高二预习课程第一讲化学反应与能量变化学生版

预习课程化学反应与能量变化化学反应与能量变化化学之美人类第一个化学发现火的利用和掌握火能带来巨大灾难，也能带来光明和温暖，火可以驱走野兽，烧烤后的食物更加可口并可促进智力发展，减少疾病，延长寿命。人类的祖先正是从对火的惧怕之中，逐步认识和利用了火。 森林大火 火山爆发火的利用为实用化学工艺的出现铺平了道路。利用和控制了火，可以实现许多物质变化。古代化学采用的全部方法，如燃烧、锻烧、煮沸、蒸馏、升华、甚至溶解，都无不与用火直接或间接地有关。这些方法至今仍然是化学实验中常用。取火方法解决了，能源问题自然成了人类首先要解决的问题。人类最先使用的燃料主要是树枝、柴草，后来学会烧制木炭，并用来冶炼青铜。然而用木炭做燃料，达不到很高的温度，因此后来人类又认识利用了煤、石油和天然气。煤、石油和天然气并称为三大重要的天然能源。人们冬天时想吃得热一些，夏天时想喝得冷一些，于是发明了微波炉、冰箱等设备，但这些设备太大，不方便携带。现在就有了一拉就会热的食品，摇一摇就会冷的食品，非常方便，也非常有趣。 一拉热 摇摇冰你能解释上面两个商品的原理吗？课堂探究1吸放热反应上面我们提到的反应从能量变化上看是物质具有的化学能转化为热能，根据化学能与热能间的转化，我们会把化学反应分为放热反应和吸热反应，回顾前面学过的化学反应，放出热量的有哪些？那有哪些反应是吸收热量的呢？2为什么化学变化中会有吸放热现象？从微观角度分析首先我们先来了解键能在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量，叫做AB间共价键的键能。单位:kJmol-1以H2为例：H2 + 436kJ H + HH + H H2 + 436kJ思考：键能：键能越大，共价键越 ，含有该键的分子越 。试比较氯化氢与碘化氢的稳定性，解释原因。键键能kJ/mol键键能kJ/molH-H436C-H413Cl-Cl243O-H463Br-Br193N-H393I-I151H-Cl431C-C348H-I298化学键与化学变化中的能量变化实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出184.6kJ的热量。任何化学反应都伴随能量变化，这是由于在化学反应的过程中，当反应物分子的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，新的化学键形成时，要放出能量。1molH2断裂需要吸收436kJ/mol能量，1molCl2断裂需要243kJ/mol能量，生成1molHCl需要吸收431kJ/mol能量。（1）化学键断裂时需要吸收能量，吸收总能量为： （2）化学键形成时需要释放能量，释放总能量为： （3）反应中热量变化： ，表现为反应前后放出183kJ的能量3怎样描述这种化学反应间的能量变化？反应热与焓变的概念（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，通常叫做化学反应的热效应，一般也可称为反应热。一般用符号Q来表示，单位为kJmol1（2）焓变的概念定义：“焓”是用于描述物质所具有的能量的物理量，常用符号H表示。而“焓变”则是描述反应热的物理量，用符号H表示，符号是kJmol1。（3）反应热与焓变的关系H是化学反应在恒定压强下（即敞口容器中进行的化学反应）且不与外界进行电能，光能等其他能量交换时的反应热，即此时化学反应的反应热就是焓变。高中阶段二者通用，且用H表示反应热。对于放热反应，由于反应后放出热量而使得反应体系的能量降低。因此，规定放热反应的符号为“”，所以，上述反应的反应热：H184.6 kJ/mol。反之，对于吸热反应，由于反应通过加热、光照等吸收能量，而使反应体系的能量升高。因此规定吸热反应的H为“”。例如，1molC与1mol水蒸气起反应，生成1molCO和1molH2，需要吸收131.5kJ的热量，即该反应的反应热为H131.5 kJ/mol。综上所述，当H为“”或H0时，为放热反应；当H为“”或H0时，为吸热反应。反应热计算公式：H反应物的键能总和生成物的键能总和基础演练【例1】 下列化学反应属于吸热反应的有（ ）A盐酸与烧碱溶液反应BBa(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+10H2O+2NH3CC+CO22COD葡萄糖在人体内氧化分解【答案】B【例2】 下列说法正确的是（ ）A焓变是指1 mol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H0C在加热条件下发生的反应均为吸热反应D一个化学反应中，当反应物能量大于生成物能量时，反应放热，H为“-”【答案】D【例3】 已知键的键能为。下列有关键能的叙述正确的是（ ）A要拆开键需吸收能量B要形成键需吸收能量C要拆开键需放出能量D要形成键需放出能量【答案】AD【例4】 下列说法正确的是（ ）A物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热B化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化C化学反应过程中放出或吸收的热量，都是物质本身所具有的能量变化的表现D化学反应总是放出热量【答案】B【例5】 已知：分子中化学键断开时需要吸收的能量；分子中化学键断开时需要吸收的能量；由原子和原子形成分子时释放的能量。下列叙述正确的是（ ）A氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是B氢气和氯气反应生成氯化氢气体，反应的C氢气和氯气反应生成氯化氢气体，反应的D氢气和氯气反应生成氯化氢气体，反应的【解析】本题主要考查化学反应中的能量变化情况。书写热化学方程式时除标明反应物的聚集状态外，还必须标明与化学计量数相对应的热量变化值，A不正确；由已知条件知生成2molHCl气体时的反应物的总键能为436kJ+243kJ=679kJ，而2molHCl的键能为2431kJ=862kJ，所以生成2molHCl的反应过程中放出的热量为H=679kJmol1-862kJmol1=-183kJmol1。