高二化学--化学反应中的能量变化.pdf
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1、第 一 部 分 化 学 反 应 中 的 能 量 变 化 高 考 要 求:1.了 解 化 学 反 应 中 能 量 变 化 的 原 因,能 说 出 常 见 能 量 的 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 含 义。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。5.了 解 焰 变 与 反 应 热 的 含 义。了 解/H=H(产 物)-H(反 应 物)表 达 式 的 含
2、 义。6.理 解 盖 斯 定 律,并 能 运 用 盖 斯 定 律 进 行 有 关 反 应 婚 变 的 简 单 计 算。具 体 内 容:一、有 关 概 念:1、(1)物 质 发 生 化 学 反 应 伴 随 的 同 时 还 伴 随 着 的 变 化,而 这 些 能 量 变 化 通 常 又 表 现 为 变 化 一 或。(2)化 学 变 化 是 以 变 化 为 基 础 的,物 质 变 化 伴 随 着 变 化,没 有 物 质 变 化 就 不 能 称 之 为 化 学 反 应 就 更 谈 不 上 能 量 变 化。(3)化 学 变 化 必 然 伴 随 变 化,但 伴 随 能 量 变 化 的 过 程 是 化 学
3、变 化。(4)化 学 变 化 必 然 满 足 守 恒 定 律 和 守 恒 定 律。(5)化 学 反 应 的 能 量 变 化 通 常 变 现 为 变 化,但 也 有 其 他 形 式 的 能 量 如 _ 等 的 转 化。2、常 见 的 放 热 反 应 有:;常 见 的 吸 热 反 应 有:。a、大 多 数 的 分 解 反 应 都 是 吸 热 的,大 多 数 的 化 合 反 应 都 是 放 热 的。也 有 例 外,以 下 反 应 都 是 吸 热 反 应,应 掌 握:H2+I2 2HI N2+O2=2N0 C O2+C 2C0 C+H2O(g)C O+H2 N 2 O 42NO2b、所 有 的 水 解
4、 和 电 离 过 程 都 是 的。c、溶 解 过 程 的 热 效 应:放 热 过 程:;吸 热 过 程:;热 效 应 不 明 显:。e、需 要 加 热 的 反 应 可 以 是 吸 热 反 应,也 可 以 是 放 热 反 应;有 的 吸 热 反 应 也 不 需 要 加 热。有 些 需 要 加 热 的 放 热 反 应 加 热 只 是 引 发 反 应,之 后 反 应 自 身 放 出 的 热 量 可 以 维 持 反 应 的 进 行。3、焰 与 焰 变(1)焰:与 内 能 有 关 的 物 理 量。(2)焰 变(H):生 成 物 的 烂 与 反 应 物 烙 的 差 值,单 位:o(3)在 恒 压 条 件
5、下 的 反 应 热 等 于,即 可 以 看 做 熔 变 是 条 件 下 的 反 应 热。4、化 学 反 应 中 能 量 变 化 的 主 要 原 因(1)各 种 物 质 都 储 存 有 化 学 能,不 同 的 物 质 储 存 的 化 学 能。而 且 物 质 所 含 化 学 能 越 低 该 物 质 越(稳 定 或 不 稳 定)。化 学 反 应 完 成 后 的 结 果 是 吸 收 能 量 还 是 放 出 能 量 决 定 于。(2)化 学 反 应 的 实 质 为:物 质 中 的 原 子 是 通 过 化 学 键 相 结 合 的。当 物 质 发 生 化 学 反 应 时,是 物 质 在 化 学 反 应 中
6、发 生 能 量 变 化 的 主 要 原 因。从 微 观 形 成 和 断 裂 化 学 键 的 角 度 看 化 学 反 应 完 成 后 的 结 果 是 吸 收 能 量 还 是 放 出 能 量 决 定 于 5、有 关 反 应 热 的 初 步 运 算(计 算 A H 的 表 达 式)【探 讨 1】下 图 是 从 宏 观 角 度 表 示 化 学 变 化 中 的 能 量 变 化,请 写 出 下 列 图 中 各 字 母 表 示 的 含 义,【探 讨 2】上 图 右 是 从 微 观 角 度 表 示 化 学 变 化 中 的 能 量 变 化,请 写 出 下 列 图 中 各 字 母 表 示 的 含 义,并 在 空
