高二升高三化学第1讲化学反应与能量.doc

伊 仁 教 育 集 团学生姓名 _ *_就读年级 _ *_ 授课日期 _201*-*-*_教研中心审核_课 题 高二升高三化学第 1 讲 化学反应与能量教 学 目 标:1.知道化学反应中的能量变化2.会书写热化学方程式3.理解并会运用燃烧热和中和热概念及计算重点、难 点:1. 化学反应中的能量变化2. 热化学方程式的书写3. 燃烧热与中和热的概念4. 燃烧热的计算课 后 作 业:教 学 内 容基础知识讲解一、化学反应与能量变化复习：常见的放热反应、吸热反应有哪些？常见放热反应常见吸热反应1.所有燃烧反应；2.中和反应；3.大多数的化合反应；4.铝热反应；5.活泼金属与酸（或水）反应；6.Na2O2与水、CO2反应等1.大多数分解反应；2.铵盐与碱反应；3.C、CO、H2作还原剂的氧化 还原反应等思考：化学反应过程中为什么会有能量变化？ 分析角度放热反应吸热反应从物质本身具有能量角度E(反应物)E(生成物)E(反应物)E(生成物)从化学键角度（断键吸收能量，成键放出能量） E(放出)E(吸收)E(吸收)E(放出)（一）.反应热 焓变1.反应热：化学反应过程中所释放或吸收的能量（或热量）。 焓变：在等压条件下的反应热。 符号：H 单位：kJmol-1或kJ/mol 例: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H= - 183 KJmol-12.体系与环境：反应体系：被研究的物质体系。 环境：体系以外的其他部分。例如：研究物质在水溶液中的反应，溶液就是体系， 而盛溶液的烧杯和溶液上面的空气等便是环境反应放热：体系的部分热量释放给了环境， 而使体系的能量降低，H为“-”或H 0。反应吸热：体系从环境中吸收了部分能量， 而使体系的能量升高，H为“+”或H 0 3.焓变表示方法： 放热反应：H为“-”或H0； 吸热反应：H为“+”或H0。例：“H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-183 KJmol-1”表示？1mol H2和1mol Cl2反应生成2mol HCl气体放出183KJ的热量（二.）热化学方程式1.概念：能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫热化学方程式。例如：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-183 KJmol-1 热化学方程式与化学方程式表示上有何不同？1.标明了反应时的温度、压强；2.表明了反应物、生成物的状态3.标明了反应的焓变思考：为什么热化学反应方程式必需标明物质的状态呢？答：物质的状态不同其能量也不一样，物质的状态变化会有能量的变化。热化学方程式中要标明物质的状态：气体 g 液体 l 固体 s 溶液 aq2.热化学方程式的书写：(1)要注明反应温度和压强，若在25、101kPa下，可不标注。(2)必须标明反应物与生成物的状态： 固体-s，液体-l，气体-g，溶液 aq (3)标明反应焓变，焓变单位是“KJmol-1”或“KJ/mol”， 且吸热是“”、放热是“”。(4）计量数表示物质的物质的量，可以是分数，且计量数表示反应已完成的量（不代表用量）。(5)一般不用注明反应条件，不标“ ”、 “ ”（因已注明状态） ，写“=”或“ ” 。（6）热化学方程式具有加和性，计量数必须与H相对应。计量数加倍，则H的数值也加倍；逆向反应的H绝对值不变，符号相反。二、燃烧热、能源（一）燃烧热1.燃烧热：25、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。 其单位是kJ/mol。例：CH4(g)+2O2 (g) =CO2 (g) +2H2O (l) H= -890.31kJ/mol 甲烷的燃烧热是890.31kJ/mol2.注意事项：研究条件： 25 ,101 kPa 。在未说明时，一般指 25 、101 kPa。燃烧物的量：1mol（纯物质）。因此其它物质的计量 数常出现分数。 完全燃烧：指最终生成稳定化合物。 如: CCO2(g) 、 H H2O（l）、 S SO2 （g）、Cl HCl(aq)燃烧一定放热，所以H0；而某物质的燃烧热则 是KJ/mol,无“”号。3.燃烧热的计算及应用 【例1 】在101 kPa时，1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态水，放出890.3 kJ的热量，CH4的燃烧热为多少？112 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？解：CH4(g)+2O2 (g) =CO2 (g) +2H2O (l) H= -890.3kJ/mol所以CH4的燃烧热为890.3kJ/mol。n(CH4)=112L/22.4Lmol-1=5mol产生的热量为：5mol890.3KJ/mol=4451.5KJ 思考：燃烧热与焓变有何关系？焓变范围广，包括中和热、燃烧热、溶解热等， 燃烧热只是焓变的一种形式；焓变有吸热与放热之分，而燃烧一定放热， 其H 0。燃烧热和中和热的区别与联系 相同点琰茞燃烧热中和热能量变化放热反应HH0 , 单位 kJ/mol不同点反应物的量1mol可燃物不限生成物的量不限1mol H2O反应热的含义1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时放出的热量; 物质不同燃烧热不同稀酸稀碱中和生成1molH2O时的反应热,不同的强酸和强碱的中和热大致相同（二）能源1.概念：能源就是能提供能量的资源一级能源：指在自然界中能以现成形式提供的能源。 例：天然气，煤，石油，水能，太阳能，风能等。 二级能源：指需要依靠其它能源（即一级能源）的能 量间接制取的能源。例如：电能，一氧化碳、氢气。 氢气属高效无污染二级能源，是因为自然界中现 成氢气很少。 2.能源分类 按转换 过程分 按利用 历史分按性质分一级能源常规能源可再生能源风能、水能、不可再生能源煤炭、石油、天然气等新能源可再生能源太阳能、海洋能、地热能、波浪能、潮汐能等。不可再生能源核能二级能源电能、氢能、煤气、水煤气、蒸汽、焦炭、汽油、煤油、柴油、液化石油气、沼气能等3.解决我国燃料短缺的办法：我国目前使用的主要能源是化石燃料，不可再生，最终将枯竭。 开源节流 1. 开发新能源2. 节约现有能源3. 提高能源的利用率现在探索开发的新能源有太阳能、氢能、地热能、海洋(潮汐)能、生物能等，新能源的主要优势是资源丰富，可以再生，污染少。 三、化学反应热的计算（一.）盖斯定律：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。方法：1.写出目标反应方程式2.