【答案】C【例6】 已知1mol N2（气态）与适量H2（气态）反应，生成NH3（气态），放出92kJ的热量，且形成1mol NH键时放出391kJ的热量，完全断裂1mol HH键吸收436kJ的热量，则1mol N2断键时吸收热量的（ ）A946 kJB135 kJC1130 kJD780 kJ【答案】A课堂探究放热反应与吸热反应的比较 类型 比较 放热反应吸热反应定义形成原因与化学键强弱的关系表示方法图示实例H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)H = -184.6 kJmol-1C(s) + H2O(g) = CO(g) +H2(g)H = +131.3 kJmol-1化学反应的反应热H =生成物的总能量反应物的总能量探究整个反应过程中的能量变化 （1） （2）观察以上两图可以得出什么结论？Ea是什么？观察下图用自己的语言表述催化剂在反应中的作用： 基础演练【例7】 下列说法中正确的是（ ）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【解析】物质发生化学反应一定伴有能量变化，伴有能量变化的反应不一定都是化学变化，物质发生物理变化、核变化（如原子弹的爆炸）也都伴有能量变化。在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量不相等，化学反应一定伴有能量变化。【答案】AC【例8】 对下列化学反应热现象，说法不正确的是（ ）放热反应发生时不必加热化学反应一定有能量变化吸热反应需要加热后才能发生化学反应热效应数值与参与反应的物质多少有关A B C D【解析】放热反应不一定不需要加热；化学反应一定有能量变化；一些吸热反应不需要加热也能发生例如 Ba(OH)2与NH4Cl的反应，不需要加热就能发生。【答案】C【例9】 对下列化学反应热现象，不正确的说法是（）A放热的反应发生时不必加热B化学反应一定有能量变化C化学反应一般地说，吸热反应需要加热后才能发生D化学反应热效应数值与反应物质多少有关【解析】A错。在放热反应中有一些需加热以提供必需的能量来引发反应，如煤的燃烧。C错在有些吸热反应并不需要加热，如Ba(OH)2晶体与NH4Cl的反应，HAc的电离等吸热过程，均不需要加热。【答案】AC【例10】 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吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生反应【解析】此类题可举例证明。A煤的燃烧需要加热才能发生，但，煤燃烧放热。B也可用A的例子说明。C当反应物的总能量生成物的总能量时，反应放热；反之吸热。D吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生反应【答案】CD【例11】 下列说法中正确的是A伴有能量变化的物质变化都是化学变化B放热反应在常温下一定很容易发生C吸热反应只有在点燃条件下才能发生D反应是吸热还是放热是由反应物和生成物所具有的总能量的相对大小而决定的【答案】D【例12】 已知：H2(g)+ O2(g)=H2O(g), 反应过程中 能量变化如图。问：（1）a、b、c分别代表什么意义？a b c (2)该反应是放热还是吸热？ H大于0还是小于0？ 【例13】 2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)的H= -99kJmol-1。请回答下列问题：（1）图中A、C分别表示 、 ，E的大小对该反应的反应热 （填“有”或“无”）影响。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点 （填“升高”还是“降低”），H (填“变大”、“变小”或“不变”)，理由是 （2）图中H= kJmol-1；知识导图1.化学反应中除了物质的变化还伴随着_的变化，因此化学反应还可以分为_反应和_反应。2.当化学反应在一定的_下进行时，反应所_或_的热量称为在此温度下的_。3.“焓”是用来描述物质所具有的_的物理量，其符号为_，可用它的变化来描述与_有关的能量变化。在反应中反应体系_时，所发生的反应的反应热称为_。4.若H0时，_物所具有的能量大于_物所具有的能量（即体系的能量_），反应为_反应；反之，若H0时，_物所具有的能量小于_物所具有的能量（即体系的能量_），反应为_反应。即：反应中物质所具有的焓（能量）增加，焓的变化就为正值，反应就从外界吸收热量；反之，反应就向外界放出热量。化学反应与热量吸热反应与放热反应的判断方法反应热的实质吸热反应与放热反应的判断方法反应物和生成物具有总能量的相对大小反应物与生成物的相对稳定性H的值是大于零还是小于零根据化学平衡移动原理判断（复习）反应物与生成物能量的高低反应热等于反应物的键能总和与生成物键能总和的差。反应后体系温度的变化课后练习【练习1】 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（如右图所示），与白磷分子相似。已知断裂1molN-N键吸收193kJ热量，断裂1molNN三键吸收941kJ热量，则（ ）AN4的熔点比P4高 B1molN4气体转化为N2时要吸收748kJ能量CN4是N2的同系物 D1molN4气体转化为N2时要放出724kJ能量【答案】D【练习2】 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：P-P akJmol1、P-O b kJmol1、P=O c kJmol1、O=O d kJmol1根据下图所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+5d-4c-12b)kJmol1B(4c+12b-6a-5d)kJmol1C(4c+12b-4a-5d)kJmol1D(4c+5d-4c-12b)kJmol1【解析】化学键断裂吸收的能量为(6a+5d)kJ，化学键生成放出的能量为(12b+4c)kJ。【答案】A【练习3】 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程，化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）的能量。现提供以下化学键的键能（kJmol1）Si-O:460、Si-Si:175、O-O:498，则反应：Si + O2SiO2的反应热H为 A992 kJmol1B247 kJmol1C236 kJmol1D+236 kJmol1【答案】A【练习4】 下列说法错误的是 （ ）A需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B放热的反应在常温下一定很容易发生C反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D吸热反应在一定的条件下也能发生【答案