2022年第一章化学反应与能量知识点 .pdf
选修 4 教案（一）第一章化学反应与能量第一节 化学反应与能量的变化一、化学反应中能量的变化1、放热反应： 反应物具有的总能量 生成物具有的总能量（活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应）2、吸热反应： 反应物具有的总能量 生成物具有的总能量（多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧碳生成一氧化碳）二、反应热 , 焓变化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂，形成新的化学键，从新组合成生成物的分子的过程。旧键断裂需要吸收能量，新键形成需要放出能量。而一般化学反应中，旧键的断裂所吸收的总能量与新键形成所放出的总能量是不相等的，而这个差值就是反应中能量的变化。所以化学反应过程中会有能量的变化。化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做 反应热 ，又称为“ 焓变 ”。符号：H ，单位： kJ/mol 或 kJ?mol-1 ?HE（生成物的总能量） E（反应物的总能量）?HE（反应物的键能） E（生成物的键能）放热反应H为“”或 H 0 吸热反应H为“+”或 H 0 三、热化学方程式1/2C6H12O6(s) + 3O2(g) = 3CO2(g) + 3H2O(1)；H 1400 kJ/mol 书写化学方程式注意要点: 热化学方程式必须标出能量变化，即反应热H， H对应的正负号都不能省。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 6 页热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态（s,l, g分别表示固态，液态，气态，水溶液中溶质用aq 表示）热化学反应方程式不标条件，除非题中特别指出反应时的温度和压强。热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，不表示个数和体积，可以是整数， 也可以是分数各物质系数加倍，H 加倍，即： H 和计量数成比例；反应逆向进行，H 改变符号，数值不变。表示意义 ：物质的量物质状态吸收或放出* 热量。【例题】已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成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：答案： A A.2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l) H 4b k J/mol B.C2H2(g) + 5/2O2(g) =2CO2(g) + H2O(l) H 2b k J/mol C.2C2H2(g) + 5O2(g)= 4CO2(g) + 2H2O(l) H 2b k J/mol D.2C2H2(g) + 5O2(g)= 4CO2(g) + 2H2O(l) H b k J/mol 解析： 放热反应中 H0，所以 B、D 错误。生成1 mol CO2时放出 b kJ 的热量，所以，生成 4 mol CO2时放出热量为4b kJ，所以 A 正确。【练习】1、下列物质加入水中显著放热的是A.固体 NaOH B.生石灰 C.无水乙醇 D.固体 NH4NO3【分析】物质溶解于水中的热效应属于了解的内容，也是最基本的感应化学现象的一个方面。如 NaOH 、 CaO 、浓 H2SO4溶于水都是典型的放热过程；NH4NO3溶于水是吸热的；C2H5OH 、NaCl 等溶于水热效应不明显。【答案】 AB 2、航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应， 其方程式可表示为：2NH4ClO4N2 4H2OCl2 2O2（放热），下列对此反应的叙述中错误的是（）A.上述反应属于分解反应B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行C.反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用【分析】 在 2NH4ClO4N2 4H2OCl2 2O2（放热）中，高氯酸铵既是氧化剂又是还原剂。【答案】 D 3、已知： 1mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ 的能量； 1mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ 的能量；由H 原子和 Cl 原子形成1mol HCl 分子时释放431 kJ 的能量。下列叙述正确的是() A氢气和氯气反应生成2mol 氯化氢气体，反应的 H 183kJ/mol B氢气和氯气反应生成2mol 氯化氢气体，反应的 H183kJ/mol C氢气和氯气反应生成2mol 氯化氢气体，反应的 H 183kJ/mol D氢气和氯气反应生成1mol 氯化氢气体，反应的 H 183kJ/mol 【解析】H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) ，反应的 H(436 243)kJ/mol 2431kJ/mol183kJ/mol 。 【答案】C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 6 页4、白磷与氧气可发生如下反应：P45O2P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为： PP akJ mol1、PO bkJ mol1、P=O ckJ mol1、O=O dkJ mol1。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(6a5d 4c12b)kJ mol1B(4c12b6a5d)kJ mol1C(4c12b4a5d)kJ mol1D(4a5d 4c12b)kJ mol1【解析】选 A。因为 H 等于反应物化学键断裂吸收的能量总和减去反应产物化学键形成释放的能量总和，即HE反应物E产物，根据反应方程式P45O2P4O10和模型图分析可知，该反应的反应热 H(6a 5d4c12b)kJ mol1， A 正确。第二节 燃烧热能源一、燃烧热定义：在 25,101 kPa时，1 mol 物质完全燃烧生成 稳定 的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热通常可由实验测得。2）在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：研究条件： 25 ,101 kPa 反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。