2019-2020年高三化学教材教案化学反应中的能量变化.doc

2019-2020年高三化学教材教案化学反应中的能量变化重点难点1反应热从能量的角度考虑化学反应的问题，多分析几个常见放热反应、吸热反应并运用化学键和知识理解反应热的涵义。2热化学方程式的书写和应用通过热化学方程式书写技能的训练，注意热化学方程式书写的规范。知识点讲解一、反应热1反应热的概念在化学反应中，发生物质变化的同时，还伴随有能量变化，这种能量变化，常以热能的形式表现出来。在化学反应过程中放出或吸收的能量，通常叫做反应热。反应热用符号H表示，单位一般采用“kJ/mol”。许多化学反应的反应热可以直接测量，其测量仪器叫做量热计。中学阶段，一般研究的是在一定压强下，在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量。反应热有符号之分，当H 0时，为吸热反应。2反应热的微观解释化学变化一定生成新的物质，形成新的化学键，故必然要破坏旧的化学键。化学反应在本质上来说也就是旧键的断裂和新键的形成过程。破坏旧键时需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；形成新键时又要释放能量。在不做其他功的情况下，当前者大于后者时，就是吸热反应；当前者小于后者时，为放热反应。放热反应的反应物具有的总能量大于生成物所具有的总能量，导致反应物转化为生成物时放出热量；吸热反应是由于反应物具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应物需通过加热、光照等条件吸收能量，而使反应物本身的能量升高才能转化为生成物。二、热化学方程式1热化学方程式的意义热化学方程式是用来表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式。因此热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：热化学方程式：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)； H = 92.38kJmol-1 ，表示的意义为1mol氮气与3mol氢气反应完后生成2mol氨气并放出92.38kJ的热量。再如H2(g)+ O2(g)=H2O(1)；H = 285.8kJmol-1 ，表示的意义为1mol氢气与 mol氧气反应生成1mol液态水时并放出285.8kJ的热量。2热化学方程式书写（1）应注意反应温度和压强，用反应的温度和压强不同时，其H也不同，但中学阶段所用的H一般都是在101kPa和25时的数据，故常常不特别注明。（2）要注明反应物和生成物的聚集状态。因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关，物质的三态之间的变化本身就伴随有吸热或放热的过程。例如：冰熔化成水时需吸收热量，水蒸发成水蒸气时，也需吸收热。常以g、s、l、aq分别表示气、固、液态及水溶液。若物质有同素异形体或几种晶型，也应注明是哪一种。（3）要有表明反应热的“+”、“”符号，并用“；”号将化学方程式与H隔开。（4）与一般化学方程式不同，热化学方程式各物质化学式前的化学计量数不是表示分子个数而是表示其物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数。（5）热化学方程式的各物质化学式前的化学计量数与反应热成正比。例如：相同物质的下列化学反应，前者的反应热是后者的两倍。H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g)；H = 184.6kJmol-1 H2(g)+ Cl2(g)=HCl(g)；H = 92.3kJmol-1”解题能力培养1反应热的涵义例1已知破坏各1mol NN键、HH键和NH键分别需吸收的能量为946kJ、436kJ、391kJ。计算1molN2(g)和3molH2(g)完全转化为NH3(g)的反应热的理论值。分析N2(g)与H2(g)反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)，使1mol的NN键断裂吸收946kJ的能量，使3molHH键断裂共需吸收436kJmol-13mol1308kJ的能量，因此使1molN2(g)和3molH2(g)反应物的化学键断裂共需吸收的能量为946kJ1308kJ2254 kJ。而2molNH3（g）中含6molNH键，形成6molNH键时放出能量为391 kJmol-16mol2346 kJ 。因此反应热应等于生成物分子形成时所释放的总能量2346kJmol-1与反应物分子断裂时所吸收的总能量2254 kJmol-1之差，即放出了92 kJmol-1的能量。解H= 92kJmol-1例2298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；H= 92.38kJmol-1。在该温度下，取1molN2(g)和3molH2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么？