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成才之路 化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修,化学反应与能量,第一章,第一节 化学反应与能量的变化,第一章,第1课时 焓变 反应热,我们知道在每届奥林匹克运动会上，都有一个庄严仪式传递圣火，在这里火成为精神、文明的象征，并以此传递奥林匹克的伟大精神。事实上火在古代就是一种神圣的象征，火代表着创世、再生和光明，人们对火是又畏惧又崇拜。畏惧是因为她的威力，她能给人类带来巨大的灾难；崇拜她是因为她能给人类带来温暖和光明，是她把人类从“茹毛饮血”带向文明。这里的“火”实际上就是化学反应中产生的能量。尽管随着科学发展，社会已逐步进入多能源时代，但是化学反应中的能量仍是目前主要的能量来源。,自动加热饭盒是在普通饭盒的基础上加制一个加热盒而成的。在需要加热时，取一包发热粉倒入加热盒内，把饭盒按入加热盒，从旁边的缝中注入少量清水，在几分钟内就可使食品达到80。你能解释其中的原理是什么吗？请在听课时加以关注。,新知导学,物质,能量,物质质量,能量,能量,物质,热能,电能,光能,热能,放热反应,吸热反应,化学反应过程中释放或吸收的能量,焓变,H,kJ/mol或kJmol1,断裂,形成,放,降低,吸,升高,1是不是所有的化学反应都有能量的变化？为什么？ 提示：是的。原因是能量的变化与键能有关，反应物的键能之和与生成物的键能之和是不相等的。 2需要加热的反应就是放热反应吗？ 提示：反应是吸热还是放热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，如煤的燃烧是放热反应，但开始燃烧前需加热引燃。,自主探究,1放热反应与吸热反应 化学反应同时存在物质和能量的变化，其中能量的变化常以热能、电能、光能的形式表现出来，当能量变化以热量的形式表现时，我们把化学反应分为放热反应和吸热反应。,焓变、反应热的概念,教材点拨,2反应热、焓变 化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量(或换算成相应的热量)来表示，叫做反应热，又称为“焓变”，符号用H表示，单位常采用kJ/mol(或kJmol1)。 3放热反应使体系的能量降低，H为“”或H0。,温馨提示：焓是与内能有关的物理量，用H表示。焓变是与化学反应的起始状态、终止状态有关系的一个量，与物质所处环境的压强、温度等因素有关，与化学反应的过程无关。 焓变的“”“”是相对于反应体系的能量而言的。 化学反应同时遵循质量守恒和能量守恒两大基本规律，质量守恒是指反应物的总质量等于生成物的总质量，但能量守恒并不是反应物总能量等于生成物总能量。,4反应热和焓变的比较,(2015四川德阳中学月考)(双选)下列说法正确的是( ) A物质发生化学反应都伴随着能量变化 B伴有能量变化的物质变化都是化学变化 C在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同 D在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量,典例透析,【解析】 物质发生化学反应都伴随着能量的变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化(如物质发生物理变化、核变化也都伴有能量变化)。在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量(设为x)与生成物的总能量(设为y)之间的关系为：xy，化学反应为放热反应；xy，化学反应为吸热反应；xy，对于任何一个化学反应，反应物的总能量与生成物的总能量都不相等。 【答案】 AC,1(2015经典习题选萃)下列说法不正确的是 A化学变化过程是原子的重新组合过程 B根据化学反应中的能量变化情况，化学反应可分为吸热反应和放热反应 C化学反应中的能量变化多少与其反应物用量有关 D化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的,变式训练,解析：从反应物、生成物的组成可推知化学变化过程是原子的重新组合过程，A正确；化学反应不是吸热就是放热，没有无能量变化的反应，B正确；化学反应中的能量变化多少与反应物用量有关，C正确；化学反应中的能量变化通常以热能形式表现出来，还有的以光能、电能等形式表现出来，D不正确。 答案：D,1化学键与化学反应中能量变化的关系 化学反应过程是原子重新组合的过程，反应物分子内化学键的断裂需要吸收能量，生成新物质时形成新的化学键要放出能量。二者的能量差，就决定了能量的变化。