第一节 化学反应与能量变化讲义.doc

第一章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化一、反应热 焓变1、定义：恒压条件下，反应的热效应等于焓变2、符号：H3、单位：kJ/mol或kJmol-14、反应热表示方法：H为“”或H0时为吸热反应；H为“一”或H0时为放热反应。5、H计算的三种表达式：(1) H = 化学键断裂所吸收的总能量化学键生成所释放的总能量 (2) H = 生成的总能量 反应物的总能量(3) H = 反应物的键能之和 生成物的键能之和从化学键的角度看化学反应包含两个过程：旧的化学键断裂和新的化学键形成。断裂化学键需要吸收能量，形成化学键要释放出能量，断开化学键吸收的能量和形成化学键释放的能量通常不相等；2、反应物和生成物的总能量通常不相等，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学能转化为其他形式的能量释放出来，当反应物的总能量小于生成物的总能量时，化学反应将其他形式的能量转化为化学能储存起来，所以化学反应过程中总会伴随着能量的变化。化学键形成的时候放出能量，断裂的时候吸收能量；我们对反应研究的对象是反应的反应物和生成物，我们把它们称为反应体系，而把除它们之外的物质称为环境，我们把反应体系在化学反应过程中所释放或吸收的能量，用热量（或换算成相应的热量）来表述，叫做反应热，又称作为“焓变”，用符号“H”表示，单位常采用kJ/mol或kJmol1当生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时，反应为放热反应，使反应本身能量降低，规定放热反应H为“一”，所以H为“一”或H0时为放热反应，当生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量时，反应是吸热反应，通过加热、光照等方法吸收能量，使反应本身能量升高，规定H为“”，所以H为“”或H0时为吸热反应。4、反应热表示方法： H为“”或H0时为吸热反应；H为“一”或H0时为放热反应。二、热化学方程式(thermochemical equation)1定义：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式。 例：H2(g)I2(g) 2HI(g)；H=14.9 kJ/mol投影例：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。2书写热化学方程式的注意事项：注意以下几点： (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。讲但中学化学中所用的H的数据，一般都是在101 kPa和 25时的数据，因此可不特别注明。但需注明H的“”与“”。热化学方程式一般不要求写条件投影例如：H2(g)O2(g) = H2O(g)；H=-241.8 kJ/mol H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol讲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“”、“”。(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。投影例如：H2(g)+C12(g) = 2HCl(g)；H=-184.6 kJ/mol H2(g)+ Cl2(g) = HCl(g)；H92.3 kJ/mol第二节 化学反应与能量变化中和热测定实验中和热是以生成1 mol H2O所放出的热量来测定的，因此书写它们的热化学方程式时，应以生成1 mol水为标准来配平其余物质的化学计量数，KOH(aq)+ 1/2H2SO4(aq)= 1/2K2SO4(aq)+H2O(l)；H=573 kJ/mol当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时，都有： H+(aq) + OH- (aq) = H2O(l)；H =-57.3kJ/mol 实验目的测定强酸、强碱反应的中和热。 实验用品大烧杯（500 mL）、小烧杯（100 mL）、温度计、量筒（50 mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。 0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液。 实验原理Q=mct? Q:中和反应放出的热量。 m：反应混合液的质量。 c：反应混合液的比热容。 t：反应前后溶液温度的差值。（m的质量为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c需要查阅，t可用温度计测出反应前后的温度相减得到。酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量可通过量出它们的体积，再乘以它们的密度得到） 因此，上述计算Q的式子可表示为 Q=（V酸酸+V碱碱）c（t2t1）? 中和热测定实验中的几个为什么(1)教材有注“为了保证0.50molL的盐酸完全被中和，采用0.55molLNaOH溶液，使碱稍稍过量”，那可不可以用0.50molLNaOH与0.55molLHCl，让酸稍稍过量呢? (2)为了确保NaOH稍稍过量，可不可以取体积稍稍过的0.50molLNaOH溶液呢? （3）烧杯间填满碎泡沫的作用防止热量散失 为什么采用环形玻璃棒搅拌混合液，可不可以用普通玻璃棒?能不能用振荡的方法混匀溶液? 环形玻璃棒的优点在于:上下移动搅拌的面积大、范围广(切不可把环形玻璃棒移出混合液的液面!)，混合均匀，普通玻璃棒显然不具有这种优点。 第三节 化学反应热的计算一、盖斯定律1、盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热相同。换句话说,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。 2、通过盖斯定律可以计算出一些不能直接测量的反应的反应热。