化学反应与能量的变化.docx

1、化学反应与能量的变化化学反应与能量的变化一、焓变与反应热1、定义：在化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热, 又称为“焓变”2、符号：用表示。 3、单位：一般采用KJmol。4、可直接测量，测量仪器叫量热计。5、研究对象：一定压强下，在敞口容器中发生的反应所放出或吸收的热量。6、反应热产生的原因：设疑例如：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)。实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出1846kJ的热量，从微观角度应如何解释?析疑(1)化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量为：436kJ+243kJ=679KJ(2)化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：431

2、kJ+431KJ=862KJ(3)反应热的计算：862KJ-679kJ=183kJ7、反应的表示方法（1）放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量。（2）吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式：放热反应H为“”或H 0 吸热反应H为“+”或H 08、H计算的三种表达式(1) H =E( 化学键断裂所吸收的总能量)E(化学键生成所释放的总能量) (2) H = E(生成的总能量) E(反应物的总能量)(3) H = 反应物的键能之和 生成物的键能之和注意：化学键断裂或生成所吸收或放

3、出的能量叫做化学键的键能。反应键能越小，稳定性越弱，能量就越高破坏它需要的能量就越小；生成物的键能越大，稳定性越强，能量就越低，释放的能量就越大，故需要放出能量，H为负，反应之为正。H有正负之分，因此比较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变化，则只比较数值大小。【小结】若反应放热，说明反应物所具有的总能量生成物所具有的总能量 H0，反应物的稳定性生成物的稳定性。若反应吸热，说明反应物所具有的总能量0， 反应物的稳定性生成物的稳定性，物质所具有的总能量越高物质越不稳定。二、热化学方程式1定义：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学

4、方程式。 如：H2(g)I2(g) 2HI(g)；H=14.9 kJ/mol例题：H2(g)O2(g) = H2O(g)；H=-241.8 kJ/mol，表示 lmol气态 H2和mol气态 O2反应生成 lmol水蒸气，放出 241.8kJ的热量。(在 101kPa和 25时) H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol，表示lmol气态H2与mo气态O2反应在101 kPa和 25时，生成lmol液态水，放出285.8kJ的热量。小结描述在一定条件下，一定量某状态下的物质，充分反应后所吸收或放出热量的多少。意义不仅表明了化学反应中的物质变化，页表明了化学反应中的能量

5、的变化2书写热化学方程式的注意事项：(1)需注明反应的温度和压强。因反应的温度和压强不同时，其H不同。例如：H2(g)O2(g) = H2O(g)；H=-241.8 kJ/mol H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol从上述两个热化学方程式可看出，lmol H2反应生成H2O(l)比生成H2O(g)多放出44kJ/mol的热量。产生的热量为什么不同？ (2)要注明反应物和生成物的状态。物质的聚集状态，与它们所具有的能量有关。通常气体用“g”、液体用”l”、固体用“s”、溶液用“aq”，且热化学方程式通常不用“”、“”。例如：H2(g)+C12(g) = 2HCl(g

6、)；H=-184.6 kJ/molH2(g)+ Cl2(g) = HCl(g)；H92.3 kJ/mol (3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，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也不同。 注意热化学方程式是表示反应已完成的量，而不管反应是否真正完成。H与反应完成的物质的量有关，而方程式中化学计量数只表示物质的量的多少，并不表示物质的分子数或原子数，所以化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。点击试题例1已知在25，101kPa下，1g (辛烷)燃烧生成二氧化碳和

7、液态水时放出48.40kJ热量表示上述反应的热化学方程式正确的是A；H48.40kJ/molB；H5518kJ/molC；H+5518kJ/molD；H11036kJ/mol答案 BD例2在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Ql的是（ ） A2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； H=Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(1)； H=Q2 BS(g)+O2(g)=SO2(g)； H=Q1S(s)+O2(s)=SO2(g)； H=Q2 CC(s)+ O2 (g)=CO(g)； H=Q1C(s)+O2(g)=CO2(s)； H=Q2 DH2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)； H=Q1

