),有关，因此书写热化学方程式时应注明,H,的测定条件，绝大多数,H,是在,298 K,、,101 kPa,下测定的，可不注明温度和压强。,3,注意物质的聚集状态,反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同，因此，必须注明物质的聚集状态。热化学方程式中不用,“”,和,“”,。不用,“”,而用,“,=”,表示。,4,注意热化学方程式的化学计量数,热化学方程式中的反应热是表示反应物完全反应时的热量变化。方程式中化学式前面的化学计量数必须与,H,相对应，如果化学计量数加倍，则,H,也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。,【特别提醒】,在可逆反应中的反应热数值是指按化学方程式中反应物的计量数完全反应时放出或吸收的能量，如,3H,2,(g),N,2,(g)=2NH,3,(g),H,92.4 kJ,mol,-1,，是指,3 mol H,2,与,1 mol N,2,完全反应生成,2 mol NH,3,时放出,92.4 kJ,热量。,例,2,在,101 325 Pa,和,298 K,条件下，,2 mol H,2,生成水蒸气放出,484 kJ,热量。下列热化学方程式正确的是,(,),A,2H,2,O,2,=2H,2,O,H,484 kJmol,1,B,H,2,O(g)=H,2,(g),1/2O,2,(g),H,242 kJmol,1,C,2H,2,(g),O,2,(g)=2H,2,O(l),H,484 kJmol,1,D,H,2,(g),1/2O,2,(g)=H,2,O(g),H,242 kJmol,1,B,【,探规寻律,】,“五看”法判断热化学方程式的正误,(1),看化学反应原理即化学方程式是否正确；,(2),看各物质的聚集状态是否正确；,(3),看,H,变化的“”、“”是否正确；,(4),看反应热的单位是否为,kJmol,-1,；,(5),看反应热数值与计量数是否相对应。,【,提升练习,2-1】,在,25,、,101 kPa,下，,1 g,甲醇,(CH,3,OH),燃烧生成,CO,2,和液态的水时放出热量,22.68 kJ,，下列热化学方程式正确的是,(,),A,CH,3,OH(l),O,2,(g)=CO,2,(g),2H,2,O(l),H,725.8 kJ,mol,1,B,2CH,3,OH(l),3O,2,(g)=2CO,2,(g),4H,2,O(l),H,1452 kJ,mol,1,C,2CH,3,OH(l),3O,2,(g)=2CO,2,(g),4H,2,O(l),H,725.8 kJmol,1,D,2CH,3,OH(l),3O,2,(g)=2CO,2,(g),4H,2,O(l),H,1452 kJmol,1,B,【,提升练习,2-2】,火箭推进器中盛有强还原剂液态肼,(N,2,H,4,),和强氧化,剂液态双氧水。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知：,0.4 mol,液态肼与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出,256.652 kJ,的热量。该反应的热化学方程式为,_,_,。,N,2,H,4,(l),2H,2,O,2,(l)=N,2,(g),4H,2,O(g),H,641.63 kJmol,1,1,化学反应焓变的计算,(1),根据热化学方程式计算：,H,与反应物各物质的物质的量成正比。,(2),根据反应物和生成物的能量和计算：,H,生成物的能量和反应物的能量和。,(3),根据反应物和生成物的键能和计算：,H,反应物的键能和生成物的键能和。,(4),利用盖斯定律求反应热：,设计合理的反应途径。,适当加减已知的热化学方程式，得出待求的热化学方程式，反应热也要进行相应的加减运算，从而得出待求热化学方程式的反应热。,在进行反应热的计算时，要注意反应热的符号以及反应热与热化学方程式中化学计量数间的比例关系。,2,化学反应焓变的比较,(1),同一反应生成物状态不同时，,A(g),B(g)=C(g),H,1,0,，,A(g),B(g)=C(l),H,2,0,，,因为,C(g)=C(l),H,3,0,，,则,H,3,H,2,H,1,，,H,2,H,1,。,(2),同一反应物状态不同时,S(s),O,2,(g)=SO,2,(g),H,1,0,，,S(g),O,2,(g)=SO,2,(g),H,2,0,，所以,H,1,H,2,。