【讲解】2.盖斯定律直观化HH1+H23、盖斯定律的应用 （1）写出目标方程式确定“过渡物质” (要消去的物质) （2）然后用消元法逐一消去“过渡物质”，导出“四则运算式”。 【例1】已知 CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ; H1= 283.0 kJ/mol H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ; H2= 285.8 kJ/mol C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3H2O(l); H3=-1370 kJ/mol试计算: 2CO(g) 4 H2(g) = H2O(l) C2H5OH (l) 的H【解】：2 + 4 - = HH12 H24 H3283.22 285.84 1370 339.2 kJ/mol【练习】已知25、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为： C(石墨，s)+O2(g)= CO2(g) H1=-393.5kJ/molC(金刚石，s)+O2(g)= CO2(g) H2=-395.0kJ/mol据此判断，下列说法正确的是（ ） A. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B. 由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高; C. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D. 由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高【板书】二、反应热的计算 利用反应热的概念、盖斯定律、热化学方程式进行有关反应热的计算:常见题型：题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写题型二：燃烧热、中和热的判断、求算及测量具体内容：1. 已知一定量的物质参加反应放出的热量，写出其热化学反应方程式。2、有关反应热的计算:（1）盖斯定律及其应用 （2） 根据一定量的物质参加反应放出的热量（或根据已知的热化学方程式），进行有关反应热的计算或比较大小。 (3)利用键能计算反应热【阅读】让学生自己阅读教材例1和例2从中反思有关反应热计算的方法、思路和具体步骤。【练习】1、已知：C(s)+O2(g) = CO2(g) H-393.5 kJ/mol H2(g)+1/2O2(g) = H2O (l) H241.8kJ/mol欲得到相同的热量，需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为 ( ) A. 2:3.25 B. 12:3.25 C. 1:1 D. 393.5:241.82、1mol气态钠离子和1mol气态氯离子结合生成1mol氯化钠晶体所释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。(1)下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶体的晶格能的是 A. Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s) H B. Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s) H1C.Na(s)=Na(g) H2 D. Na(g)-e-=Na+(g) H3E.1/2 Cl2(g)= Cl(g) H4 F. Cl(g)+ e-= Cl-(g) H5(2)写出H与H1、H2、H3、H4、H5之间的关系式 第三节 燃烧热 能源一、燃烧热1定义：在 101 kPa时，lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。2研究物质燃烧热的意义3有关燃烧热的计算二、能源1、定义：能源就是能提供能量的资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。2、新能源：太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。3、新能源介绍：(1) 太阳能 (2) 氢能 (3) 地热能 (4) 风能注意：(1) 在101 kPa时，生成稳定的氧化物。 如C完全燃烧应生成CO2(g)，而生成CO(g)属于不完全燃烧。又如H2燃烧生成液态 H2O，而不是气态水蒸气。S对应的是SO2等。(2) 燃烧热通常是由实验测得的。(3) 可燃物以lmol作为标准进行测量。(4) 书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1 mol 纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数，热化学方程式常以分数表示。例：H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol有关燃烧热的计算点击试题例1、10 g硫磺在 O2中完全燃烧生成气态地，放出的热量能使 500 g H2O温度由18升至62.4，则硫磺的燃烧热为 ，热化学方程式为 。10 g硫磺燃烧共放出热量为： Q = mC(t2t2)500 g 4.18 103kJ/(gC)(62.418)C = 92.8 kJ，则lmol(32g)硫磺燃烧放热为=-297 kJ/mol，硫磺的燃烧热为297 kJ/mol，热化学方程式为：S(s) + O2(g) = SO2(g)；H=-297 kJ/mol 二、能源1、定义：能源就是能提供能量的资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。板书2、新能源：太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。随堂练习