第一章化學反應與能量復習課學習目標1.知道化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因。2.通過生產、生活中的實例了解化學能與熱能的相互轉化。3.認識提高燃料的燃燒效率、開發高能清潔燃料的重要性。4.明確蓋斯定律的含義,能運用蓋斯定律進行簡單的計算。學習過程一、焓變與反應熱1.化學反應中的能量變化【思考】化學反應中的兩大變化、兩大守恒、能量轉化形式是什么?(1)化學反應中的兩大變化:變化和變化。(2)化學反應中的兩大守恒:守恒和守恒。(3)化學反應中的能量轉化形式:、光能、電能等。通常主要表現為的變化。2.焓變【思考】焓變的定義、符號、單位是什么?(1)定義:在條件下進行的反應的。(2)符號:。(3)單位:或。3.吸熱反應和放熱反應(1)從反應物和生成物的總能量相對大小的角度分析,如圖所示:(2)從反應熱的量化參數鍵能的角度分析:(3)記憶常見的放熱反應和吸熱反應【回顧】常見的放熱反應和吸熱反應有哪些?【跟蹤練習1】某反應的H=+100kJmol-1,下列有關該反應的敘述正確的是()A.正反應活化能小于100kJmol-1B.逆反應活化能一定小于100kJmol-1C.正反應活化能不小于100kJmol-1D.正反應活化能比逆反應活化能小100kJmol-1【跟蹤練習2】SF6是一種優良的絕緣氣體,分子結構中只存在SF鍵。已知:1molS(s)轉化為氣態硫原子吸收能量280kJ,斷裂1molFF、SF鍵需要吸收的能量分別為160kJ、330kJ,則S(s)+3F2(g)SF6(g)的反應熱H為。【練后反思】1.正確理解活化能與反應熱的關系(1)E1為正反應活化能,E2為逆反應活化能,H=E1-E2;(2)催化劑能降低反應所需活化能,但不影響焓變的大小。2.熟記反應熱H的基本計算公式H=生成物的總能量-反應物的總能量H=反應物的總鍵能之和-生成物的總鍵能之和二、熱化學方程式【思考】熱化學方程式的概念、意義及書寫時的注意事項有哪些?1.概念:表示參加反應和的關系的化學方程式。2.意義:表明了化學反應中的變化和變化。如:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6kJmol-1表示:氫氣和氧氣反應生成液態水時放出kJ的熱量。3.書寫注意事項:(1)注明反應時的溫度和壓強。反應熱與測定條件(溫度、壓強等)有關,若在25、101kPa下進行的反應,可不注明。(2)注明物質狀態。常用、分別表示固體、液體、氣體、溶液。(3)方程式右邊必須寫上H,并注意符號、單位。H應包括“+”或“-”、數字和單位(kJmol-1)。(4)注意守恒關系。原子守恒和得失電子守恒。(5)區別于普通方程式。一般不注“”“”以及“點燃”“加熱”等。(6)注意熱化學方程式的化學計量數。熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數僅表示該物質的物質的量,可以是整數,也可以是分數。且化學計量數必須與H相對應,如果化學計量數加倍,則H數值也要加倍。【跟蹤練習3】已知化學反應A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量變化如圖所示,請寫出該反應的熱化學方程式:。【跟蹤練習4】在298K、101kPa時,充分燃燒一定量的丁烷,放出熱量QkJ(Q0),經測定完全吸收生成的二氧化碳需要消耗5molL-1的KOH溶液100mL,且恰好生成正鹽。則此條件下,下列熱化學方程式正確的是()A.C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=-16QkJmol-1B.C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=-8QkJmol-1C.C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=-QkJmol-1D.C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(g)H=-QkJmol-1【練后反思】“五看”判斷熱化學方程式的正誤:(1)看熱化學方程式是否配平;(2)看各物質的聚集狀態是否正確;(3)看H的“+”“-”符號是否正確;(4)看反應熱的單位是否為kJmol-1;(5)看反應熱的數值與化學計量數是否對應。三、兩類重要反應熱燃燒熱、中和熱1.燃燒熱【思考】燃燒熱的概念、意義是什么?如何正確書寫表示燃燒熱的熱化學方程式以及進行燃燒熱的相關計算?(1)概念:在101kPa時,純物質完全燃燒生成穩定的時所放出的熱量。燃燒熱的單位一般用kJmol-1表示。