7、白 画 出 另 一 种 情 况。反 应 过 程 说 明 键 能 与 物 质 能 量 的 关 系:以 N 三 N 键 为 例,键 能 越 大,说 明 要 使 该 化 学 键 断 裂 需 要 吸 收 的 能 量 越,即 表 示 该 化 学 键 越 o 键 能 越 大,说 明 形 成 该 化 学 键 时 放 出 的 能 量 越,即 含 有 该 键 的 物 质 所 蕴 藏 的 能 量(化 学 能)越 o 综 上 所 述,键 能 越 大,含 有 该 化 学 键 的 物 质 的 化 学 能 就 越,物 质 越,也 就 是 说 能 量 越 越 稳 定,键 能 越 越 稳 定。【结 论】计 算 A H 的 三
8、 个 表 达 式 为(1)A H=_(2)A H=_(3)A H=_ 物 质 具 有 的 能 量 越 高 则 断 开 该 物 质 的 化 学 键 吸 收 的 能 量 越,形 成 该 物 质 的 化 学 键 释 放 的 能 量 越,即 物 质 具 有 的 能 量 越 高 则 该 物 质 的 总 键 能 越.【练 习】1、卜 表 为 键 能 的 有 关 数 据:HH N 三 N N H键 能(kJ/mol)436 946 391贝 打 mol N2生 成 N H 3 的=_Imol H2生 成 NH3 的 4 H=_理 论 上,每 生 成 Imol N%的!=_每 生 成 Imol NH3生 成
9、N2和 H 2 的=_2、以 下 是 键 能 的 数 据 计 算 下 列 反 应 的 反 应 热(忽 略 物 质 固 态 和 气 态 转 化 时 的 反 应 热):C(金 刚 石,s)+O2(g)=C O2(g)A H=Si(s)+O2(g)=SiO2 4 H=_ C(金 刚 石,s)+Si(s)=SiC(s)A H=SiC(s)+202(g)=C O2(g)+SiO2(s)A H=化 学 键 CC SiSi SiC SiO C=O 0=0键 能 a b c d e f3、(09年 宁 夏 理 综.28)(14分)2SC)2(g)+O2(g)2sCh(g)反 应 过 程 的 能 量 变 化 如
10、 图 所 示。已 知 Imol SC)2(g)氧 化 为 Imol SO3的 A H=99kJmol 1请 回 答 下 列 问 题:(1)图 中 A、C 分 别 表 示、,E的 大 小 对 该 反 应 的 反 应 热 有 无 影 响?。该 反 应 通 常 用 V2O5作 催 化 剂,加 V2O5会 反&过 相使 图 中 B 点 升 高 还 是 降 低?,理 由 是;(2)图 中 H:KJmol-1;(3)V2O5的 催 化 循 环 机 理 可 能 为:V2O5氧 化 SO2时,自 身 被 还 原 为 四 价 锐 化 合 物;四 价 锐 化 合 物 再 被 氧 气 氧 化。写 出 该 催 化 循
11、 环 机 理 的 化 学 方 程 式;(4)如 果 反 应 速 率 v(SOi)j0.05 mol-L min 则 v(O2)=mol-Lmin1,v(SOa)=mol-L min;(5)已 知 单 质 硫 的 燃 烧 热 为 296KJ-molT,计 算 由 S(s)生 成 3 moiSC3(g)的(要 求 计 算 过 程)。4、11海 南 14 请 回 答 有 关 镁 的 下 列 问 题:(1)单 质 镁 在 空 气 中 燃 烧 的 主 要 产 物 是 白 色 的,还 生 成 少 量 的(2)CH3Mge1是 一 种 重 要 的 有 机 合 成 剂,其 中 镁 的 化 合 价 是,该 化
12、合 物 水 解 的 化 学 方 程 式 为;(3)下 图 是 金 属 镁 和 卤 素 反 应 的 能 量 变 化 图(反 应 物 和 产 物 均 为 298K时 的 稳 定 状 态)。下 列 选 项 中 正 确 的 是(填 序 号)。Mgb中 Mg?+与 间 的 作 用 力 小 于 MgF2中 Mg?+与 F 间 的 作 用 力 M g 与 F2的 反 应 是 放 热 反 应 MgBr2与 Cb反 应 的 a H V O 化 合 物 的 热 稳 定 性 顺 序 为 Mgl2MgBr2Mg02MgF2 MgFz(s)+Br2(1)=MgBr2(s)+F2(g)A H=+600kJmor1二、盖
13、斯 定 律 1、首 先 重 复 之 前 学 习 的 一 句 重 要 的 话:能 量 的 释 放 和 吸 收 是 以 发 生 变 化 的 为 基 础 的,二 者 密 不 可 分,但 以 为 主。如 果 没 有 变 化,就 不 会 引 起 变 化,前 者 为 因 后 者 为 果。至 于 各 种 各 样 的,如 燃 烧 热、中 和 热、溶 解 热 等 等,只 不 过 是 基 于 对 反 应 热 的 一 种 分 类。2、不 管 化 学 反 应 是 一 步 完 成 还 是 分 几 步 完 成,其 反 应 热 是。或 者 说,化 学 反 应 的 反 应 热 只 与 反 应 体 系 的 和 有 关,而 与