,反应热与反应物、生成物键能的关系,教材点拨,当E吸E放时，反应吸收能量；当E吸E放时，反应释放能量。,(1)化学反应的过程实质上就是反应物中旧的化学键断裂，形成生成物中新化学键的过程。在破坏旧化学键时需要吸收能量来克服原子间的相互作用，而在形成新化学键时则会释放能量。由于吸收和释放出的能量并不相同，所以任何化学反应在物质变化的同时，都伴随着能量变化，这是化学反应的两个基本特征。又因为化学反应的能量变化来源于断裂旧键和形成新键的能量变化，所以说能量的变化总是以物质的变化为基础。,温馨提示：E吸表示断裂反应物中化学键吸收的能量，即反应物键能之和；E放表示形成生成物中化学键放出的能量，即生成物键能之和。 有些放热反应也需加热才能发生，就是因为需要吸收能量以断裂反应物中的化学键。,2H的计算方法 从不同角度解释反应热，其计算方式也不同，故H一般有两种表达方式： (1)H生成物的总能量反应物的总能量 (2)H反应物中化学键断裂吸收的能量之和生成物中化学键形成放出的能量之和,3放热反应与吸热反应比较,温馨提示：吸热反应和放热反应是针对化学反应而言，物质三态之间的变化有能量的变化，但属于物理变化。 反应物的能量越高，分子越不稳定，破坏它需要的能量越少；生成物的能量越低，分子越稳定，生成它时释放的能量越多，故该反应为放热反应，H0。,(2015大同调研)下列说法中正确的是( ) A需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B任何放热反应在常温条件下一定能发生 C反应物和生成物所具有的总能量决定反应是放热还是吸热 D化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应,典例透析,【答案】 C,【点评】 反应是吸热还是放热与反应开始时是否需要加热无关，与反应类型(化合、分解、置换、复分解反应，氧化还原反应和非氧化还原反应等)没有直接的因果关系，而取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。,典例透析,(1)a、b、c分别代表什么意义？ a：_；b：_；c：_。 (2)该反应是放热反应还是吸热反应？_。H大于零还是小于零？_。 (3)若已知2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H1Q1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H2Q2 则H1_(填“”“”或“”，下同)H2，Q1_Q2。,(3)比较H大小时，要连同“”“”包含在内，类似于数学上的正负数比较，如果只比较反应放出热量的多少，则只比较数值大小，与“”“”无关。 【答案】 (1)代表旧键断裂吸收的能量 代表新键形成放出的能量 代表反应热 (2)放热反应 小于零 (3) 【点评】 化学反应中的能量变化要从反应的过程考虑，断裂化学键要消耗能量，形成化学键要放出能量，消耗的能量减去放出的能量就是反应的热效应，要从实质上去理解，把握这一点。,2(2015江西南昌联考)关于化学反应的说法错误的是( ),变式训练,A上图所示的反应为放热反应 B化学反应中有物质变化也有能量变化 C需要加热的化学反应不一定是吸热反应 D化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量 解析：由题图知，反应物总能量小于生成物总能量，故图中表示的反应为吸热反应。 答案：A,3(2015成都航天中学高二月考)科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂1 mol NN键吸收193 kJ热量，断裂1 mol NN键吸收941 kJ热量，则( ) AN4的键能是N2的二倍 B1 mol N4气体转化为N2时要吸收724 kJ能量 CN4是N2的同位素 D1 mol N4气体转化为N2时要放出724 kJ能量,解析：N4与N2结构不同，N4的键能不是N2的2倍，A错；N4与N2互为同素异形体，而不是同位素，则C错；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个NN键，根据N4(g)=2N2(g) H，有H6193 kJ/mol2941 kJ/mol724 kJ/mol，故B项错误，D项正确。 答案：D,1(2015广东肇庆第一次统检)下列化学反应属于吸热反应的是( ) A碘的升华 B生石灰溶于水 C镁与稀盐酸反应 D熟石灰与NH4Cl晶体混合制取氨气 解析：碘的升华吸热，但为物理变化，A项错；生石灰溶于水为放热反应，B项错；金属与酸的置换反应为放热反应，C项错；熟石灰与NH4Cl晶体混合制取氨气为吸热反应，D项对。正确答案为D。 