2019年高考化学第一轮复习 专题 化学反应与能量变化学案 苏教版.doc

1化学反应与能量变化化学反应与能量变化【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容：化学反应与能量变化二、教学目标 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； 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，并能进行 简单计算； 了解热化学方程式的含义，并能正确判断热化学方程式的正误； 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；能应用盖斯定律进行有关反应热的计算。三、教学重点、难点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，并能进行简单 计算； 热化学方程式的书写及正误判断； 应用盖斯定律进行反应热的计算。四、教学过程： （一）放热反应、吸热反应和反应热 任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量是不相等的， 在产生新物质的同时总是伴随着能量的变化。 化学反应中能量变化形式较多，通常表现为热量的变化 放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量高于生成物的总能量。如： 燃料的燃烧、中和反应、生石灰与水化合等都是放热反应。 吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量低于生成物的总能量。如：H2 还原 CuO 的反应，灼热的碳与二氧化碳反应，Ba（OH）2·8H2O 与 NH4Cl 的反应都是吸热反 应。 反应热：在化学反应过程中所放出或吸收的热量。通常用H 表示：H0 时为放热 反应，H0 时为吸热反应。 常见的两种能量变化： 燃烧热：101kPa101kPa 时，1mol1mol 物质完全燃烧生成稳定氧化物稳定氧化物时所放出的热，H0 中和热：在稀溶液稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成 1mol1mol H H2 2O O 时所放出的热，H0 说明：说明： 1、任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子中的化学键断 裂时，需要克服原子间的相互作用力，这需要吸收能量；而当原子间重新结合形成新的化 合物分子时，即新的化学键形成时，又需要放出能量。当吸收和放出的能量不等时，就有 能量变化。因此，放热反应和吸热反应还可以从化学键的断裂与形成角度分析：2反应物分子化学键断裂时吸收的总能量大于生成物分子化学键形成时释放的总能量 吸热反应 反应物分子化学键断裂时吸收的总能量小于生成物分子化学键形成时释放的总能量 放热反应 但要注意，化学键断裂时吸收的总能量并不是指反应物的总能量，同样，化学键形成 时释放的总能量也不是生成物分子的总能量，因此在用不同的方法判断放热还是吸热反应 时，要注意比较。 2、常见的放热反应：所有燃烧反应；中和反应；大多数化合反应；金属跟酸反 应等。 常见的吸热反应：大多数分解反应；（2）CCO2、CH2O、H2CuO、Ba（OH）2晶 体与 NH4Cl 的反应等。 3、反应热指反应过程中放出或吸收的热量。可用量热计直接测量。 H 是物质所具有的能量在反应前后的变化量，若为吸热反应，则变化后的物质所具 有的能量增大，用“”表示，即H0；若为放热反应，则变化后的物质所具有的能量 减小，用“”表示，即H0。H 的单位为：kJ/molkJ/mol 4、燃烧热是指在常温常压下，1mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的能量， 燃烧热的值是正值，单位也是 kJ/molkJ/mol。一般情况下，C 燃烧生成的稳定的氧化物为 CO2、硫 为 SO2、氢为液态水。 5、中和热：在稀溶液稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成 1mol1mol H H2 2O O 时所放出的热。特指在常 温常压下，强酸和强碱的稀溶液，完全中和生成 1mol 水，且反应过程中无沉淀生成时所放 出的热量。对于弱酸、弱碱，由于电离过程需要吸收热量，因此放出的热量偏小；而酸或 碱的浓溶液，由于溶解或稀释时放出热量，因此，使得中和热的数值偏大。 