第一章化学反应与能量(学生

1、张家口市第四中学2013级高二化学学案选修4第一章化学反应与能量编写人：郝 军 审 定：化学组班 级：_姓 名：_2014-7-15第一章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量的变化学习目标：1.能举例说明化学能与热能的相互转化，了解反应热的概念。2.知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。学习重点、难点：化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。探究建议：查阅资料、交流探究。课时划分：一课时。学习过程：一、反应热 焓变： 。1、符号： 。2、单位： 。3、可直接测量，测量仪器叫 。4、研究对象： 。5、反应热表示方法：规定：放热反应： ； 吸热反应： 。6、反应热分为多种： 。7、反应热产生的

2、原因：从反应物中旧键断裂、生成物中新键形成角度理解反应热。任何化学反应都有反应热，这是由于反应物中旧化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用而 ；当原子重新组成生成物、新化学键形成时，又要 。新化学键形成时所释放的总能量大于反应物中旧化学键断裂时所吸收的总能量时反应 ；反之 。例如：H2(g)Cl2(g) = 2HCl(g)，实验测得 lmol H2与 lmol Cl2反应生成 2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，从微观角度解释如下： 化学键断裂时吸收总能量为： ， 化学键形成时释放总能量为： ， 反应热的计算：H = 因此，H= 从反应物所具有的总能量和生成物所具有的总能量角度理解

3、反应热。 如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应为 ，H ；如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应为 ，H 。因此，H= 练习：例 1：1molC与1molH2O(g)反应失成lmol CO(g)和1mol H2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为H= kJ/mol。例 2：拆开 lmol HH键、lmol NH键、lmolNN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946 kJ，则1mol N2生成NH3的反应热为，1mol H2生成NH3的反应热为。二、热化学方程式1定义： 。 例：H2(g)I2(g) 2HI(g)；H=14.9 kJ/

4、mol 热化学方程式不仅表明了 ，也表明了 。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。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“”。 (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。 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。物质的聚集

5、状态用英文词头表示，如“ s”代表固体(solid)、“l”代表液体(liquid)、“g”代表气体(gas)、“aq”表示水溶液(Aqueous solution)等。(3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数而表示物质的量，因此它可以是整数也可以是分数。对于相同的反应，当化学计量数不同时，其H也不同。 例如：H2(g)+C12(g) = 2HCl(g)；H=-184.6 kJ/mol H2(g)+ Cl2(g) = HCl(g)；H92.3 kJ/mol3热化学方程式的含义：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。例：H2(g)O2(g) = H

6、2O(g)；H=-241.8 kJ/mol，表示 。H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol，表示 。4热化学方程式的应用例1 已知在25，101kPa下，1g (辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出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例2 0.3mol的气态高能燃料乙硼烷()在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学方程式为_又已知：；H+44kJ则11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热

7、量是_kJ三、中和热1、概念： 。2、强酸、强碱中和热的表示： 。3、注意： 这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c（H）1mol/L，碱溶液中的c（OH）1mol/L。这是因浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。强酸与强碱的中和反应其实质是 （即与酸、碱的种类无关），通过许多次实验测定，1molH和1molOH反应生成1molH2O时，放出热量57.3kJ。其热化学方程式为： 。 因为中和热是以 为基准，所以表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，酸、碱或盐的化学计量数可以为分数。强酸与强碱中和热为 ，弱酸与弱碱中和时因为 ，所以它们参加中和反应时的中和热 。4、中和热的测定实验（见课本

8、） 注意事项（1）为了保证50mL0.50mol.L-1盐酸完全被氢氧化钠溶液中和，采用50mL 0.55mol.L-1NaOH溶液，使碱稍稍过量。（2）实验过程中一定要隔热保温，减少误差。（3）必须使用稀的强酸与稀的强碱反应。经典习题试回答下列中和热测定的有关问题：（1）实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑料、泡沫板、环形玻璃搅拌棒、0.5mol/L HCl（aq）和0.55mol/L NaOH（aq），尚缺少的实验用品是 。（2）实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？答 。原因 。（3）实验时所用盐酸及NaOH溶液的体积均为50mL，各溶液密度均为1g/cm3,生成溶液的比热

