18-19 专题2 第2单元 化学反应中的热量.pdf

第二单元第二单元化学反应中的热量化学反应中的热量学习目标：1.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应等概念。2.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，能说出常见的能量转化形式。(重点)3.了解热化学方程式的含义，学会热化学方程式的书写和简单计算。(重点)4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。自 主 预 习探 新 知一、化学反应中的热量变化1化学反应中常见能量转化方式(1)物质的燃烧反应是化学能转化为热能和光能。(2)植物光合作用是光能转化为化学能。(3)高温加热分解 CaCO3是热能转化为化学能。(4)闪电时产生 NO 是电能转化为化学能。(5)水的电解是电能转化为化学能。2放热反应、吸热反应(1)概念：有热量放出的化学反应称为放热反应，吸收热量的化学反应称为吸热反应。(2)常见的放热反应和吸热反应常见的放热反应：燃烧反应、酸碱中和反应、大多数化合反应、铝热反应、活泼金属与酸或 H2O 的反应。常见吸热反应：氢氧化钡与氯化铵晶体的反应、大多数分解反应、碳与水蒸气的反应、以 C、H2、CO 为还原剂的氧化还原反应。3热化学方程式(1)概念：能表示化学反应中放出或吸收热量的化学方程式。(2)书写“三字诀”4化学反应中能量变化的解释(1)能量变化与化学键的关系第 1 页若 E1E2，为吸热反应。若 E1E2，为放热反应。(2)能量变化与物质总能量的关系二、燃料燃烧释放的热量1当今社会的主要能源为煤、石油、天然气等化石燃料。2热值热值指在一定条件下，单位质量的物质完全燃烧所放出的热量。质量相同的不同燃料，完全燃烧后放出的热量不相等。3反应 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)的能量变化燃料燃烧放出热量的多少，等于形成生成物分子的化学键放出的总能量与燃烧时断裂反应物分子的化学键吸收的总能量之差。4以煤为例，探究提高燃料燃烧效率问题。(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的依据是与空气中 O2的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率加快。(2)通入适当过量空气的依据是空气充足，煤粉燃烧充分，生成 CO2放出热量多；若空气不足，煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。(3)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失。(4)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。基础自测1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)物质发生化学反应时都伴有能量的变化。()(2)放热反应不需要加热就能发生。()(3)化学反应中的能量变化形式全部是热能。()(4)H2与 Cl2反应的热化学方程式为 H2Cl2=2HCl H184.5 kJmol1。()【答案】(1)(2)(3)(4)2下列反应属于放热反应的是()A氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应B能量变化如上图所示的反应第 2 页C化学键断裂吸收的热量比化学键形成放出的热量多的反应D燃烧反应和酸碱中和反应D D氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应；如题图所示，生成物的总能量比反应物的总能量大的反应为吸热反应；化学键断裂吸收的热量比化学键形成放出的热量多的反应为吸热反应。113下列对热化学方程式2H2(g)2I2(g)=HI(g)H26 kJmol1的叙述中，正确的是()A1 mol 氢气和 1 mol 碘蒸气完全反应需要吸收 26 kJ 的热量B1 个氢分子和 1 个碘分子完全反应需要吸收 52 kJ 的热量C 1 mol H2(g)与 1 mol I2(g)完全反应生成 2 mol 的 HI 气体需吸收 52 kJ 的热量D1 mol H2(g)与 1 mol I2(g)完全反应放出 26 kJ 的热量C C热化学方程式的具体形式是表示一定物质的量、一定聚集状态的反应物完全反应生成一定聚集状态的生成物时的放热、吸热情况。只要依据书写热化学方程式的注意事项，对于本题就不难作出判断。在 A、B、D 三个选项中均未指明生成物的状态；A、D 则未将反应的化学计量数与 H 正确对应起来；B 则无D 将反应视热化学方程式中各物质前的化学计量数并不是表示分子个数的前提；错认为是放热反应。合 作 探 究攻 重 难背景材料已知下列物质的键能：mol1)键能/(kJ思考交流(1)断键和成键能量如何变化？【提示】断键吸收能量，成键放出能量。HH436.4ClCl242.7HCl431.8怎样利用键能解释并求算 H第 3 页(2)对于反应：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)，反应过程中断裂化学键共吸收的能量是多少？形成化学键共放出的能量是多少？【提示】反应过程中断裂化学键共吸收的能量是436.4 kJ242.7 kJ679.1 kJ，形成化学键共放出的能量是 431.8 kJ2863.6 kJ。(3)H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的 H 为多少？【提示】H679.1 kJ/mol863.6 kJ/mol184.5 kJ/mol。(4)利用键能如何计算反应的 H？写出一般计算式。【提示】HE(反应物)E(生成物)(E 为键能)。1吸热反应与放热反应的比较热量变化理论解释能量角度化学键角度吸热反应吸收热量放热反应放出热量反应物的总能量小于生成物反应物的总能量大于生成物的总能量的总能量旧键断裂吸收的能量大于形旧键断裂吸收的能量小于形成新键放出的能量成新键放出的能量图示2.有关 H 计算的两个公式(1)根据反应物和生成物的总能量计算HE(生成物)E(反应物)。(2)根据键能计算H反应物的键能总和生成物的键能总和。第 4 页背景材料热化学方程式的书写1已知热化学方程式 H2(g)2O2(g)=H2O(g)H1241.8 kJmol1。思考交流(1)上述热化学方程式表示的意义是什么？1【提示】表示 1 mol H2与2mol O2反应生成 1 mol 水蒸气放出热量 241.8kJ。(2)2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2中 H 是多少？mol1。【提示】H2483.6 kJ1(3)H2(g)2O2(g)=H2O(l)H3，H1与 H3是否相同？为什么？【提示】不相同。水的状态不同，能量不同，H 不同。书写热化学方程式应注意的问题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：(1)H 的意义H 只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用空格隔开。