燃烧物的物质的量： 1 mol 研究内容：放出的热量。 （H0 ，单位 kJ/mol ）在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25 ,101 kPa. 所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物。如: CCO2(g) 、H H2O （l ） 、S SO2（g）A.C（s） O2（g）=CO(g); H=110.5 kJ/mol B.C（s） O2（g）=CO2(g); H=393.5 kJ/mol C.2H2(g) O2(g)=2H2O(l);H=571.6 kJ/mol D.H2(g) 1/2O2(g)=H2O(g); H=241.8 kJ/mol 二、中和热1概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。2强酸与强碱的中和反应其实质是H+ 和 OH-反应，其热化学方程式为：H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l) H=57.3kJ/mol 3弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 6 页4中和热的测定实验：看课本装置图（1） 一般用强酸和强碱做实验，且碱要过量 （如果酸和碱的物质的量相同，中和热会偏小） ，一般中和热为57.3kJ/mol。（2）若用弱酸或弱碱做实验，放出的热量会偏小，中和热会偏小。（3）若用浓溶液做实验，放出的热量会偏大，中和热会偏大。(4) 在试验中，增大酸和碱的用量，放出的热量会增多但中和热保持不变。【习题】1、强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H+(aq)+OH(aq)=H2O(l) H = 57.3kJ/mol ，向 1L0.5mol/L-1的 NaOH溶液中加入下列物质：稀醋酸浓H2SO4 稀硝酸，恰好完全反应的热效应H1 、 H2 、 H3 的关系（ D ）A . H1 H2 H3 B . H1 H2 H3 C. H1 = H3 H3 D . H1 H3 H2 2、已知 NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) H=57.32 kJ/mol。Ca(OH)2(aq) + H2SO4(aq) = CaSO4(s) + 2H2O(l); H=130.20 kJ/mol。导致 130.20 kJ/mol257.32 kJ/mol的因素是什么？为生成 CaSO4沉淀有热效应，故中和热为57.3KJ/mol指强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成 1mol 水和可溶性盐时的热量变化。小结：燃烧热和中和热的区别与联系第三节 化学反应热的计算一、盖斯定律内容：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成的反应热是相同的。1引入：如何测出这个反应的反应热：C(s)+1/2 O2(g)=CO(g) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 6 页C(s)+1/2 O2(g)=CO(g) H1=? CO(g)+1/2 O2(g)= CO2(g) H2=-283.0kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5kJ/mol + = ，则 H1+ H2= H3所以， H1=H3- H2 H1=-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol 二、进行反应热的计算1、热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；各项的系数包括 H的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。2、根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H 相加或相减，得到一个新的热化学方程式。3、可燃物完全燃烧产生的热量n H 例 1.在密闭容器中充入4mol SO2和 3mol O2，一定条件下建立如下平衡：2SO2(g) O2(g)2SO3(g) H QkJ/mol，测得 SO2的转化率为90%，则在此条件下反应放出的热量为() A2QkJ BQkJ C1.8 QkJ D0.9QkJ 解析 据热化学方程式可知：2mol SO2完全反应放出QkJ 的热量，所以4mol SO2中有 90%转化时放出的热量为4mol 90% 2 QkJ1.8QkJ。答案 C 2酸性氧化物和碱反应生成酸式盐的反应很难直接测其反应热。已知常温常压下，将22g CO2通入 750mL 1molL1 NaOH 溶液中充分反应，测得反应放出xkJ 的热量。 已知在该条件下，1mol CO2通入 1 L 2mol L1的 NaOH 溶液中充分反应放出ykJ 热量， 则 CO2与 NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式为() ACO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H (2y x)kJ mol1BCO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H (2x y)kJ mol1CCO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq) H (4x y)kJ mol1D2CO2(g)2NaOH(l)=2NaHCO3(l) H (8x2y)kJ mol1解析 0.5mol CO2与 0.75mol NaOH 反应， CO2过量，故反应生成0.25mol Na2CO3和精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 6 页0.25mol NaHCO3，放出 xkJ 的热量，若生成1mol Na2CO3和 1mol NaHCO3应放出 4xkJ 的热量， 1mol CO2通入 2mol NaOH 溶液中恰好生成1mol Na2CO3，放出 ykJ 的热量，由盖斯定律可得： CO2和 NaOH 反应生成1mol NaHCO3时放出热量为(4xy)kJ，D 项中状态标错。答案 C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 6 页
