选修四11化学反应与能量变化

1、第一节第一节 化学反应与能量的变化化学反应与能量的变化 第二节第二节 燃烧热、能源燃烧热、能源第三节第三节 化学反应热的计算化学反应热的计算1、化学反应过程中不仅有、化学反应过程中不仅有物质的变化物质的变化，同时还伴，同时还伴 随有随有能量的变化能量的变化，化学反应中能量的变化（，化学反应中能量的变化（吸吸 收能量收能量或或释放能量释放能量）可以以）可以以热能热能、电能电能、光能光能 及及其它形式的能量其它形式的能量表现出来。表现出来。【知识回顾知识回顾】 2、当能量变化以、当能量变化以热能热能的形式表现时，化学反应可的形式表现时，化学反应可 以分为以分为放热反应放热反应与与吸热反应吸热反应。

2、所有的所有的燃烧燃烧反应反应; ; 所有的酸碱所有的酸碱中和中和反应反应 ; ;大多数大多数化合化合反应反应 ; ;活泼金属跟水或酸活泼金属跟水或酸的置换反应的置换反应. .常见常见放热放热反应反应大多数大多数分解分解反应反应; ;Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O O 与与NHNH4 4ClCl的反应的反应; ;以以C C、H H2 2、COCO为还原剂的氧化还原反应为还原剂的氧化还原反应; ;盐的水解和弱电解质的电离盐的水解和弱电解质的电离. .常见常见吸热吸热反应反应 3、判断一个化学反应为、判断一个化学反应为放热反应放热反应还是还是吸热反应吸热反应的的 方法：方法：宏观：从

3、宏观：从能量守恒能量守恒的角度入手；的角度入手；微观：从微观：从化学反应的实质化学反应的实质入手。入手。（1 1）宏观：）宏观：( (能量守恒能量守恒）能能量量反应过程反应过程反应过程反应过程反应物反应物生成物生成物能能量量放热放热反应反应吸热吸热反应反应反应物反应物生成物生成物 E反反 E生生 放热反应放热反应 （ E反反 = E生生+Q放放） E反反 E生生 吸热反应吸热反应 （ E生生 = E反反+Q吸吸）（2 2）微观：（）微观：（化学反应的实质化学反应的实质） Q Q1 1 Q Q Q2 2，吸热反应，吸热反应。H2 + Cl2 = 2HClHH Cl ClHCl点燃点燃2 H 2

4、Cl Cl 2 H 1 1、下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（、下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（ ） A A碳酸钙受热分解碳酸钙受热分解 B B乙醇燃烧乙醇燃烧 C C铝粉与氧化铁粉末反应铝粉与氧化铁粉末反应 D D氧化钙溶于水氧化钙溶于水A A2 2、下列说法正确的是、下列说法正确的是 ( ( ) ) A A吸热反应一定需要加热才能发生；吸热反应一定需要加热才能发生； B B放热反应是不需要加热就能进行的反应；放热反应是不需要加热就能进行的反应； C 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；量

5、的相对大小； D DNHNH4 4NONO3 3固体溶于水会吸收热量，是吸热反应。固体溶于水会吸收热量，是吸热反应。C C3 3从如图所示的某气体反应的能量变化分析，以下判断从如图所示的某气体反应的能量变化分析，以下判断 错误的是错误的是 ( ( ) )A A这是一个放热反应这是一个放热反应B B该反应可能需要加热该反应可能需要加热C C生成物的总能量低于反应物的总能量生成物的总能量低于反应物的总能量D D反应物比生成物更稳定反应物比生成物更稳定D D4 4、已知反应、已知反应C(C(石墨石墨) C() C(金刚石金刚石) )是吸热反应是吸热反应, ,由此可知（由此可知（ ） A A、石墨比金

6、刚石更稳定、石墨比金刚石更稳定 B B、金刚石和石墨可以相互转化、金刚石和石墨可以相互转化 C C、金刚石比石墨稳定、金刚石比石墨稳定 D D、金刚石和石墨不能相互转化、金刚石和石墨不能相互转化ABAB5 5、如何用最简单的方法区分以下白色固体：、如何用最简单的方法区分以下白色固体：NaOHNaOH、NHNH4 4NONO3 3、NaClNaCl? ? 拓展拓展发现发现 1 1、反应热反应热：在一定的温度下进行的化学：在一定的温度下进行的化学反应所释放或吸反应所释放或吸 收的热量收的热量称为该反应在此温度下的称为该反应在此温度下的热效应热效应， 简称为反应热，单位：简称为反应热，单位： kJ/