,(3),两个有联系的不同反应相比，,C(s),O,2,(g),=,CO,2,(g),H,1,0,，,C(s),O,2,(g),=,CO(g),H,2,0,，,根据常识可知,CO(g),O,2,(g),=,CO,2,(g),H,3,H,1,。,特别提醒,比较,H,大小时，必须带正、负号比较，对放热反应，,H,越小，放热越多；对吸热反应，,H,越大，吸热越多。,例,3,(2011,海南高考,),已,知：,2Zn(s),O,2,(g)=2ZnO(s),H,701.0 kJmol,1,，,2Hg(l),O,2,(g)=2HgO(s),H,181.6 kJmol,1,，,则反应,Zn(s),HgO(s)=ZnO(s),Hg(l),的,H,为,(,),A,519.4 kJmol,1,B,259.7 kJmol,1,C,259.7 kJmol,1,D,519.4 kJmol,1,C,【,提升练习,3-1】(2012,郑州质检,),已知白磷转变成红磷时放出热量和下列两个热化学方程式：,4P(,白，,s),5O,2,(g)=2P,2,O,5,(s),H,1,，,4P(,红，,s),5O,2,(g)=2P,2,O,5,(s),H,2,，,则,H,1,和,H,2,的关系正确的是,(,),A,H,1,H,2,B,H,1,H,2,C,H,1,H,2,D,无法确定,C,【,提升练习,3,2】(2011,重庆高考,)SF,6,是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在,SF,键。已知：,1 mol S(s),转化为气态硫原子吸收能量,280 kJ,，断裂,1 mol FF,、,SF,键需吸收的能量分别为,160 kJ,、,330 kJ,。则,S(s),3F,2,(g)=SF,6,(g),的反应热,H,为,(,),A,1780 kJmol,1,B,1220 kJmol,1,C,450 kJmol,1,D,430 kJmol,1,B,病例,1,：在相同条件下，将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多,(2011,临沂模拟,),诊断：不明确物质状态与能量的关系,病例,2,：,I,2,(g),H,2,(g)2HI(g),H,9.48 kJmol,1,I,2,(s),H,2,(g)2HI(g),H,26.48 kJmol,1,1 mol,固态碘与,1 mol,气态碘所含的能量相差,17.00 kJ(2011,上海高考,),诊断：运用盖斯定律对热化学方程式进行加减、乘、除运算时，忘记,H,也进行相应运算,【,命题常设错误角度诊断,】,【,病例,3,】,同温同压下，,H,2,(g),Cl,2,(g)=2HCl(g),在光照和点燃条件下的,H,不同,(2010,山东高考,),诊断：不能把握盖斯定律的含义,病例,4,：,500,、,30 MPa,下，将,0.5 mol N,2,和,1.5 mol H,2,置于密闭容器中充分反应生成,NH,3,(g),，放热,19.3 kJ,，其热化学方程式为：,N,2,(g),3H,2,(g)2NH,3,(g),H,38.6 kJmol,1,(2010,浙江高考,),诊断：可逆反应的热化学方程式中的,H,是指反应物完全反应时的反应热,病例,5,：在,101 kPa,时，,2 g H,2,完全燃烧生成液态水，放出,285.8 kJ,热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：,2H,2,(g),O,2,(g)=2H,2,O(l),H,285.8 kJmol,1,(2011,福州模拟,),诊断：书写热化学方程式时，反应热易计算错误，,“,”,、,“,”,易颠倒或漏写,【,本节关键点数字记忆,】,1,牢记化学反应中从,2,个角度分析能量变化的原因：,宏观，反应物具有的总焓与生成物具有的总焓不同；,微观，反应物中旧化学键断裂吸收的能量和生成物中新化学键形成所放出的能量不同。,2,熟记书写热化学方程式的,3,项注意：,写出配平的化学方程式；,注明物质的状态；,注明反应热,H,的正、负号数值及单位。,3,掌握,1,个应用：,应用盖斯定律计算反应热时，热化学方程式进行适当的,“,加,”,、,“,减,”,、,“,乘,”,、,“,除,”,，则反应热,H,也作相应的变化。,