依据目标方程式改写成已知热化学方程式3.将热化学方程式相加得到目标方程式（二）.反应热的计算：【例1】25、101kPa时，将1.0g钠跟足量的氯气反应，生成 NaCl晶体并放出17.87KJ的热量，求生成1mol NaCl的反应热。解：由于1molNa的质量是23g,则1molNa生成1mol NaCl时放出的热量为 17.87kJ23=411.01kJ 所以 Na(s)+ Cl2(g)=NaCl(s) H=- 411.01kJmol-1例题精讲1.写出下列热化学方程式：（1）1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO (g)，需吸收68kJ的热量；N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+68 KJmol-1 （2）2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出314kJ热量；2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H=-314 KJmol-1 （3）1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出硫燃烧的热化学方程式。S(s)+O2(g)=SO2(g) H=-299.52 KJmol-1 2.（1）已知： H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = -a kJ/mol2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = -b kJ/mol则a、b的大小关系是 （2）已知： H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = -a kJ/mol H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = -c kJ/mol则a、c的关系正确的是 。3.（09江苏）联氨（N2H4）及其衍生物是一类重要的火箭燃料，N2H2与N2O4反应能放出大量的热。已知：25时，1.00 g N2H4（1）与足量N2O4(l)完全反应生成N2(g)和H2O(l)，放出19.14 kJ的热量。则反应:2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(l) H= kJmol-14.下列热化学方程式中，表示25时燃烧热的是( ) A.C（s）O2（g）=CO(g); H= -110.5 kJ/mol B.C（s）O2（g）=CO2(g); H= -393.5 kJ/mol C.2H2(g)O2(g)=2H2O(l); H= -571.6 kJ/mol D.H2(g)1/2O2(g)=H2O(g); H= -241.8 kJ/mol E. H2(g)1/2O2(g)=H2O(l); H= -285.8kJ/mol5.已知： 2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l) H11036kJ/mol 则C8H18的燃烧热是多少? 6.已知下列反应的反应热为：(1)CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) H1=-870.3kJ/mol(2)C(s)+O2(g) = CO2(g) H2=-393.5kJ/mol(3) H2(g)+ O2(g) = H2O(l) H3=-285.8kJ/mol试计算下列反应的反应热： 2C(s)+2H2(g)+O2(g) = CH3COOH(l)能力提高1.已知 （1）H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol（2）2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol（3） H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol（4） 2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol则a、b、c、d的关系正确的是 。A、acd0 C、2a=b02.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（ ）A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l); H=-4bkJ/molB.C2H2(g)+2/5O2(g)=2CO2(g)+ H2O(l); H=2bkJ/molC.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l); H=-2bkJ/molD.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l); H=bkJ/mol3.在25、101kP下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是（ ）A.CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H= +725.8kJ/molB.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H= -1452kJ/molC.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H= -725.8kJ/molD.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H= +1452kJ/mol4.已知下列两个热化学方程式：2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) H-571.6 kJmol-1 C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4 H2O(l) H-2 220 kJmol-1（1）H2的燃烧热为_，C3H8的燃烧热为_ （2）2gH2和2mol C3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为_ （3）现有H2和C3H8的混合气体5 mol，完全燃烧时放出热量3847 kJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比为_5.