7、mol2 2、焓焓 变变：“焓焓”（H H） 是与物质是与物质内能内能有关的有关的物理量物理量，生，生 成物与反应物的成物与反应物的焓值差焓值差HH称为称为“焓变焓变”，数，数 值上等于某反应在值上等于某反应在恒压恒压条件下的条件下的反应热反应热。 可表示为：可表示为： H = HH = H生生 - H- H反反规定：规定：当当H为为“”（ H0）时，为）时，为吸热吸热反应。反应。注意注意：单位中的每：单位中的每molmol是与整个反应对应的，即反应是与整个反应对应的，即反应 热表示热表示每每molmol反应反应放出或吸收的热量。放出或吸收的热量。总结与归纳总结与归纳：计算反应热的两种方法？：

8、计算反应热的两种方法？H = Q(反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量) Q(生成物分子化学键形成时所释放的总能量生成物分子化学键形成时所释放的总能量)H= E(生成物总能量生成物总能量) E(反应物总反应物总能量能量)微观微观:宏观宏观:思考与交流思考与交流：放热反应中，体系能量如何变化，环境能量：放热反应中，体系能量如何变化，环境能量 如何变化？如何变化？H =H =（4364362 + 4962 + 496） - 463 - 4634 4 = -484kJ/mol = -484kJ/mol1 1、 已知拆开已知拆开1mol H1mol H2 2中的化学

9、键要吸收中的化学键要吸收436 kJ436 kJ的能量，的能量，拆开拆开1mol O1mol O2 2中的化学键要吸收中的化学键要吸收496 kJ496 kJ的能量，形成水分的能量，形成水分子中的子中的1mol HO1mol HO键要放出键要放出463 kJ463 kJ的能量，试说明的能量，试说明 2H2H2 2+ + O O2 2 = 2H = 2H2 2O O中的能量变化。中的能量变化。2、1molC与与1molH2O(g)反应生成反应生成lmol CO(g)和和1mol H2(g)，需要吸收需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热的热量，该反应的反应热 H = _ kJ/mol。13

10、1.53、HH键、键、NH键、键、NN键的键能分别是键的键能分别是436kJ/mol、391kJ/mol、946kJ/mol，则，则1mol N2生成生成NH3的反应热的反应热为为 ， 1mol H2生成生成NH3的反应热为的反应热为 。 92KJ/mol30.7KJ/mol4364363 + 946 - 3913 + 946 - 3916= -92KJ/mol6= -92KJ/mol-92KJ/mol-92KJ/mol3= -30.7KJ/mol3= -30.7KJ/mol思考：思考：任何一个化学反应都包括任何一个化学反应都包括物质的变化物质的变化和和能量的变化能量的变化。那么，有没有一种表

11、达式能把这两种变化都表示出来呢？那么，有没有一种表达式能把这两种变化都表示出来呢？H2 + I2 = 2HI只表示只表示物质变化物质变化【例例1】 在在200、101kPa时，时，1 mol H2与碘蒸气作用生与碘蒸气作用生成成HI的反应，科学文献上表示为：的反应，科学文献上表示为：H = H2(g) + I2 (g) = 2HI(g)200101kPa14.9 kJ/mol二、热化学方程式二、热化学方程式1 1、定义：、定义：表示参加反应表示参加反应物质的量物质的量和和反应热反应热的关系的化学方程式的关系的化学方程式.表示表示1mol气态气态H2与与1mol气态碘完全反应，气态碘完全反应，生

12、成生成2mol气态气态HI时，放出时，放出14.9kJ的热量。的热量。H = H2(g) + I2 (g) = 2HI(g)200101kPa14.9 kJ/mol热化学方程式包含热化学方程式包含物质变化物质变化和和能量变化能量变化两个部分；两个部分；2、书写要点：、书写要点： H2 (g) + O2(g) = H2O(g)； H= 241.8 kJ/mol21 H2 (g) + O2(g) = H2O(l)； H= 285.8 kJ/mol21 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l)； H= 571.6 kJ/mol 2H2O(l) = 2H2 (g) + O2(g) ； H=

13、+ 571.6 kJ/mol 一般应注明反应的一般应注明反应的温度、压强温度、压强；（250C ，101kPa时时 不注明）不注明）H与实验的与实验的条件条件、物质的、物质的状态状态有关！有关！ 一定标明各物质的一定标明各物质的状态（状态（s、l、g、aq） ； H只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程只放右边，以空格与标有物质状态的化学方程式隔开式隔开(数值及单位数值及单位) 放热：放热： H 0； 系数系数仅仅表示仅仅表示物质的量物质的量，不表示分子或原子个数；，不表示分子或原子个数； 故系数可以是故系数可以是整数、分数、小数整数、分数、小数； H的值与系数相匹配。的值与系数相匹配。系数