答案：D,2反应ABC(H0)，XC(H0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( ),解析：因总反应为放热反应，反应为吸热反应，反应为放热反应，所以反应放出的热量比反应吸收的热量多。A项，图中反应为放热反应，反应为吸热反应，且总反应为吸热反应，错误；B项，图中反应和反应均为吸热反应，错误；C项，图中反应和反应均为放热反应，错误。 答案：D,3. 下列伴随的能量变化中，属于反应热的是( ) A形成1 mol HCl键放出的能量 B石墨转变成金刚石吸收的能量 CNa变成Na吸收的能量 D水蒸气变成液态水放出的能量 解析：本题考查反应热，考查考生对反应热的理解。难度较小。A项，不是完整的化学反应，反应热指反应过程中能量的变化；B项，石墨转化为金刚石是化学反应；C项，不是完整的化学反应；D项，状态的改变属于物理变化。 答案：B,4(2015山西四校联考)为探究NaHCO3、Na2CO3与1 mol/L盐酸反应(设两反应分别是反应、反应)过程中的热效应，进行实验并测得如下数据：,下列有关说法正确的是( ) A仅通过实验即可判断反应是吸热反应 B仅通过实验即可判断反应是放热反应 C通过实验可判断出反应、分别是吸热反应、放热反应 D通过实验可判断出反应、分别是放热反应、吸热反应,解析：仅通过实验可判断出NaHCO3溶于水是吸热反应；通过实验可判断出NaHCO3与盐酸反应是吸热反应；仅通过实验可判断出Na2CO3溶于水的过程是放热的；通过实验可判断出Na2CO3与盐酸反应是放热反应。综上所述，可判断出反应、分别是吸热反应、放热反应，C项正确。 答案：C,5(2015孝感市七校联考)SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在SF键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol FF、SF键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热H为( ) A1780 kJ/mol B1220 kJ/mol C450 kJ/mol D430 kJ/mol,解析：化学键断裂要吸收能量，形成化学键要放出能量。H反应物中化学键断裂吸收的能量之和生成物中化学键形成放出的能量之和，由题意知：H(28031606 330)kJ/mol1220 kJ/mol。 答案：B,解析：本题是由现象来推断铝片与盐酸反应的热效应，实际是通过反应放热或吸热使锥形瓶中空气热胀冷缩，引起S形管内液面发生变化来分析有关问题。 答案：(1) 2Al6H=2Al33H2 有无色气体放出，铝片逐渐溶解 (2)下降 铝片与盐酸反应放热，使锥形瓶内气体受热膨胀，造成S形管中液面A下降 放热,航天器化学能推进剂 发射“嫦娥二号”探月卫星使用的“长三甲”火箭一、二级发动机推进剂为偏二甲肼/四氧化二氮，三级发动机推进剂为液氢/液氧。不同级别的发动机采用了不同的推进剂，这其中有什么区别呢？,一、二级发动机推进剂为偏二甲肼(C2H8N2)/四氧化二氮(N2O4)，其中C2H8N2为燃烧剂，N2O4为氧化剂。它们在发动机燃烧室内发生反应(C2H8N22N2O4=2CO24H2O3N2)，产生大量高温燃气。偏二甲肼属级毒性物质，可对人体中枢神经系统、肝脏等造成伤害。N2O4常温下会分解为红棕色NO2气体，我们在电视直播画面上看到火箭在发射前几秒钟会放出红棕色的“烟”就是这个原因。N2O4也有毒，可对神经系统造成伤害。,偏二甲肼/四氧化二氮作推进剂的最大优点是无需高温点火，燃烧剂与氧化剂接触即自动点火，不会存在中途熄火的问题，而且在常温下就能方便地贮存和运输；缺点是有剧毒、易通过皮肤吸收而使人致癌。因此，偏二甲肼/四氧化二氮推进剂在生产、运输、贮存、加注和火箭发射过程等各个环节中均会因泄漏或不完全燃烧而造成污染。 “长三甲”火箭三级发动机推进剂为液氢/液氧。其中液氢为燃烧剂，液氧为氧化剂(2H2O2=2H2O)。,与传统的肼类推进剂相比，液氢/液氧推进剂的突出优点是无毒无污染、高比冲(单位秒流量的推进剂产生的推力比使用其他推进剂更高)。缺点是使用成本高、技术要求高，贮存、加注程序复杂：液氢和液氧需在低温下保存，临近发射才能加注进入箭体贮箱；液氢温度低于253，液氧温度低于183，因此尽管燃料贮箱进行了水平极高的保温设计，火箭周围的空气还是会迅速地被冷凝成水汽，为了防止结冰，要不停地用氮气吹除；同时，在常温下不断汽化的液氢液氧，会使贮箱的压力越来越高，而一粒沙子从一米高处落下来的能量就能引起爆炸，因此需要一边加注一边泄压，不停地把汽化后的燃料导入燃烧池烧掉，直至发射前的最后几秒。,
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