高三化学能与热能人教实验版 知识精讲VIP

高三化学能与热能人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容： 化学能与热能1. 化学变化中的物质变化与能量变化2. 反应热3. 热化学方程式及其书写二. 复习重点：1. 理解化学反应中物质变化和能量变化的实质，学会从微观角度认识化学反应的反应热及焓变。2. 掌握热化学方程式及其书写，了解燃烧热及中和热的定义。3. 掌握盖斯定律及焓变的简单计算。三. 复习过程：化学反应伴随能量变化是化学反应的一大特征。我们可以利用化学能与热能及其它能量的相互转变为人类的生产、生活及科学研究服务。化学在能源的开发、利用及解决日益严重的全球能源危机中必将起越来越重要的作用（一）化学变化中的物质变化与能量变化1. 物质变化（化学反应）的实质：旧化学键的断裂和新化学键的生成。2. 能量变化的实质：破坏旧化学键需要吸收能量，形成新化学键需要放出能量，化学反应过程中，在发生物质变化的同时必然伴随着能量变化。（1）键能：拆开1mol化学键所需的能量叫键能，单位：kJ/mol。1molH2中含有1molHH，在25C，101kPa条件下，由H原子形成1molHH要放出436kJ的能量，而断开1molHH重新变为H原子要吸收的能量。（2）化学键键能的大小可粗略计算化学反应的热效应。化学反应的热效应H生成物的键能总和反应物的键能总和。（3）一个化学反应是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。3. 放热反应和吸热反应：化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应；化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应。放热反应吸热反应表现形式H0或H为“”H0或H为“+”能量变化生成物释放的总能量反应物吸收的总能量生成物释放的总能量反应物吸收的总能量键能变化生成物总键能反应物总键能生成物总键能反应物总键能联系键能越大，物质能量越低，越稳定，反之键能越小，物质能量越高，越不稳定。图示（1）常见的放热反应：所有的燃烧反应；酸碱中和反应；大多数的化合反应；金属与酸的反应；生石灰和水反应。（2）常见的吸热反应：晶体Ba（OH）28H2O与NH4Cl；大多数的分解反应；以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应；铵盐等盐类的水解反应。（3）反应时需要加热的反应并不一定是吸热反应。加热是反应开始需要的条件，当反应开始后可不加热。如：煤的燃烧。判断反应是放热还是吸热，由反应物与生成物总能量的差值决定。若一个反应的正反应过程放热，则其逆反应过程一定吸热。（二）反应热化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量（或换算成相应的热量）来表示，叫反应热。1、焓和焓变（1）焓：用于表示物质所具有的能量的这一固有性质的物理量，叫做焓。（2）焓变：化学反应过程中反应物总能量与生成物总能量的变化叫做反应的焓变。热化学研究表明，对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能（同时可能伴随着反应体系体积的改变），而没有转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的变化。表达为：QpHH（反应产物）H（反应物）其中：Qp表示在压强不变的条件下化学反应的反应热，H为反应产物的总焓与反应物的总焓之差，称为化学反应的焓变。2、反应热表示方法（1）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，HO。3、有关反应热的计算方法（1）根据键能：H=E（生成物的键能总和）E（反应物的键能总和）（2）根据盖斯定律：化学反应不管是一步完成还是几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体的反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同，这就是盖斯定律。盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行的很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接的把它们的反应热计算出来。4、燃烧热：25C、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叫做该物质的燃烧热，单位：kJ/mol或J/mol。（1）要在25C，101kPa下测出热量，因为温度、压强不定反应热的数值也不相同。（2）可燃物的物质的量为1mol。（3）可燃物完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量为标准。所谓完全燃烧，是指物质中下列元素完全转化成对应的物质：CCO2，HH2O，SSO2等。5、中和热：在稀溶液中，酸和碱发生反应时生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。（1）必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸和浓碱在相互稀释的时候会放热。（2）强酸和强碱的稀溶液反应才能保证中和热是57.3kJ/mol，而弱酸或弱碱在中和反应中电离吸收热量，其中和热小于57.3kJ/mol。（3）以1mol水为基准，所以在写化学方程式的时候应该以生成1mol水为标准来配平其余物质的化学计量数，即H2O的系数为1。（三）热化学方程式及其书写1. 概念：热化学方程式：能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。2. 意义：既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。3. 书写注意事项：（1）要注明反应物和生成物的聚集状态（若为同素异形体、要注明名称），因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关，即反应物的物质相同，状态不同，H也不同。要注明反应温度和压强。因为H的大小和反应的温度、压强有关，如不注明，即表示在101kPa和25C。（2）热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数。（3）相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其H也同等倍数的改变。（4）H的表示：在热化学方程式中H的“”“”一定要注明，“”代表吸热，“”代表放热。H的单位是：kJ/mol或J/mol。【典型例题】例1. 下列说法正确的是（ ）A. 物质发生化学变化都伴随着能量变化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分析：该题主要考查化学反应中能量变化的理解与应用。物质发生化学反应都伴随着能量变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化、核变化（如原子弹的爆炸）也都伴随着能量变化。在一个确定的化学反应中反应物的总能量（设为x）与生成物的总能量（设为y）之间的关系为：xy，化学反应为放热反应；x”或“” SiC_Si；SiCl4_SiO2（2）下图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。（3）工业上用的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4（g）2H2（g）Si（s）4HCl（g）该反应的反应热H_kJ/mol14. 把温度为13C，浓度为1.0mol/L的酸溶液和1.1mol/L的碱溶液各50mL混合溶液密度均为1g/mL，生成的溶液的比热容为c4.184J/（gC）轻轻搅动。测得酸碱混合液的温度变化数据如下：反应物起始温度t1/C终了温度t1/C中和热HClNaOH1319.8H1HClNH3H2O1319.3H2（1）试计算上述两组实验测出的中和热：H1 ；H2 。（2）实验中碱过量的目的是 。（3）两组实验结果差异的原因是 。15. 把煤作为燃料可通过下列两种途径： 途径：C（s）+O2（g）CO2（g） （ 放热Q1 kJ ）途径：先制水煤气C（s）+H2O（g） = CO（g）+H2（g） （吸热Q2 kJ）再燃烧水煤气试回答下列问题：（1）判断两种途径放热：途径放出的热量_（填“大于”、“等于”或“小于”）途径放出的热量。（2）Q1、Q2、Q3的数学关系式是_。（3）由于制取水煤气反应里，反应物所具有的总能量_生成物所具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要_能量才能转化为生成物，因此其反应条件为 。（4）简述煤通过途径作为燃料的意义： 。【试题答案】1. A 2. B 3. A 4. A5. B6. C7. CD 8. B 9. C10. C11. （1）14（2）CH4（g）2O2（g）CO2（g）2H2O（1）；H891kJ/mol（3）0.33 b5a/412. （1）P2O3 P2O5 2.75 3.55（2）（20XY）kJ/mol（3）4P（s）3O2（g）2P2O3（s）；H（20XY）kJ/mol13. （1） （2）（3）23614. （1）H156.9kJ/mol H252.7kJ/mol（2）碱过量是为了提高实验准确度，因NaOH溶液易吸收CO2而使Na