8、H2(g)+ Cl2(g)=HCl(g)； H=Q2 解析首先分析同一物质不同聚集状态转化时的能量变化，其次分析不同聚集状态在反应物中和在生成物中对反应热的影响，最后得出比较结论。A中因H2O(g)H2O(”放热，故Q2Ql；B中S(S)S(g)吸热，而且S在燃烧时必须由固态变为气态才能燃料，故Q2Q1；D中在聚集状态完全相同的条件下，可燃物H2的量与燃烧热的值成正比，因此Q2=1/2Q1 答案AC。例3已知 （l）H2O（g） H1a kJ （2）2H2O（g） H2b kJ （3）H2O（l） H3c kJ （4）2H2O（l） H4d kJ下列关系式中正确的是（ ） Aac0 Bbd0

9、C2ab0 D2cd0 解析氢气跟氧气化合反应是放热反应，再根据反应物中的物质的量关系进行比较可以得出a、b、c、d之间的大小关系。答案C。例4、已知：C(s)+O2(g)=CO2(g)；=-3935 kJmolH2(g)+O2(g)=H20(g)；=-2415KJmol欲得相同热量，需充分燃烧C和H2的质量比约为( A )。A12：325 B325：12 C1：1 D6：1分析欲得相同热量，设C的质量为x(C)，H2质量为y(H2)，则有：选项为A例5、已知两个热化学方程式： 2H2(g)+O2(g)=2H20(l)；=-5716KJmolC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2

10、0(l)；=-2220kJmol实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847KJ,则混合气体中H2与C3H8的体积比是( B)。A1：3 B3：1 C1：4 D1：1分析设H2物质的量为n(H2)，则n(C3H8)为5mol-n(H2)，则有n(H2)+2220kJmol5mol-n(H2)=3847kI，则，n(H2)=3.75mol;n(C3H8)=1.25mol。又因，选项为B三、中和反应反应热的测定定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 mol H2O 时的反应热叫中和热。在中学阶段，只讨论强酸和强碱反应的中和热。1、实验原理：V酸=V碱=50 mL。c酸

11、=0.50 mol/L c碱=0.55 mol/L酸=碱=1 g/cm3 c=4.18 J/（g）Q=mct Q=（V酸酸V碱碱）c（t2t1）Q=0.418（t2t1）kJ H+ (aq) + OH- (aq) = H2O(l) 生成1mol水时反应热为实验2-3：在50mL烧杯中加入20mL 2mol/L的盐酸，测其温度。另用量筒量取20mL 2mol/L NaOH溶液，测其温度，并缓缓地倾入烧杯中，边加边用玻璃棒搅拌。观察反应中溶液温度的变化过程，并作好记录。盐酸温度/ NaOH溶液温度/ 中和反应后温度/t(HCl) t(NaOH) t2 数据处理：HQ/ncmt/n 其中：c4.18

12、J/(g)，m为酸碱溶液的质量和，tt2t1，t1是盐酸温度与NaOH溶液温度的平均值，n为生成水的物质的量。2、注意事项：1.大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？答：两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而减少热量损失；填碎纸条的作用是为了达到保温隔热、减少实验过程中热量损失的目的。若换用隔热、密封性能更好的装置（如保温杯）会使实验结果更准确。2.温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？ 答：因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入

13、小烧杯，若倒入，会使总溶液的质量增加，而导致实验结果误差。*3. 实验中所用HCl和NaOH的物质的量比为何不是11而是NaOH过量？若用HCl过量行吗？答：为了保证0.50 mol/L的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55 mol/L NaOH溶液，使碱稍稍过量。若使盐酸过量（氢氧化钠溶液极易吸收空气中的CO2,所以氢氧化钠物质的量偏多的部分与CO2反应了,因此保证了盐酸与氢氧化钠物质的量的比可达1:1）。4.酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？答：因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会使热量损失而使误差增大。5、实验中若用弱酸代替强酸，或用弱

14、碱代替强碱，因中和过程中电离吸热，会使测得中和热的数值偏低。6、要使用同一支温度计。分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数。7、实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用。8、操作时动作要快，尽量减少热量的散失。9、实验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定，但在计算时，应取二者中量小的一种，因为过量的酸碱并不参加中和反应。基础提升一、书写下列反应的热化学方程式1、2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s)，放出314kJ热量；2、 1g 硫粉在