在同一条件下，强酸和强碱的稀溶液完全反应生成 1mol 水时的中和热的值均约为57.4kJ/mol 6、测定中和热的仪器主要有：大、小烧杯、环形玻璃棒、温度计、泡沫塑料、硬纸板、 量筒等。中和热的测定的关键是保温隔热，以免热量散失，操作时应确保热量尽可能不减 少，实验时重复实验两次，减少实验误差。实验时，为了使酸碱中和完全，一般常采用碱 稍过量的方法测量。（二）热化学方程式的书写 表明化学反应热效应的化学方程式称为热化学方程式 说明：说明：1、书写热化学方程式应注意的几点： （1）要注明反应的温度、压强，在化学方程式的右端注明反应热，H0 时为放热 反应，H0 时为吸热反应，H 的符号（“”和“” ）和单位（kJ/mol） 。由于绝大 多数反应的H 是在常温常压下测定的，因此，可不注明温度和压强。 （2）要注明反应物和生成物的状态，因为状态不同，物质所具有的能量不同，反应3热H 也不同。热化学方程式中不用“” “” 。（3）热化学方程式各物质前的计量数不表示粒子个数，只表示物质的量，因此它可以 是整数，也可以是分数，计量数不相同，反应热数据也不同。2、反应热大小的比较： （1）同一反应生成物状态不同时：如： 2H2（g）O2（g）2H2O（1） ；H1 2H2（g）O2（g）2H2O（g） ；H2 因为气体变液体会放热，故：H1H2 （2）同一反应反应物状态不同时：如： S（g）O2（g）SO2（g） ；H1 S（s）O2（g）SO2（g） ；H2 因为固体变气体会吸热，故：H1H2 （3）两个相联系的不同反应比较：如： C（s）O2（g）CO2（g） ；H1 C（s）1/2O2（g）CO（g） ；H2可以设计成：C（s）)g(O21 2CO（g）)g(O21 2CO2（g）故H1H2 3、进行反应热计算时应注意以下几点： 反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量 数改变时，其反应热的数值应同时做相同倍数的改变； 热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热；单位始终为 kJ/molkJ/mol； 正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。（三）盖斯定律： 一个化学反应在一定条件下无论是一步完成还是分几步完成，其反应的热效应总是相 同的，它只与反应的始态和终态有关，与反应的过程无关。这就是盖斯定律的内容。 根据盖斯定律，将化学方程式可以像代数式那样相加或相减，相应的反应热也相加或 相减。对解决未知反应的热效应非常有用。 解答有关盖斯定律的题目关键是设计合理的反应途径，适当加减已知方程式的反应热， 进行求算。在进行热化学方程式的数学运算时，要注意反应热的符号以及反应热与方程式 中化学计量数的比例关系。 说明：说明：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可燃物的物质的量×其燃烧热。【典型例题典型例题】 例 1已知化学键的键能是指形成 1mol 化学键放出的能量或断裂 1mol 化学键吸收的能 量.P-P 的键能 198kJ/mol，氧气分子的键能 498kJ/mol，P-O 的键能 360kJ/mol，已知 P4O6 的结构如图。P4（g）3O2（g）P4O6（g）；试求H . A. 1638kJ/mol B. 1638kJ/mol C. 126kJ/mol D. 126kJ/mol4解析解析：比较反应物分子化学键断裂时吸收的总能量与生成物分子化学键形成时释放的 总能量的相对大小，可分析得出反应是放热还是吸热。若吸收的总能量大于释放的总能量， 则为吸热反应；若释放的总能量大于吸收的总能量，则为放热反应。白磷分子为正四面体， 分子中有 6 个 P-P 键，与氧气作用形成 P4O6，是在每个 PP 键中间插一个氧原子，形成 12 个 PO 键。则每个反应中吸收的总能量为：6×1983×4982682，放出的总能量为： 12×3604320，说明释放的能量大于吸收的能量，反应为放热反应，H1638kJ/mol 答案：答案：B B例 2下列说法或表示法正确的是：A. 若将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多。B. 由“C（石墨）C（金刚石） ；H119kJ/mol”可知，金刚石比石墨稳定 。C. 在稀溶液中：HOHH2O；H57.3kJ/mol，若将含 0.5mol 的浓硫酸与含 1mol NaOH 的溶液混合，放出的热量大于 57.3kJD. 