资源描述
第一节 化学反应与能量的变化,第1课时 化学反应与能量的变化,目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,1.化学反应的实质与特征 (1)实质:反应物化学键断裂和生成物化学键形成。 (2)特征:既有物质变化,又有能量变化。 (3)能量转化形式通常有热能、光能和电能等,但主要表现为热能的变化。 2.焓变 反应热 (1)反应热。 当化学反应在一定的温度下进行时,反应所吸收或放出的热量称为该反应在此温度下的热效应,简称反应热。 (2)焓变。 焓是与内能有关的物理量,用符号H表示,焓变就是生成物与反应物的焓值差,用符号H表示,单位常用kJmol-1或kJ/mol。反应在 恒压条件下进行时,反应的热效应等于焓变。,目标导航,预习导引,3.化学反应能量变化的原因 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。,若E1E2,则化学反应吸收能量,H0; 若E1E2,则化学反应放出能量,H0。,目标导航,预习导引,实例说明:以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例,目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,4.热化学方程式 (1)定义:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式,叫做热化学方程式。热化学方程式不仅表明了化学反应中物质的变化,也表明了化学反应中能量的变化。 (2)意义:,表示在25 、101 kPa,1 mol H2与 完全反应生成 1 mol液态水时放出的热量为285.8 kJ。 (3)注意:热化学方程式中各物质前的化学计量数只表示物质的量,不表示分子个数,因此,它可以是整数,也可以是分数。对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其H不同。,目标导航,预习导引,深度思考 判断下列描述的正误(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应。 ( ) (2)物质发生化学变化都伴有能量的变化。 ( ) (3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。 ( ) (4)吸热反应在任何条件下都不能发生。 ( ) (5)Na转化为Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热。 ( ) (6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。 ( ) (7)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同。 ( ) (8)可逆反应的H表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关。 ( ) 解析:(6)是物理变化过程,其能量变化不能称为反应热。(7)焓变与反应条件无关。,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,一、焓变与反应热 1.焓变与反应热的关系 恒温、恒压下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能(除了因体积改变而做的功外,没有转化为电能、光能等其他形式的能量),则反应的焓变就等于该反应的反应热。 2.反应热单位kJ/mol或kJmol-1的含义 反应放出或吸收的热量用H表示,“kJ”放出或吸收热量,“mol-1”符合反应计量关系的任何化学反应,称为每摩尔反应,不是指1 mol反应物。,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,3.吸热反应与放热反应的比较,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,4.常见的放热反应和吸热反应 常见的放热反应:可燃物的燃烧;酸碱中和反应;大多数化合反应;金属跟酸的置换反应;物质的缓慢氧化。 常见的吸热反应:大多数分解反应;盐的水解;Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应;C和H2O(g)、C和CO2的反应。,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,1.相同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧,哪一个放出的热量多,为什么? 答案:在空气中燃烧放出的热量多,因在纯氧中燃烧火焰明亮,转化成的光能多,故放出的热量少。 2.需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗?常温下就能进行的反应一定是放热反应吗? 答案:化学反应过程究竟是吸热还是放热与反应条件没有直接关系,不能根据反应条件判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应。有些放热反应常温下就能进行,如酸碱中和反应;有些放热反应常温下不能进行,如碳的燃烧;有些吸热反应常温下就能进行,如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应;有些吸热反应常温下不能进行,需要加热才能进行,如碳酸钙的分解反应。,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,3.物质的键能、内能与其稳定性有什么关系? 答案:物质的键能越小,其内能越高,稳定性越差;反之,键能越大,其内能越低,稳定性越强。 对某一反应,H=H(生成物)-H(反应物)=E(吸)-E(放),则E(吸)+H(反应物)=H(生成物)+E(放),可见H(反应物)越小E(吸)越大,反应物的稳定性就越强。,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,【例1】 下列变化一定是放热的化学反应的是( ),C.形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应 D.能量变化如图所示的化学反应,解析:A项,气态水变成液态水放出热量,但属于物理变化;B项,该反应为分解反应,是吸热反应;C项,未告诉断裂化学键吸收的能量,无法判断该反应是吸热反应还是放热反应;D项,反应物的总能量大于生成物的总能量,故该反应为放热反应。 答案:D,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,1.由右图分析,有关叙述正确的是( ) A.AB+C和B+CA两个反应吸收或放出的能量不等 B.AB+C是放热反应 C.A具有的能量高于B和C具有的能量总和 D.AB+C是吸热反应,则B+CA必然是放热反应 解析:本题考查化学反应中的能量变化,由图可知,B和C具有的能量总和高于A的能量,则反应B+CA一定是放热反应;反之,AB+C则是吸热反应。根据能量守恒定律,两反应的反应热在数值上相等,符号相反。 答案:D,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,2.