14、反 应 的 途 径 无 关。【练 习】1.物 质 A 在 一 定 条 件 下 可 发 生 系 列 转 化,B.AHi+AH2+A H3+A H4+AH5+A H6=AH1+AH 2+AH 3+AH 4+AH 5=AH1+AH 2+AH 3+AH 4=C.CF,I AH I=I I=I ICT F,A H=D.I AH】+AH 2+AH3 I=I I Hi+AH 2+AH 3=_2.右 图 为 伯 恩 哈 勃 循 环,请 依 据 图 回 答 h(Na)=Na(s)+1/2Cb(g)H6f NwiCl(s)键 能 E(C1C1)=_ Hi H2 氯 化 钠 的 晶 格 能:Na(g)CKg)H5u
15、=H3 H 代 表 钠 的 原 子 化 热,其 大 小 代 表 着 Na晶 体 中 金 属 H4键 的 强 弱;代 表 着 氯 的 电 子 亲 和 势 Na+(g)tc r(g)3.根 据 图 示 回 答 下 列 问 题 图 中 的 A H表 示 每 步 反 应 的 生 成 物 为 1 m ol时 的 数 据 N O和 02两 种 气 体 反 应 生 成 NCMg)的 热 化 学 方 程 式 为 N2O4(g)分 解 为 NO2(g)的 热 化 学 方 程 式 为:N O 和 02两 种 气 体 反 应 生 成 Imol NzOKg)时 的 H=o 变 式 训 练 若 上 题 改 为 A H表
16、 示 每 步 反 应 的 生 成 物 中 的 N 原 子 为 1 m ol时 的 数 据,N O和 02两 种 气 体 反 应 生 成 Imol NzOKg)时 的!=三、热 化 学 方 程 式 及 对 于 kJ-m ol7的 认 识:1、热 化 学 方 程 式:(见 步 步 高 123页)2、对“kJ/moI”的 认 识:(1)热 量(Q)热 量(Q)的 单 位 为 kJ。吸 收 或 放 出 热 量(Q)的 多 少 与 实 际 参 与 反 应 的 物 质 的 多 少 有 直 接 关 系,例 如 对 于 某 一 放 热 反 应 来 讲 反 应 物 消 耗 越 多 反 应 放 出 的 热 量(Q
17、)越 oeg.若 H2与 C b发 生 反 应,在 相 同 条 件 下 消 耗 lmolH2放 出 热 量 Q i=a k J,则 消 耗 2 moi%放 出 热 量 Q2=kJ(2)焰 变(H)单 位,焰 变(即 反 应 热)不 与 实 际 参 与 反 应 的 反 应 的 多 少 有 直 接 关 系,它 是 单 位 物 质 的 量 的 反 应 对 应 的 热 量 变 化。设 我 们 的 研 究 对 象 为 反 应 X:aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)A H H单 位 中 的 mol一 指 的 是 每 摩 尔 反 应 X,并 不 是 指 每 摩 尔 A、B、C 或 D。对 于 同
18、 一 反 应 来 讲,当 它 的 化 学 方 程 式 的 写 法 不 同(即 化 学 方 程 式 的 计 量 数 不 同 时),每 个 方 程 式 对 应 的!也 不 同。尽 管 mol一 指 的 是 每 摩 尔 反 应 X,但 解 题 时 往 往 会 给 出 反 应 了 1 mol(或 几 mol)某 种 物 质,让 你 写 出 它 对 应 的 化 学 方 程 式。即 书 写 热 化 学 方 程 式 时 应 当 定 住 某 种 物 质 的 物 质 的 量 一 定 eg.已 知 反 应 S(g)+O2(g)=SC2(g)Hi=Q kJ/mol,请 分 析 下 列 问 题:I该 化 学 方 程
19、式 表 示 的 含 义 为 _I【该 反 应 的 反 应 热 表 示 了 每 发 生 1 mol S(g)+C)2(g)=SO2(g)体 系 会 向 环 境 释 放 kJ热 量,而 发 生 1 mol该 反 应 时,就 相 当 于 有 mol S(g)发 生 反 应,也 相 当 于 mol O2(g)发 生 反 应,或 相 当 于 mol SC)2(g)生 成。III已 知 在 ixdpa,298K条 件 下,2moi氢 气 燃 烧 生 成 水 蒸 气 放 钳 484kJ热 量,请 写 出 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式,该 热 化 学 方 程 式 表 示 发 生 mol 2H2(g)