14、加倍，系数加倍，H值也加倍。值也加倍。正逆反应的正逆反应的H绝对值相等，符号相反。绝对值相等，符号相反。小结：小结：一方程、二状态、三焓变（正负号、数值、单位）一方程、二状态、三焓变（正负号、数值、单位）例例1：当：当1mol气态气态H2与与1mol气态气态Cl2反应生成反应生成2mol气态气态HCl，放出放出184.6kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式。的热量，请写出该反应的热化学方程式。H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H = -184.6 kJ/mol 2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) H = -369.2 kJ/mol H2(g) + Cl2(g

15、) = HCl(g) H = -92.3 kJ/mol1212例例2：1mol N2(g) 与适量与适量O2(g) 反应生成反应生成NO2 (g),需吸收需吸收 68kJ的热量；写出热化学方程式。的热量；写出热化学方程式。N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) H = + 68 kJ/mol例例3、沼气的主要成分是甲烷。、沼气的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧完全燃烧生成生成CO2和和H2O时，放出时，放出445 kJ的热量。则下列热化学方的热量。则下列热化学方程式中正确的是（程式中正确的是（ ）A、2CH4( g ) 4O2( g ) 2CO2( g ) 4H2O

16、( l ) H = + 890 kJ/mol B、CH4 2O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol C、CH4 ( g ) 2 O2 ( g ) CO2 ( g ) 2 H2O ( l ) H = 890 kJ/mol D、 1/2CH4 ( g ) O2 ( g ) 1/2CO2 ( g ) H2O ( l ) H = 890 kJ/mol C C状态状态H = 445 kJ/mol练习练习1：已知已知0.5 mol甲烷和甲烷和0.5 mol水蒸气在水蒸气在t ，p k Pa时，时，完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了完全反应生成一氧化碳和氢气（合成气），吸收了a kJ热

17、热量。该反应的热化学方程式是：量。该反应的热化学方程式是： _。 CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H+2a kJ/molA. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=4b kJ/molB. C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) H=+2b kJ/molC. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=2b kJ/molD. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=+b kJ/mol练习练习2：已知充分燃烧已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成乙炔气体时生成1mol二氧化碳

18、二氧化碳气体和液态水，并放出热量气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（学方程式正确的是（ ）A练习练习3：已知已知 （1）H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol（2）2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol（3） H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol（4） 2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol则则a、b、c、d的关系正确的是的关系正确的是 。A、acd0 C、2a=b0

19、 C练习练习4：（：（2012北京）用北京）用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物生产某些含氯有机物时会产生副产物 HC1。利用反应。利用反应A，可实现氯的循环利用。，可实现氯的循环利用。 反应反应A: 4HCl+O2 2Cl2+2H2O 400一定压强一定压强已知已知:：反应反应A中，中， 4mol HCI被氧化，放出被氧化，放出115.6kJ的热量。的热量。 ：问：问： H2O的电子式是的电子式是_。 反应反应A的热化学方程式是的热化学方程式是_。 断开断开1 mol HO 键与断开键与断开 1 mol HCl 键所需能量相差约键所需能量相差约 为为_KJ，H2O中中HO 键比键比HCl

20、中中HCl键键 （填（填“强强”或或“弱弱”）_。需要注明。需要注明。25250 0C C，101KPa101KPa时可不注明时可不注明否否是否要注明是否要注明温度与压强温度与压强表明反应中表明反应中物质物质与与能量能量的变化的变化表明反应中表明反应中物质的变化物质的变化意义意义必须注明必须注明无无H H的正负的正负号与单位号与单位必须注明必须注明（g g、s s、l l、aqaq） “” “”是否要注明是否要注明物质的状态物质的状态仅指仅指物质的量物质的量。可以是可以是分数分数微粒个数微粒个数或物质或物质的的物质的量物质的量。必须是必须是最简整数最简整数化学计量数化学计量数表示的意义表示的意

21、义热化学方程式热化学方程式化学方程式化学方程式小结：小结：三、中和热三、中和热1 1、定义、定义：酸与碱发生中和反应，生成：酸与碱发生中和反应，生成1molH1molH2 2O O时放出的热量。时放出的热量。强酸强酸与与强碱强碱的的稀溶液稀溶液反应，它们的反应，它们的中和热中和热是是相同相同的。的。 H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；H=57.3kJmolHCl(aq)+NaOH (aq)= =NaCl (aq) +H2O(l) H=-57.3kJ/molH2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l) H=-114.6kJ/mol 已知已知H+(aq)

22、+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol，计算，计算下列反应中放出的热量。下列反应中放出的热量。（1）用）用20g NaOH 配成稀溶液跟足量稀盐酸反应，放出热配成稀溶液跟足量稀盐酸反应，放出热 量为量为 kJ。（2）用）用0.1molBa(OH)2配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，放配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，放 出热量为出热量为 kJ。（3）用）用1mol醋酸稀溶液和足量醋酸稀溶液和足量NaOH溶液反应，放出的热溶液反应，放出的热 量量 （大于、小于、等于）（大于、小于、等于）57.3kJ。（4）100ml 0.1mol/L的的Ba(OH)2溶液与溶液与100ml 0.1mol