燃燒熱的限定詞有恒壓(101kPa時)、可燃物的物質的量(1mol)、完全燃燒、穩定的氧化物等,其中的“完全燃燒”,是指可燃物中的下列元素完全轉變成對應的氧化物:CCO2(g),HH2O(l),SSO2(g)等。(2)表示的意義:例如C的燃燒熱H=-393.5kJmol-1,表示在101kPa時,1molC燃燒393.5kJ的熱量。(3)書寫熱化學方程式:燃燒熱是以1mol純物質完全燃燒所放出的熱量來定義的,因此在書寫它的熱化學方程式時,應以燃燒1mol純物質為標準來配平其余物質的化學計量數。例如:C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)H=-5518kJmol-1,即C8H18的燃燒熱H=。(4)燃燒熱的計算:可燃物完全燃燒放出的熱量的計算公式為Q放=n(可燃物)H(燃燒熱),式中:Q放為;n為;H為。2.中和熱【思考】中和熱的概念,以及中和熱的測定原理裝置圖是怎樣的?(1)概念:在稀溶液中,強酸跟強堿發生中和反應生成H2O時的反應熱。(2)注意幾個限定詞:;產物是;用離子方程式可表示為。(3)中和熱的測定:測定原理:H=。式中:c=4.18J(g)-1=4.1810-3kJ(g)-1;n為。實驗裝置如圖:【跟蹤練習5】下列說法中,正確的畫“”,錯誤的畫“”(以下H的數值均正確)。(1)S(s)+32O2(g)SO3(g)H=-315kJmol-1(燃燒熱)()(2)NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H=-57.3kJmol-1(中和熱)()(3)已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3kJmol-1,則H2SO4和Ba(OH)2反應的反應熱H=2(-57.3)kJmol-1()(4)已知CH3OH(g)+12O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9kJmol-1,則CH3OH(g)的燃燒熱H=-192.9kJmol-1()(5)H2(g)的燃燒熱H=-285.8kJmol-1,則2H2O(g)2H2(g)+O2(g)H=+571.6kJmol-1()(6)葡萄糖的燃燒熱H=-2800kJmol-1,則12C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l)H=-1400kJmol-1()(7)已知101kPa時,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221kJmol-1,則該反應的反應熱為221kJmol-1()(8)已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3kJmol-1,則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水時放出57.3kJ的熱量()(9)已知HCl和NaOH反應的中和熱H=-57.3kJmol-1,則98%的濃硫酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1mol水時放出的熱量為57.3kJ()(10)CO(g)的燃燒熱H=-283.0kJmol-1,則2CO2(g)2CO(g)+O2(g)反應的H=+(2283.0)kJmol-1()【練后反思】1.反應熱答題規范指導(1)用“焓變(H)”表示反應熱時,H0表示吸熱,H0表示放熱,因而,H后所跟數值需要帶“+”“-”號。(2)描述反應熱時,無論是用“反應熱”表示還是用“焓變”表示,其后所跟數值需要帶“+”“-”號。2.正確理解中和熱,注意實驗操作與計算細節(1)中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質的溶解熱、電解質電離時的熱效應。(2)酸、堿溶液應當用稀溶液(0.10.5molL-1)。若溶液濃度過大,溶液中陰、陽離子間的相互牽制作用就大,電離程度達不到100%,這樣使酸堿中和時產生的熱量會消耗一部分補償電離時所需的熱量,造成較大誤差。(3)使用兩只量筒分別量取酸和堿。(4)使用同一支溫度計,分別先后測量酸、堿及混合液的最高溫度時,測完一種溶液后,必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。(5)取多次實驗所得t1、t2的平均值代入公式計算,而不是求結果的平均值,計算時應注意單位的統一。四、有關反應熱的比較、計算1.H的比較方法比較H的大小時需考慮,對放熱反應,放熱越多,H;對于吸熱反應,吸熱越多,H。2.