若为放热反应，H 为“”；若为吸热反应，H 为“H 的单位一般为kJmol1。(2)反应的条件书写热化学方程式时应注明 H 的测定条件，一般情况下 H 是在 25、1.01105 Pa 下测定的，可不注明温度和压强。(3)化学计量数注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质第 5 页的量，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。(4)物质的聚集状态反应物和生成物的聚集状态不同，反应热H 不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”表示。热化学方程式中不用“”和“”。(5)化学方程式中化学计量数与 H 的关系由于 H 与反应完成的物质的物质的量有关，所以热化学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。当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。当 堂 达 标固 双 基题组 1化学反应中的能量变化1下列关于化学反应与能量的说法正确的是()A中和反应是放热反应BH2燃烧时的能量变化如图所示C化学键断裂放出能量D反应物总能量与生成物总能量一定相等AA 项，中和反应是放热反应，故正确；B 项，氢气的燃烧反应是放热反应，而图示中反应物的能量低于生成物的能量，所示反应是吸热反应，故错误；C 项，化学键断裂吸收能量，故错误；D 项，化学反应中反应物总能量和生成物总能量不相等，故错误。2如图所示，有关化学反应和能量变化的说法正确的是()【导学号：13572067】A图 a 表示的是吸热反应的能量变化B图 b 中生成物比反应物稳定C图 b 可以表示氯化铵晶体与 Ba(OH)28H2O 晶体反应的能量变化第 6 页D图 a 所示反应不需要加热就一定能发生，图 b 所示反应一定需要加热才能发生C CA 项，图 a 中反应物总能量高于生成物总能量，则表示的是放热反应的能量变化，故错误；B 项，图b 中反应物总能量低于生成物总能量，能量越低越稳定，则反应物比生成物稳定，故错误；C 项，图b 中反应物总能量低于生成物8H2O 晶体反应的能量总能量，属于吸热反应，可以表示氯化铵晶体与Ba(OH)2变化，故正确；D 项，反应条件与反应是放热反应还是吸热反应没有必然联系，故错误。题组 2放热反应与吸热反应3下列反应属于吸热反应的是()二氧化碳与灼热的炭反应生成一氧化碳葡萄糖在人体内被氧化分解锌粒与稀 H2SO4反应制取 H28H2O 固体与 NH4Cl 固体反应Ba(OH)2植物通过光合作用将 CO2转化为葡萄糖ABCDD D二氧化碳与灼热的炭反应生成一氧化碳是吸热反应；葡萄糖在人体内被氧化分解是放热反应；锌粒与稀H2SO4反应制取H2是放热反应；8H2O 固体与 NH4Cl 固体的反应是吸热反应；植物通过光合作用将Ba(OH)2CO2转化为葡萄糖是吸热反应。4将盛有 NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。下列说法中不正确的是()ANH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B该反应中，热能转化为产物内部的能量C反应物的总能量低于生成物的总能量DNH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应第 7 页A A醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3粉末和盐酸的反应吸收热量，即NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应，A 错误，D 正确；该反应为吸热反应，即热能转化为产物内部的能量，B 正确；因反应为吸热反应，故生成物的总能量高于反应物的总能量，C 正确。题组 3热化学方程式的书写5在 25、101 kPa 下，1 g 甲醇燃烧生成 CO2和液态水时放热 22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是()ACH3OH(l)3/2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H725.8 kJ/molB2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 452 kJ/molC2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H725.8 kJ/molD2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 452 kJ/molB B放热反应焓变为负值，故 A、D 错误；1 g 甲醇燃烧生成 CO2和液态水时放热 22.68 kJ,2 mol 甲醇燃烧放热约为 1 452 kJ，故 B 正确。6下列热化学方程式书写正确的是()A2SO2O2=2SO3H196.6 kJmol11BH2(g)2O2(g)=H2O(l)H241.8 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1DC(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1C C书写热化学方程式必须注意：要注明反应物与生成物各物质的状态，A 错；吸热反应 H0，体系能量升高；放热反应 H0，B、D 错。题组 4燃料燃烧释放的热量7下列说法中，不正确的是()【导学号：13572068】A化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的 CO、SO2等有害气体B煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径C在使用化石燃料时，为使其充分燃烧，需要通入过量的空气D增大燃料与空气的接触面积可以提高燃料的燃烧效率第 8 页C C燃料燃烧时，由于空气不足、燃料与空气接触面积有限等因素会导致燃料燃烧不充分，这样造成的后果是产生的热量少，造成资源的浪费，同时还会产生有害气体污染环境。要消除这些缺点，可采取如下措施：一是增大燃料与空气的接触面积；二是发展洁净煤技术，如煤的气化和液化；三是通入足量的空气，但是过量的空气又会带走部分热量，造成损失。综上所述，答案为 C。8下列措施可以提高燃料燃烧效率的是()提高燃料的着火点降低燃料的着火点将固体燃料粉碎将液体燃料雾化处理将煤进行气化处理通入适当过量的空气ACBDC C理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。对于和，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项措施不可行。所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。第 9 页