23、/L的的H2SO4溶液反应，放出的热量是否为溶液反应，放出的热量是否为1.146kJ？为什么？为什么？28.6511.46小于小于2 2、中和热的测定、中和热的测定（1 1）实验原理）实验原理：根据强酸与强碱溶液反应前后溶液：根据强酸与强碱溶液反应前后溶液温温度的变化度的变化，利用公式：，利用公式：(m(m1 1+ m+ m2 2) c (t) c (t2 2- t- t1 1) )计算出计算出生成生成1 molH1 molH2 2O O放出的热量。放出的热量。（2 2）实验用品）实验用品：大烧杯（大烧杯（500ml500ml）、小烧杯（）、小烧杯（100ml100ml）、）、 温度计、量筒（

24、温度计、量筒（50ml) 50ml) 两个、泡沫塑两个、泡沫塑 料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中 心有两个小孔）、心有两个小孔）、 环形玻璃搅拌棒、环形玻璃搅拌棒、 （3 3）实验步骤）实验步骤保温装置的装备。保温装置的装备。量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度。量取盐酸倒入小烧杯并测量其温度。另取一量筒量取另取一量筒量取NaOH溶液并测其温度。溶液并测其温度。将量筒中将量筒中NaOH溶液倒入盛盐酸的溶液倒入盛盐酸的 小烧杯中，用玻璃棒轻轻搅动溶小烧杯中，用玻璃棒轻轻搅动溶 液，记录混合溶液的最高温度。液，记录混合溶液的最高温度。重复实验三次，取测量所得数据的平均值进

25、行计算。重复实验三次，取测量所得数据的平均值进行计算。思考思考1 1：大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫塑料大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？（或碎纸条）的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？思考思考2 2：为什么不用环形铁搅拌棒？：为什么不用环形铁搅拌棒？思考思考3 3：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗后的溶液能否倒：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？入小烧杯？为什么？ 思考思考4 4：实验中所用：实验中所用HClHCl和和NaOHNaOH的物质的量比为何不是的物质的量

26、比为何不是1111而是而是NaOHNaOH过量？过量？思考思考5 5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的：酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOHNaOH溶液一次倒入小烧溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？杯而不能缓缓倒入？ 两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从两杯口相平，可使盖板把杯口尽量盖严，从而而减少热量损失减少热量损失；填碎条的作用是为了达到保温；填碎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、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（如隔热、密封性能更好的装置（如保温杯保温杯）会使实）会使实验结果更准确。验结果更准确。思考思考1 1：大、小烧杯

27、放置时，为何要使两杯口相平？大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？对此填碎泡沫塑料（或碎纸条）的作用是什么？对此装置，你有何更好的建议？装置，你有何更好的建议？思考思考2 2：为什么不用环形铁搅拌棒？：为什么不用环形铁搅拌棒？ 铁与盐酸之间会发生反应，另外铁的导热性铁与盐酸之间会发生反应，另外铁的导热性好，这样都会好，这样都会造成热量的损失造成热量的损失。思考思考3 3：温度计上的酸为何要用水冲洗干净？冲洗：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？后的溶液能否倒入小烧杯？为什么？ 因为该温度计还要用来测碱液的温度，若不因为该温度

28、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冲洗，温度计上的酸会和碱发生中和反应而使热使热量散失量散失，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入，故要冲洗干净；冲洗后的溶液不能倒入小烧杯，若倒入，会小烧杯，若倒入，会使溶液的总质量增加使溶液的总质量增加，而导，而导致实验结果误差。致实验结果误差。思考思考4 4：实验中所用：实验中所用HClHCl和和NaOHNaOH的物质的量比为何的物质的量比为何不是不是1111而是而是NaOHNaOH过量？过量？ 为了为了保证保证0.50 mol/L0.50 mol/L的盐酸的盐酸完全完全被被NaOHNaOH中和中和，采用采用0.55 mol/

29、L 0.55 mol/L NaOHNaOH溶液，使碱稍稍过量。溶液，使碱稍稍过量。思考思考5 5：酸、碱混合时，为何要把量筒中的：酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOHNaOH溶溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？ 因为本实验的关键是测反应的反应热，若动因为本实验的关键是测反应的反应热，若动作迟缓，将会作迟缓，将会使热量损失使热量损失而使误差增大。而使误差增大。50mL0.50 mol/L50mL0.50 mol/L的盐酸的质量：的盐酸的质量：m m1 1=50g=50g50mL0.55 mol/L50mL0.55 mol/L的氢氧化钠溶液的质量：的氢氧化钠溶液的质量：m