20、+02(g)=2H2O(g)放 出 的 热 量 为 242kJ,也 相 当 于 反 应 mol H2(g)或 mol 02(g)或 生 成 mol H20(g),也 放 出 的 热 量 为 242kJ 对 于 任 意 确 定 方 程 式 写 法 的 反 应 aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)来 讲,其 1!表 示 含 义 为:;则 反 应 吸 收 或 放 出 的 总 热 量 Q=,n 表 示:o3、如 何 以 某 一 物 质 的 物 质 的 量 对 应 Imol反 应(1)你 所 学 过 的 单 位 为 kJmol-的 物 理 量 有 哪 些,它 们 是 如 何 定 义 的?中 和
21、 热:,燃 烧 热:,第 一 电 离 能:,键 能:,晶 格 能:。(2)体 会 上 述 概 念 中 如 何 确 定 Imol反 应 的。四、中 和 热 I、表 示 强 酸 与 强 碱 反 应 中 和 热 的 热 化 学 方 程 式,在 书 写 中 和 热 的 热 化 学 方 程 式 时 化 学 计 量 数 一 定 为 1 的 是。(1)若 向 三 份 足 量 的 NaO H稀 溶 液 中 分 别 加 入 少 量 稀 醋 酸、稀 硝 酸、浓 硫 酸,均 生 成 ImolHzO时 的 反 应 热 分 别 为%,H2,H3,则 三 者 由 大 到 小 排 序 为:(2)一 般 弱 电 解 质 的
22、电 离 是 热 过 程,但 也 有 特 例。例 如 的 电 离 过 程 就 是 放 热 的。【练 习】1.已 知 25 时 HF(aq)+OH(aq)=F(aq)+H2O。)A H=67.7KJ m o r H+(aq)+OH,aq)=H2O Z H=57.3K Jm oL氢 氟 酸 的 电 离 方 程 式 及 热 效 应 可 表 示 为:HF(叫)H*(aq)+F-(aq)A H=_。2.(1)已 知:HCN(aq)与 NaOH(aq)反 应 的 AH=-12.1kJ/mol;HCl(aq)与 NaOH(aq)反 应 的 AH=-55.6kJ/m ol。则 HCN在 水 溶 液 中 电 离
23、的 等 于()A.-67.7 kJ/mol B.-43.5kJ/mol C.+43.5 kJ/mol D.+67.7 kJ/mol(2)(变 式)己 知:NH3H2O(aq)与 H2SO4(aq)反 应 生 成 Imol 酸 式 盐 盐 的 24.2kJ/moL;强 酸、强 碱 的 稀 溶 液 反 应 的 中 和 热 的 H=57.3kJ/moL。则 在 水 溶 液 中 电 离 的 H 等 于 _3.已 知 25 时 中 和 热 的 AH=57.3 k J/m o l,反 应 Ba(OH)2(aq)+H2SO4(aq)=BaSO4(s)+2H2O(1)A H=154.6 k J/m o l,写
24、 出 Imol BaSCX,固 体 的 溶 解 平 衡 的 热 化 学 方 程 式:I L 中 和 热 测 定 实 验(教 材 P4 5)(1)实 验 原 理:设 作 反 应 前 两 溶 液 的 平 均 温 度,t2:反 应 后 溶 液 的 最 高 温 度 为 温 度 m(酸)=50g,m(碱)=50g,所 以 反 应 后 的 溶 液 质 量 1 1 1=;c=4.1 8 J/(g,C)(表 示 含 义:);5 0 m L、0.50mol/L盐 酸 与 5 0 m L、0.55mol/LNaOH溶 液 发 生 中 和 反 应 放 出 的 热 量 为:Q=:生 成 水 的 物 质 的 量 n=;
25、中 和 热 A H=;(2)实 验 用 品 大 烧 杯(500mL)、小 烧 杯(100mL)、温 度 计、泡 沫 塑 料或 纸 条、泡 沫 塑 料 板 或 硬 纸 板(中 心 有 两 个 小 孔)、0.50mol/L盐 酸、O.55mol/L N a O H 溶 液:注 意 两 种 药 品 需 要 有 一 种 过 量,这 样 的 目 的 是 _0(3)实 验 过 程 及 注 意 事 项:作 为 量 热 器 的 实 验 装 置 必 须 有 非 常 好 的 效 果。实 验 操 作 的 过 程 必 须 时 刻 注 意 保 温,以 防 止 散 失。为 此 我 们 采 取 了 哪 些 措 施?O 用
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- 化学 化学反应 中的 能量 变化
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