已知： 2SO2（g）+O2（g）= 2SO3（g） H=196.6 kJmol1 2NO（g）+O2（g） = 2NO2（g） H=113.0 kJmol1 则反应NO2（g）+SO2（g） SO3（g）+NO（g）的 H=_kJmol1。6.在一定条件下，氢气和甲烷燃烧的化学方程式为： 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); H= 572 kJ /mol CH4(g) +2O2 (g) = CO2(g)+2H2O (l); H= 890 kJ/mol 由1mol 氢气和2mol甲烷组成的混合气体在上述条件下完全燃烧生成液态水时放出的热量为多少课堂练习1.已知:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H= -57.3 KJ/mol 分别向NaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸,恰好完全反应的热效应分别为H1 、H2 、H3则三者的大小关系为2.已知： 2C（s） O2 ( g ) =2CO ( g ) H = -221 kJ/mol 2H2 ( g ) O2 ( g )2H2O ( g ) H = -483.6 kJ/mol 则C(s)H2O ( g ) =CO ( g ) H2( g )的H为多少?3.已知反应：101KPa时，2C（s）+O2（g）=2CO（g）；H= -221 kJ/mol稀溶液中，H+（aq）+OH-（aq）= H2O（1）；H= -57.3kJ/mol4.下列结论正确的是（ ） A碳的燃烧热大于 110.5 kJ/mol B的反应热为 221 kJ/mol C稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3kJ/mol D稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成 1mol水，放出57.3kJ热量5.下列属于一级能源的是（ ），属于二级能源的是( )A. 风能 B. 电能 C. 氢能 D. 阳光 E. 天然气6.为了减少大气污染，许多城市正大力推广汽车清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气(CNG)，另一类是液化石油气(LPG)。这两类燃料的主要成分均为 ( ) A碳氢化合物 B碳水化合物 C氢气 D醇类7.能源可分为一级能源和二级能源。自然界以现成形式提供的能源称为一级能源；需要依靠其它能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可 以由自然界中大量存在的水来制取：2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H=517.6kJ/mol下列叙述正确的是（）电能是二级能源水能是二级能源天然气是二级能源水煤气是一级能源8.已知: Zn(s)+1/2O2(g)ZnO (s) H1 = -351.1 kJ/molHg(l)1/2O2(g)HgO(s) H2 = -90.7 kJ/mol求Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)H3= kJ/mol。9.乙醇的燃烧热是H=-1366.8kJ/mol，在25，101kPa时，1kg乙醇充分燃烧后放出多少热量？ NH3燃烧生成NO2 （g）和H2O （g） ，已知：(1) H2(g)+ O2(g) = H2O (g) H1= -241.8kJ/mol (2) N2 (g)+O2(g ) = NO2(g) H2= +33.9kJ/mol (3) N2 (g)+ H2(g) = NH3（g） H3= -46.0kJ/mol 请写出NH3（g）燃烧的热化学方程式。课后练习1.关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是（） .构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可以研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源 .设法将太阳能聚焦，产生高温，使水分解产生氢气 .寻找高效催化剂，使水在较低温度下分解产生氢气 .寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气2（ 09重庆）下列热化学方程式书写正确的（H的绝对值均正确）是（ ）A.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) H= -1367.0kJ/mol（燃烧热）B.NaOH(aq)+HCl(aq=NaCl(aq)+H2O(l) H= +57.3kJ/mol（中和热）C.S(s)+O2(g)=SO2(g) H= -269kJ/mol（反应热）D.2NO2=O2+2NO H= +116.2kJ/mol（反应热）3.下列说法或表示方法正确的是（ ）A.等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的能量多B.由C(石墨)C(金刚石)；H= +1.9 kJ mol-1可知:金刚石比石墨稳定C.在101kPa时，2g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，表示H2燃烧热的热化学方程式表示为：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；H= -571.6kJmol-1 D.在稀溶液中，H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；H= -57.3 kJmol-1，若将含0.5mol H2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3KJ4.强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为：H+(aq)+OH-(aq)= H2O(l) ； H= -57.3kJ/mol又知在溶液中反应有：CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ； H1= -Q1kJ/mol H2SO4(浓)+NaOH(aq)= Na2SO4(aq)+H2O(l) ； H2= -Q2kJ/molHNO3(aq)+KOH(aq)=KCI（aq）+H2O(l) ; H3= -Q3kJ/mol .则Q1、Q2、Q3的关系正确的是 ( )A. Q1 = Q2 = Q3 B.Q2 Q1 Q3 C. Q2 Q3 Q1 D. Q2 = Q3 Q1 5.