9、c=4.18J/(g.),实验起始温度为t1，终止温度为t2。试推断中和热的计算式：H 。第二节 燃烧热 能源学习目标：1.了解燃烧热概念，并能进行简单的计算。2.知道化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。3.通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。学习重点、难点：燃烧热概念及相关计算。探究建议：调查与交流：家庭使用的煤气、液化石油气、煤炉等的热能利用效率，提出提高能源利用率的合理化建议。查阅资料：人类社会所面临的能源危机以及未来新型能源。讨论：太阳能储存和利用的多种途径。查阅资料并交流：“化学

10、暖炉”、“热敷袋”、的构造和发热原理。讨论：选择燃料的依据。查阅资料并交流：火箭推进剂的主要成分和燃烧热。课时划分：一课时。学习过程：一、燃烧热 1燃烧热定义： 叫做该物质的燃烧热，单位为 。(1)可燃物以lmol作为标准进行测量。(2)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。(3)燃烧热通常是利用仪器由实验测得。(4)表示燃烧热时的热化学方程式可燃物的计量系数为1，其它物质的计量系数常以分数表示。例：H2(g)十O2 (g)H2O(l)；H=-285.8kJ/mol表1-1 一些物

11、质的燃烧热思考与交流应根据什么标准来选择燃料？答案：根据 考虑。表中较理想的燃料是： 。2研究物质燃烧热的意义了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。3有关燃烧热的计算例：10 g硫磺在 O2中完全燃烧生成气态SO2，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 。二、能源能源就是 ，它包括 。我国目前使用的主要能源是 ，它们的蕴藏量 ，而且 ，最终 。解决的办法是 。我国能源状况 讨论1：有人说我国已探明的煤和石油储量已足以使用好几百年，我们根本不必要节约能源。请发表自己的见解。权威部门的最新测算显示，我国能源利

12、用率为33，与世界先进水平相差10个百分点。我国能源的利用率却很低，矿产资源利用率为一。例如，年我国美元耗煤标吨，是日本的倍，德、意、法的倍，美国的倍，印度的倍，世界平均水平的倍。如此巨大的资源、能源消耗，不仅造成了极大的浪费，而且也成为环境污染的主要来源。讨论2： 新能源的要求与探索要求：产生能量高、经济、污染少。 新能源有：太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能。调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生

13、性能源，对环境没有污染或污染少。新能源介绍：太阳能：太阳是一颗不断发光发热的恒星，其能源可以说是取之不尽用之不竭的。请看这样一个数字，地表每秒钟接受的太阳能相当于燃烧550万吨煤炭时的能量，是太阳给与了地球上生命活动所需的能量，形成了自然界中复杂的阴晴雨雪等天气现象，塑造了不同地区的地表景观请大家联系自己的生活实际想一想，我们日常是怎样利用太阳能的？利用太阳能的另外一个优点是对环境无污染，但我们也应该看到太阳能在利用时的不足之处，即非常分散，必须制造出一些装置来收集太阳能。氢能：氢能是一种理想的、极有前途的二次能源。氢能有许多优点：氢的原料是水，资源不受限制；氢燃烧时反应速率快，发热值大；更突

14、出的优点是氢燃烧的产物是水，不会污染环境，是最干净的燃料。另外，氢能的应用范围广，适应性强。液态氢已被用作人造卫星和宇宙飞船中的能源。1980年我国研制成功了第一辆氢能汽车。1985年原苏联也利用Ti、Fe、V合金氢化物进行了用氢气和汽油作为混合燃料的汽车的试验，若在汽油中加入质量分数约为4的氢气，则可节油40，废气中的CO也可减少90。预计不久的将来，氢能不仅可以广泛地作为汽车、飞机、轮船、火车等的动力，而且可以成为工业和生活中的重要能源。地热能：地热能约为全球煤热能的1.7亿倍。地热资源有两种：一种是地下蒸汽或地热水（温泉）；另一种是地下干热岩体的热能。利用地热能发电，在工业上可用于加热、

15、干燥、制冷与冷藏、脱水加工、淡化海水和提取化学元素等；在医疗卫生方面，温泉水可以医治皮肤和关节等的疾病，许多国家都有供沐浴医疗用的温泉。风能：同太阳能相似，风能也早已被人们熟悉和利用，随着新能源时代的到来，风能变得越来越具有魅力。早期人们只是简单地把风能通过一定的装置转换成机械能，如风帆助航。近代人们则将风能应用到了发电、供暖、通讯、灌溉、制冷以及海水淡化等领域，例如丹麦约有600个中心通讯站用风机供电，这样既可节煤、油、气，又可以清洁环境；美国、日本等国正在积极研制风帆货船，以使古老的帆船获得新生。今后大家一定要注意了，再提到风车可能就不再只是荷兰的专利了。风能利用也受到一定条件的限制，应选

