化学反应中与能量变化 讲义 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

化学反应中的能量变化[学习任务]了解化学反应中的能量变化、吸热反应、放热反应，理解反应热、燃烧热和中和热等概念及有关计算，能正确书写热化学方程式了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式，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能举例说明化学能与热能的相互转变，了解反应热与焓变的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算一.化学反应的能量变化1.化学反应的基本特征：新物质生成，伴随能量变化及发光、变色等现象2.反应热：在化学反应过程中的热效应，符号⊿H，单位KJ/mol3.常见的吸热反应：Ba(OH)2.8H2O+2NH4Cl==BaCl2+2NH3+10H2OCaCO3==CaO+CO22KClO3==2KCl+3O2C+H2O==CO+H22KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2C+CO2==2CO4.常见的放热反应：2Na+2H2O==2NaOH+H2M+2HCl==MCl2+H2H++OH-==H2O可燃物的燃烧：煤、石油、天然气、红磷、硫磺、木炭、蜡烛、酒精铁的锈蚀、糖、脂肪在人体内的氧化5.关系：⊿H=-Q（1）⊿H=生成物的能量总和—反应物的能量总和=反应物吸收总能量—生成物放出总能量=反应物键能总和—生成物键能总和吸热反应：⊿H为正放热反应：⊿H为负（2）⊿H为负值，表示生成物比反应物稳定；为正值，表示反应物比生成物稳定（3）键能与物质的总能量的关系：键能越大，物质的总能量越低，物质越稳定（4）说明：不能用反应的条件去判断反应是吸热还是放热（5）化学过程中能量变化图[例]（1）例C（石墨）==C（金刚石）；⊿H>0，稳定性_______（石墨比金刚石稳定）二.热化学方程式1.定义：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，既表示了物质的变化，又表示了能量的变化2.正确书写：（1）步骤：写，标，对应，单位（2）注意事项⊿H只能写在标有反应物和生成物状态的右边，并用“；”隔开，⊿H若为放热反应，为“-”，⊿H若为吸热反应，为“+”注意⊿H与测定条件（温度、压强）有关，因此书写热化学方程式应注明条件，不注明就是在25℃，101325Pa下化学计量系数只代表物质的量，不代表分子数，既可用整数表示，又可用分数表示，同一化学方程式可以有无数个热化学方程式注意物质的状态不同，⊿H的数值和符号都有可能改变，必须注明物质的聚集状态，不必标出“↓”或“↑”热化学方程式是表示反应已经完成的数量，因此⊿H必须与计量系数对应，如果反应逆向进行，则反号[例]2.已知2SO2(g)+O2(g)≒2SO3(g);⊿H=-92.3KJ/mol,在25℃，101325Pa下将2molSO2(g)+1molO2(g)混合于某密闭容器中，充分反应后的热效应______92.3KJ（小于）3.系数的意义：只表示物质的量，不表示分子数3.⊿H与系数的关系[例]3.H2(g)+I2(s)==2HI(g);⊿H1>0与H2(g)+I2(g)==2HI(g);⊿H2<0的区别（解析：I2的状态不同，能量不同）4.在一刚性圆底烧瓶中充满NO2建立2NO2≒N2O4;⊿H<0的平衡，其他条件不变，升温后下列哪些量不变（1）颜色（2）密度（3）平均相对分子质量（4）⊿H（5）分子数（解析：不变的有：密度、⊿H）4.盖丝定律：反应热只与始终态有关，与过程无关[例]5.已知：C(s)+O2(g)==CO2(g)；⊿H1<0C(s)+CO2(g)==2CO(g);⊿H2>0求C(s)+1/2O2(g)==CO(g)的反应热⊿H3解析：⊿H3=1\2(⊿H1+⊿H2)6.发射卫星的燃料肼(N2H4),用NO2做氧化剂，求1mol肼燃烧时的⊿H已知（1）N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);⊿H=-67.2KJ/mol（2）N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g);⊿H=-534KJ/mol解析：1/2[（2）╳2-（1）]N2H4(g)+NO2(g)=3/2N2(g)+2H2O(g);⊿H=(-534+67.2╳1/2)=-500.4KJ/mol7.在烃分子中去掉两个氢原子形成一个双键是吸热反应，大约需要118KJ的热量，但1，3—环己二烯失去两个氢变成苯是放热反应，⊿H为—23.4KJ，以上事实说明(D)A.1，3—环己二烯加氢是吸热反应B.苯加氢是吸热反应C.1，3—环己二烯比苯稳定D.苯比1，3—环己二烯稳定三.燃烧热与中和热1.燃烧热（1）定义：在101KPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定物质时的热效应（2）稳定物质：C(CO2)N(N2)Cl(HCl)H(H2O(l))S(SO2)（3）注意：书写燃烧热的热化学方程式必须以“1mol”为基准2.中和热（1）定义（注意与燃烧热的比较）（2）H++OH-=H2O;⊿H=-57.3KJ/mol注意：只有强酸与强碱的酸碱中和才等于57.3，其他均小于57.3,为什么？（解析：弱酸或弱碱电离时都需要吸热）[例]8.将含1molBa(OH)2的溶液与含1molH2SO4的稀溶液混合，反应的⊿H(B)A.==-57.3KJB.<-114.6KJC.>-114.6KJD.==-114.6KJ四.燃料的燃烧及其新能量的开发1.化石燃料：煤、石油、天然气（非再生能源）2.充分燃烧的条件：足够的空气，足够大的表面积（不充分燃烧的危害：产生热量少，浪费资源，易产生污染物）3.煤的利弊：（1）煤是重要的化工原料（2）煤直接燃烧产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重的污染（3）煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便（4）将煤液化或汽化，及实现烟气净化脱硫等，可以减少燃煤的污染和提高煤燃烧的效率4.煤的充分利用和新技术的开发：新型煤粉燃烧器，煤的气化和液化，转化为水煤气或干馏煤气5.能量变化的综合利用：太阳能核能核反煤炭呼吸作用应光能化学能热能石油电原化学反应解电天然气光电效应池池