某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 请写出发射火箭反应的热化学方程式。6.已知：HH键能为436 KJ/mol， HN键能为391KJ/mol， NN键能是942 KJ/mol，则反应N2（g）+3H2(g)=2NH3(g) H=( )KJ/mol7.白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：PP akJmol1、PO bkJmol1、P=O ckJmol1、O=O dkJmol1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H，其中正确的是（ ）A.（6a+5d4c12b）kJmol1 B.（4c+12b6a5d）kJmol1 C.（4c+12b4a5d）kJmol1 D.（4a+5d4c12b）kJmol1 8.已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H2则H1 H2（填“”、“”或“=”）9.已知：S(s)+O2(g)=SO2 (g) H1 S(g)+O2(g)=SO2 (g) H2则H1 H2（填“”、“”或“=”）10.已知： C(s)+ O2(g)= CO2 (g) H1 C(s)+O2(g)=CO2 (g) H2则H1 H2（填“”、“”或“=”）11.下列各组热化学方程式中，H1H2的是（ ）C(s)O2(g)= CO2(g) H1 C(s) O2(g)=CO(g) H2S(s)O2(g)= SO2(g) H1 S(g)O2(g)=SO2(g) H2H2(g) O2(g)= H2O(l) H1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H2CaCO3(s)= CaO(s)CO2(g) H1 CaO(s)H2O(l)= Ca(OH)2(s) H2A. B. C. D.11.已知：CH（g）+O2（g）=CO2（g）+H2O（l）H=-Q1 KJ/mol2H2（g）+O2（g）=H2O（g） H=-Q2KJ/mol2H2（g）+O2（g）=H2O（l） H=-Q3KJ/mol,常温下,取体积比4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标况),经完全燃烧恢复常温,放出的热量为多少？直击高考1.(07广东)灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：Sn(s、白)2HCl(aq)SnCl2(aq)H2(g)；DH1Sn(s、灰)2HCl(aq)SnCl2(aq)H2(g)；DH2Sn(s、灰) Sn(s、白)；DH32.1 kJ/mol下列说法正确的是( )(A)DH1DH2(B)锡在常温下以灰锡状态存在(C)灰锡转化为白锡的反应是放热反应(D)锡制器皿长期处于低于13.2 的环境中，会自行毁坏2.（2012浙江）甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：回答下列问题：反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)的H= kJ/mol。3（2012重庆）肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942、O=O为500、NN为154，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是()A194 B391 C516 D6584（2011浙江高考）下列说法不正确的是A已知冰的熔化热为6.0 kJ/mol，冰中氢键键能为20 kJ/mol，假设1 mol冰中有2 mol 氢键，且熔化热完全用于破坏冰的氢键，则最多只能破坏冰中15的氢键B已知一定温度下，醋酸溶液的物质的量浓度为c，电离度为，。若加入少量醋酸钠固体，则CH3COOHCH3COOH向左移动，减小，Ka变小C实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为3916 kJ/mol、3747 kJ/mol和3265 kJ/mol，可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键D已知：Fe2O3(s)3C(石墨)2Fe(s)3CO(g)，H489.0 kJ/mol。CO(g)O2(g)CO2(g)，H283.0 kJ/mol。C(石墨)O2(g)CO2(g)，H393.5 kJ/mol。则4Fe(s)3O2(g)2Fe2O3(s)，H1641.0 kJ/mol5（2011北京高考）25、101kPa 下：2Na(s)1/2O2(g)=Na2O(s) H1=414KJ/mol2Na(s)O2(g)=Na2O2(s) H2=511KJ/mol下列说法正确的是A.和产物的阴阳离子个数比不相等B.和生成等物质的量的产物，转移电子数不同C.常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快D.25、101kPa 下，Na2O2（s）+2 Na（s）= 2Na2O（s） H=317kJ/mol6（2011重庆）SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S-F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molF-F 、S-F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热H为A. -1780kJ/mol B. -1220 kJ/molC.-450 kJ/mol D. +430 kJ/mol7（2011上海）据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是8（2011海南）某反应的H=+100kJmol-1，下列有关该反应的叙述正确的是A.正反应活化能小于100kJmol-1B.逆反应活化能一定小于100kJmol-1C.正反应活化能不小于100kJmol-1D.正反应活化能比逆反应活化能大100kJmol-19（2012全国课标）工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(H)分别为890.3 kJ/mol、285.8kJ/mol和283.0 kJ/mol，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为_KJ；