在 101kPa 时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出 285.8kJ 热量，氢气燃烧的热化学 方程式表示为：2H2（g）O2（g）2H2O（l）；H285.8kJ/mol 解析：解析：A 中由于硫固体变为硫蒸气需要吸收热量，因此，硫燃烧所放出的能量有部分 用于物态之间的转变，故硫蒸气燃烧放出的热量大于硫固体燃烧放出的热量；B 中石墨的 能量小于金刚石，根据能量最低原理：能量越低的物质越稳定，因此，石墨比金刚石稳定； C 中中和热的测定必须是强酸和强碱的稀溶液完全中和生成 1mol 水时所放出的能量，若为 浓酸或强碱固体，由于在溶解时放热，因此，实际放出的能量要大于中和热，故 C 正确； D 中燃烧热是 1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的能量，而 D 中描述的是 2mol 可燃物完全燃烧时所放出的能量，因此其反应热可在燃烧热的基础上乘以方程式前的 系数，即：H285.8 kJ/mol×2571.6 kJ/mol，故 D 不正确。 答案：答案：C C例 3分析右面的能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是： A. 2A（g）B（g）2C（g） ； Ha（a0） B. 2A（g）B（g）2C（g） ； Ha（a0 C. 2AB2C； Ha（a0 D. 2C2AB； Ha（a0）解析解析：本题同样考查的是反应热的判断。若 2A（g）B（g）为反应物，则为放热反 应，H0；5若 2A（g）B（g）为生成物，则为吸热反应，H0。同时在书写热化学方程式时 还要注意反应物和生成物的状态。综上所述，本题的答案为：B 答案答案 ：B B 例 4阿伏加德罗常数值记为 NA，则关于 C2H2（气）5/2O2（气）2CO2（气）H2O（液）；H1300kJ/mol 的下列说法中，正确的是： A. 有 10NA个电子转移时，吸收 1300kJ 的能量 B. 有 8NA个碳氧共用电子对生成时，放出 1300kJ 能量 C. 有 NA个水分子生成且为液体时，吸收 1300kJ 能量 D. 有 2NA个碳氧双键生成时，放出 1300kJ 的能量 解析解析：本题将氧化还原反应、物质的量与微粒数、反应热结合起来考查。反应：C2H2（气）25O2（气）2CO2（气）H2O（液）；H1300kJ/mol，为放热反应或氧化还原反应。每摩乙炔参加反应，转移的电子数为 10NA，放出 1300kJ 热量，有 8NA个碳氧共用电 子对生成，由于 CO2的结构为：OCO，故有 4 NA个碳氧双键生成时，放出 1300kJ 的能 量。综上所述，本题的答案为 B 答案答案：B B 例 5已知：NH3（g）HCl（g）NH4Cl（s） H1176kJ/mol NH3（g）H2O（l）NH3·H2O（aq） H235.1kJ/mol HCl（g）HCl（aq） H372.3kJ/mol NH3·H2O （aq）HCl（aq）NH4Cl（aq）H2O（l） H452.3kJ/mol NH4Cl（s）NH4Cl（aq） H5QkJ/mol 则第个方程式中的反应热是 。 解析解析：本题检查的是盖斯定律：反应的热效应只与始态和终态有关，与反应的过程无 关。本题是由氯化铵固体溶于水形成氯化铵的反应热。始态为氯化铵固体，终态为氯化铵 溶液，其余均为中间产物，在分析过程中要相互抵消。则由关系式： 可得：H552.372.335.1kJ/mol（176） kJ/mol16.3 kJ/mol， 则第步反应的反应热为H516.3kJ/mol 答案：答案：16.3kJ/mol16.3kJ/mol例 6已知下列热化学方程式： （1）Fe2O3（s）3CO（g）2Fe（s）3CO2（g）； H25kJ/mol （2）3Fe2O3（s）CO（g）2Fe3O4（s）CO2（g）； H47kJ/mol 试写出：Fe3O4被 CO 还原为 Fe 和 CO2的热化学方程式 解析解析：本题检查的是盖斯定律和热化学方程式的书写这两个知识点。始态为：Fe3O4和 CO，终态为 Fe 和 CO2，其余物质如：Fe2O3（s）为中间产物。则根据分析，可得如下关系 式：（1）×3（2）可得：2Fe3O4（s）8CO（g）6Fe8CO2（g）；H28kJ/mol，化简 后可得：Fe3O4（s）4CO（g）3Fe4CO2（g）； H14kJ/mol 答案答案：FeFe3 3O O4 4（s s）4CO4CO（g g）3Fe3Fe4CO4CO2 2（g g）； H H14kJ/mol14kJ/mol