已知化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是( ) A.每生成2分子AB吸收b kJ热量 B.该反应焓变为H=+(a-b) kJmol-1 C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D.断裂1 mol AA键和1 mol BB键,放出a kJ能量,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,解析:化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化依据图像分析,结合反应前后能量守恒可知,反应物能量之和小于生成物的能量之和,该反应是吸热反应,反应过程中断裂化学键需要吸收能量,形成化学键放出热量,焓变为H=+(a-b) kJmol-1,故B项正确。 答案:B,迁移应用,典题例解,思考探究,一,二,知识精要,二、热化学方程式的书写与判断 1.热化学方程式的书写步骤 写出化学方程式(不注明条件及气体、沉淀符号)依据信息注明物质状态计算焓变数值写出焓变H符号、数值及单位,迁移应用,典题例解,思考探究,一,二,知识精要,2.书写热化学方程式的注意事项,迁移应用,典题例解,思考探究,一,二,知识精要,迁移应用,典题例解,思考探究,一,二,知识精要,3.可逆反应热化学方程式的含义 热化学方程式表示反应已完成的量,需分析投料是否真正完全反应,例如,300 时,H2(g)+I2(g) 2HI(g) H=-12.84 kJmol-1,并非“300 ,将1 mol 氢气和1 mol碘蒸气混合,就有12.84 kJ热量放出”,而是“有2 mol HI(g)生成时,才有12.84 kJ热量放出。”,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,1.下列热化学方程式表示的意义是否相同?,答案:由于两个热化学方程式中产物水的状态不同,因此a与b的数值也不相同,两个热化学方程式表示的意义不同。,2.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H1,2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H2,H1和H2有什么关系? 答案:2 mol H2(g)和1 mol O2(g)的总能量与2 mol H2O(l)的能量的差值是不变的,即|H1|=|H2|;但反应物和生成物互换,反应的放热和吸热的过程发生了改变,H1=-H2。,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,【例2】 写出下列反应的热化学方程式: (1)1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),放出1 366.8 kJ热量: 。 (2)1 mol C(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3 kJ热量: 。 (3)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67 kJ的热量: 。,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,1.已知在25 、101 kPa下,1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是( ),迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,解析:在25 、101 kPa下,1 mol C8H18燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为 114 g=5 518 kJ。解答该题关键要看三点:,答案:B,迁移应用,典题例解,一,二,思考探究,知识精要,2.下列对H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H(298 K)=-184.6 kJmol-1的叙述正确的是( ) A.1分子H2和1分子Cl2反应,放出热量184.6 kJ B.1 mol H2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),放出的热量为184.6 kJ C.在25 、101 kPa的条件下,1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),放出的热量为184.6 kJ D.在25 、101 kPa的条件下,1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g),吸收的热量为184.6 kJ 解析:热化学方程式中H的值与具体化学反应相对应,在反应中各物质前的化学计量数不再表示粒子数目,只表示物质的“物质的量”,所以A项中分子个数的说法是错误的。在描述反应热时应说明外界条件,而B项中没有说明温度和压强,该说法也是错误的。H0,反应放热而非吸热,D项错误。 答案:C,思悟升华,易错警示,案例探究,焓变与化学键键能的关系 通常把拆开(或形成)1 mol某化学键所吸收(或释放)的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热(H),化学反应的H等于反应物中旧化学键的键能之和与生成物中新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据,供计算使用。,工业上的高纯硅可通过下列反应制取: SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g),该反应的反应热(H)为 ( ) A.+412 kJmol-1 B.-412 kJmol-1 C.+236 kJmol-1 D.-236 kJmol-1,思悟升华,易错警示,案例探究,审题:反应热产生的根本原因是化学键的断裂和形成,反应物中化学键的断裂需要吸热,而生成物中化学键的形成会放热,它们的差值就是反应热,解题的关键在于正确判断1 mol物质所含化学键的数目。 解析:SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算,而产物硅属于原子晶体,可根据原子晶体的结构计算晶体硅中共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的SiSi键为2 mol,即制取高纯硅反应的反应热H=4360 kJmol-1+2436 kJmol-1-(2176 kJmol-1+4431 kJmol-1)=+236 kJmol-1。 答案:C,思悟升华,易错警示,案例探究,正确判断反应物或生成物中共价键的数目是解决此类题目的关键。要熟悉中学化学常见的原子晶体结构:1 mol金刚石晶体中含2 mol CC键,1 mol二氧化硅晶体含4 mol SiO键。分子晶体:1 mol分子中所含的共价键,如1 mol CH3CH3分子含有6 mol CH键和1 mol CC键。,思悟升华,易错警示,案例探究,计算H应熟记三种基本计算公式: (1)H=生成物的总能量-反应物的总能量 (2)H=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和 (3)H=反应物断键吸收的总能量-生成物成键释放的总能量,
展开阅读全文