15、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。3、燃烧ag乙醇（液态）生成CO2气体和液态H2O，放出热量为QkJ，经测定ag乙醇与足量Na反应能生成H25.6L（标准状况下），则乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的是（ ）AC2H5OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l)；H=-Q kJ/molBC2H5OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l)；H=-Q kJ/molC C2H5OH(l) + O2(g) = CO2(g) + H2O(l)；H=-Q kJ/molDC2H5OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g)

16、+ 3H2O(l)；H=-2Q kJ/mol4、已知1mol甲烷燃烧放出890.3KJ的热量，在标准状况下，1m3甲烷完全燃烧可放出的热量为 （ ） A、890.3KJ B、39745.5KJ C、1979KJ D、19855KJ5、燃烧a g乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O，放出热量为QkJ，经测定a g乙醇与足量Na反应能生成H25.6L(标准状况下)，则乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的( ) A. C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H20(l)；=-QkJmolBC2H50H(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H20(1)；=-QkJmolCC2H50H(l)

17、十O2(g)=CO2(g)+H2O(l)；=-QLJmolD. C2H50H(l)十3O2(g)=2CO2(g)+3H20(l)；=-2QkJmol6、已知金刚石、石墨燃烧的热化学方程式：C(s、金刚石)+O2(g)=CO2(g)；=-3954 kJmol，C(s、石墨)+02(g)=C02(g)；=-39351KJmol。则石墨转化为金刚石的反应热=_kJmol，两物质比较，石墨_较为稳定答案：6C、D7、B、C 8、+1，9，石墨巩固提升1下列说法正确的是（ ）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反应C反应物和生成物所具有的总能量决定了放热还是吸热D吸

18、热反应只能在加热的条件下才能进行2下列说法正确的是（ ）A热化学方程式的计量数只表示分子的个数B热化学方程式中只需标明生成物的状态C反应热指的是反应过程中放出或吸收的热量D有能量变化的不一定是化学变化3 根据热化学方程式：S( l )+O2( g ) = SO2( g ) H =293.23kJ/mol分析下列说法中正确的是（ ）AS(s)+O2( g ) = SO2( g )，反应放出的热量大于293.23kJ/molBS( g )+O2( g ) = SO2( g )，反应放出的热量小于293.23kJ/molC1mol SO2的键能的总和小于1mol硫和1mol氧气的键能之和D1mol

19、SO2的键能的总和大于1mol硫和1mol氧气的键能之和4下列说法正确的是（ ）A焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B当反应放热时H0，反应吸热时HH2 CH1”“”或“=”）。【能力提升】20由金红石（TiO2）制取单质Ti，涉及到的步骤为：TiO2TiCl4 Ti 已知C(s)+O2(g)CO2(g) H393.5 kJ/mol 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)H566 kJ/mol TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) H+141kJ/mol则TiO2(s)+2Cl2(g) + C(s)TiCl4(g)+ 2CO(g)的H 。反应TiCl4+2Mg2M

20、gCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是 。第一节 化学反应与能量的变化1C 2D 3D 4D 5A 6D 7B 8B 9AC 10D 11D 12B 13A 14B 15A16C（石墨，s）+ 2H2O(g) CO2(g) + 2H2 (g) H+113.4 kJ 3NO2(g) + 2H2O(g) 2HNO3(aq) + NO(g) H138kJ17（1）N2H4(l)+2H2O2(l) N2(g) +4H2O(g) H641.563 KJ/mol （2）408.8 （3）产物不会造成环境污染。18（1）环形玻璃搅拌棒 （2）减少实验过程中的热量损失 （3）偏小 （4）不相等；相等；因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1mol H2O所放出的热量，与酸碱的用量无关 （5）偏小19（1）代表旧化学键断裂吸收的能量 代表生成新键放出的能量 代表反应热（2）放热 2080 kJ/mol 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2（或CO2、N2）作用