反應熱的有關計算(1)根據熱化學方程式計算:反應熱與反應物的物質的量成;(2)根據求算。【強調】應用蓋斯定律進行簡單計算時,關鍵在于設計反應過程,同時注意:參照新的熱化學方程式(目標熱化學方程式),結合原熱化學方程式(一般23個)進行合理“變形”,如熱化學方程式顛倒或乘、除以某一個數,然后將它們相加減,得到目標熱化學方程式,得目標熱化學方程式的H與原熱化學方程式之間H的換算關系。當熱化學方程式乘、除以某一個數時,H也應相應地乘、除以某一個數;當熱化學方程式進行加減運算時,H也同樣要進行加減運算,且要帶“+”“-”符號運算,即把H看作一個整體進行運算。將一個熱化學方程式顛倒書寫時,H的符號也隨之改變,但數值不變。在設計反應過程中,會遇到同一物質的三態(固、液、氣)的相互轉化,狀態由固液氣變化時,會吸熱;反之會放熱。(3)根據物質的燃燒熱進行計算:Q(放)=n(可燃物)H(燃燒熱)【跟蹤練習6】若向三份等體積0.1000molL-1NaOH溶液中分別加入稀醋酸,濃硫酸,稀硝酸至恰好完全反應,則上述過程中的焓變H1、H2、H3的大小關系為。【跟蹤練習7】已知膽礬溶于水時,溶液溫度降低。在室溫下將1mol無水硫酸銅制成溶液時,放出熱量為Q1kJ,而膽礬分解的熱化學方程式是CuSO45H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)H=+Q2kJmol-1,則Q1與Q2的大小關系為。五、能源【思考】能源的概念、發展階段、分類及目前面臨的能源問題和解決能源問題的措施有哪些?1.概念:能提供能量的資源。2.發展階段:柴草時期化石能源時期多能源結構時期。3.分類:(1)化石燃料:種類:、。特點:蘊藏量有限,且再生。(2)新能源:種類:、氫能、風能、地熱能、海洋能和等。特點:資源豐富,再生,沒有污染或污染很小。4.能源問題:(1)我國目前使用的主要能源是化石燃料,它們的蘊藏量有限,而且不可再生,最終將會枯竭。(2)化石燃料的大量使用帶來嚴重的環境污染問題。5.解決能源問題的措施:(1)提高能源的使用效率:改善開采、運輸、加工等各個環節。科學控制燃燒反應,使燃料充分燃燒:一是保證燃燒時有適當過量的空氣,如鼓入空氣、增大O2濃度等;二是保證燃料與空氣有足夠大的接觸面積,如將固體燃料粉碎成粉末,將液體燃料噴成霧狀等。(2)開發新的能源:開發資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。【跟蹤練習8】能源分類相關圖如下圖所示,下列四組選項中,全部符合圖中陰影部分的能源是()A.煤炭、石油、沼氣B.水能、生物能、天然氣C.太陽能、風能、潮汐能D.地熱能、海洋能、核能隨堂檢測1.某反應過程中體系的能量變化如圖所示,下列說法錯誤的是()反應過程的能量圖A.反應過程可表示為A+BC(反應物)ABC(過渡態)AB+C(生成物)B.E1為反應物的平均能量與過渡態的能量差,稱為正反應的活化能C.正反應的熱效應H=E1-E20,所以正反應為放熱反應D.此圖中逆反應的熱效應H=E1-E2H3H2。答案:H1H3H2【跟蹤練習7】解析:根據題意可得如下轉化關系:故有:H=+Q2kJmol-1-Q1kJmol-10,即Q2Q1。答案:Q2Q1五、3.(1)煤石油天然氣不可(2)太陽能生物質能可以【跟蹤練習8】C隨堂檢測1.D2.D3.解析:SiCl4、H2和HCl分子中共價鍵的數目容易計算,而產物硅屬于原子晶體,可根據原子晶體的結構計算晶體硅中的共價鍵的數目。1mol晶體硅中所含的SiSi鍵為2mol,即制取高純硅反應的反應熱H=4360kJmol-1+2436kJmol-1-(2176kJmol-1+4431kJmol-1)=+236kJmol-1。答案:+236kJmol-14.Q1+Q2=196.64kJ5.解析:當放出熱量為314.624kJ時,參加反應的SO2的物質的量為314.624kJ196.64kJmol-12=3.2mol,故SO2的轉化率為3.2mol4mol100%=80%。答案:80%6.解析:寫熱化學方程式時要重點注意其與普通化學方程式不同的幾點:(1)生成物的穩定狀態,H2O為液態,C的穩定化合物為CO2;(2)H的單位是kJmol-1,不是kJ;(3)H的數值要與方程式中物質前的化學計量數保持一致;(4)H的符號,吸熱反應用“+”,放熱反應用“-”。故僅符合要求。答案:B7.解析:(1)由能量圖像和有效碰撞理論可知:本反應為放熱反應,A表示反應物的能量、C表示生成物的能量,其中AB的能量變化E為活化能,反應熱為A、C點之間的能量差(H),H與活化能E無關,使用催化劑V2O5,可改變反應歷程,降低反應的活化能,使B點降低。(2)H與熱化學反應方程式中物質的化學計量數成正比,因圖像中反映的是2molSO2(g)完全反應生成2molSO3(g)的能量變化