分析根据反应热的定义可知合成氨的反应热就应该是1molN2和3molH2生成2molNH3所放出的热量是92.38kJmol-1。由于在密闭容器中进行合成氨反应是可逆反应，对于可逆反应来说，反应热的数据仍然应当以完全反应时测得的数据表示。而密闭容器中1molN2和3molH2在该条件下不可能完全反应而生成2molNH3，所以放出热量总小于92.38kJ。解该反应是可逆反应，在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态，1molN2(g)和3mol的H2(g)不能完全反应生成2molNH3(g)，因而放出的热量总小于92.38kJ。2热化学方程式例3下列对热化学方程式 H2(g)+ I2(g)=HI(g)； H =+26kJmol-1的叙述中，正确的是（ ）A1mol氢气和1mol碘蒸气完全反应需要吸收26kJ的热量B1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52kJ的热量C1molH2(g)与1molI2(g)完全反应生成2mol的HI气体需吸收52kJ的热量D molH2(g)与 molI2(g)完全反应放出26kJ的热量分析热化学方程式的具体形式是表示一定物质的量的、一定聚集状态的反应物完全反应生成一定聚集状态的生成物时的放热、吸热情况。只要依据书写热化学方程式的五点注意事项，对于本例题就不难作出判断。在A、B、D三个选项中均未指明生成物的状态；且D将反应错认为是放热反应；A则未将反应的化学计量数与H正确对应起来；B则无视热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数的前提。因此合理答案只有C。例40.3mol气态高能燃料乙硼烷（分子式B2H6），在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ的热量，则其热化学方程式为_。又已知H2O(l)=H2O(g)；H = 44kJmol-1，则11.2L标准状况下的乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_kJ 。分析1mol B2H6（g）完全燃烧，生成液态水放出的热量为649.5 kJ0.32165 kJ。因此热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)；H = 2165kJmol-1。若反应生成的3molH2O(l)全部转化为气态水，则需吸收热量44kJmol-13mol=132kJ，则0.5molB2H6(g)完全燃烧生成气态水时放出的热量为：(2165kJ132kJ) =1016.5kJ。解B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l); H = 2165kJmol-1。 1016.53反应热的有关计算例5硝化甘油（C3H5N3O9）分解时产物为N2、CO2、O2和H2O，它的分解反应方程式为_；已知20时，2.27g硝化甘油分解放出15.4kJ的热量，则每生成1mol气体伴随放出的热量为_kJ。分析本题主要是考查有关反应热的计算。根据反应热的定义可知硝化甘油的反应热应为 15.4kJ=1540kJmol-1，而根据题意可得配平的化学方程式为4C3H5N3O9=6N2+12CO2+O2+10H2O；其对应的热化学方程式应为4C3H5N3O9 (l)=6N2(g)+12CO2(g)+O2(g) +10H2O (l)；H = 6160kJmol-1。则每生成1mol气体时放出的热量应为上述生成总共19mol(6+12+1)的气体时放出热量的 ，为6160kJmol-1 mol=324kJ。解4C3H5N3O9=6N2+12CO2+O2+10H2O，324kJ例6已知甲烷和一氧化碳的混合气共0.75mol，完全燃烧后，生成二氧化碳气体和18g液态水，并放出515kJ的热量，若甲烷的燃烧热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；H = 890kJmol-1，则CO气体燃烧的热化学方程式为_分析要写出CO燃烧的热化学方程式，关键在于算出混合气体中CO为多少摩，燃烧后放出多少热量，由混合气体燃烧产生18g水以及CH4的热化学方程式可计算出CH4的物质的量及燃烧放出的热量。这样就可算出混合气体中的CO的物质的量及其燃烧放出的热量，从而就能写出CO燃烧的热化学方程式。解设混合气体中含CH4xmol，燃烧产生的热量为ykJ。由CH4燃烧的热化学方程式可知：CH42H2O(l)H1mol 218g -890kJxmol 18g ykJ得：xmol1mol=18g218g=ykJ890kJ解之得：x=0.5；y=-445故CO燃烧放出的热量为515kJ445kJ=70kJ因为CO占0.75mol0.5mol=0.25mol，由其燃烧放出的热为70kJ可求得1molCO燃烧放出的热量为280kJ。故CO燃烧的热化学方程式为：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；H =560kJmol。