16、择在经常刮风的地区。课堂练习：1下列关于反应热的表述正确的是 A当H0时，表示该反应为吸热反应B由C(s)0.5O2(g)= CO(g)的反应热为110.5kJmol1，可知碳的燃烧热为110.5 kJ/molC反应热的大小与反应物所具有的能量和生成物所具有的能量无关Dl molNaOH分别和l molCH3COOH、1molHNO3反应放出的热量：CH3COOHHNO32已知下列两个热化学方程式；H2(g)+O2(g)=H2O(1)； H=285.8kJ/molC3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(1)； H=2220.0kJ/mol （1）实验测得H2和C3H8的混合气体

17、共5mol，完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是 。 （2）已知：H2O(1)=H2O(g)；H=+44.0kJ/mol，写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式 。3把煤作为燃料可以通过下列两种途径：途径I： 途径II：先制水煤气：，再燃烧水煤气：试回答下列问题：（1）判断两种途径放热：途径I放出的热量_（填“大于”、“等于”、“小于”）途径II放出的热量。（2）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，反应物应需要_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I

18、I作为燃料的意义。第三节 化学反应热计算学习目标:1. 巩固化学反应热效应与反应的焓变之间的关系2.能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。学习重点、难点：用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。学习方法：比喻、交流、练习。课时划分：两课时学习过程：第一课时一、盖斯定律1840年，盖斯（GHHess，俄国化学家）从大量的实验事实中总结出一条规律：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，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之和与该反应一步完成时的反应热是相同的，这就是盖斯

19、定律。 山的高度与上山途径无关1、 盖斯定律： 。2、盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义例：对于反应：C（s）+ O2（g）=CO（g）因为C燃烧时不可能完全生成CO，总有一部分CO2生成，因此这个反应的H无法直接测得，请同学们自己根据盖斯定律设计一个方案计算该反应的H。练习：1、已知：H2（g）+O2（g）=H2O（g）；H1241.8kJ/molH2O(g)H2O(l)；H244.0kJ/mol 通过计算求的氢气的燃烧热。2、已知：(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)；H1=-890.3kJmol-1 (2)C(石墨)+O2(g)CO2(g)；H2=-3935

20、kJmol-1 (3)H2（g）+O2（g）=H2O（l）；H3=-285.8kJmol-1 求：C(石墨)+2H2(g)CH4(g)；H4 =？3、已知下列反应的反应热:（1）CH3COOH（l）+2O2=2CO2（g）+2H2O（l）；H1870.3kJ/mol（2）C（s）O2（g） =CO2（g）；H2=3935 kJmol（3）H2（g）+O2（g）=H2O（l）；H3285.8kJ/mol试计算下列反应的反应热：2C（s）+2H2（g）O2（g） = CH3COOH（l）；H=？4、已知下列热化学方程式：；H25kJ/mol；H47kJ/mol；H+19kJ/mol写出FeO(s)

21、与CO反应生成Fe(s)和的热化学方程式：_5、物质的生成热可定义为由稳定单质生成1 mol物质所放出的热量，如二氧化碳气体的生成热就是的反应热已知下列几种物质的生成热：葡萄糖(C6H12O6)：1259kJ/mol H2O (1)：285.8kJ/mol CO2：393.5kJ/mol试计算1kg葡萄糖在人体内完全氧化生成二氧化碳气体和液态水，最多可提供的能量6、 某次发射卫星火箭用N2H4(肼)作燃料， NO2作助燃剂，反应生成N2和液态H2O资料显示：；H+67.2kJ/mol ；H534kJ/mol 则火箭燃烧1molN2H4时所放出的热量为_二课时 二、反应热计算例1、25、101K

22、pa，将1.0g钠与足量氯气反应,生成氯化钠晶体,并放出17.87kJ热量,求生成1moL氯化钠的反应热?例2、乙醇的燃烧热: H1366.8kJ/mol,在25、101Kpa,1kg乙醇充分燃烧放出多少热量?例3、 在 101 kPa时，1mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出 890 kJ的热量，CH4 的燃烧热为多少？ 1000 L CH4（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？例4、 葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为：C6H12O6(s)6O2(g) 6CO2(g)6H2O(l)； H=2 800 kJmol葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算 100g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。 课堂练习：11 g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收10.94 kJ的热量，相应的热化学方程式为 ( )AC+H2O=CO