第六章 化学反应与能量 电化学基础导学案.docx
- 文档编号:2405535
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOCX
- 页数:98
- 大小:1.29MB
第六章 化学反应与能量 电化学基础导学案.docx
《第六章 化学反应与能量 电化学基础导学案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第六章 化学反应与能量 电化学基础导学案.docx(98页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第六章化学反应与能量电化学基础导学案
第一讲 化学反应的热效应
考点要求
1.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。
2.了解化学能与热能的相互转化,了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3.了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
持续关注
1.有关反应热、焓变,放热反应、吸热反应,燃烧热、中和热以及能源等概念的辨析。
2.热化学反应方程式的书写,反应热的计算和比较等知识和技能。
考基梳理助学提升
一.焓变、反应热
1.化学反应的实质与特征
(1)实质:
反应物化学键断裂和生成物化学键形成。
(2)特征:
既有物质变化,又有能量变化。
(3)能量转化形式通常有热能、光能和电能等,但主要表现为热量的变化。
2.焓变
(1)焓的定义
焓是表示物质具有能量的物理量,用符号H表示。
(2)焓变的定义
在恒压(即反应系统的压力与外界压力相等)条件下进行的反应的热效应等于焓变。
符号为ΔH,单位为kJ·mol-1。
(3)ΔH有正负之分(放热反应ΔH<0,吸热反应ΔH>0),比较ΔH时要连同“+”、“-”号在内,类似于数学上正负数大小的比较。
(4)若只比较放出热量的多少,则只比较数值大小,不考虑正负号。
例如
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH1=-Q1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH2=-Q2
则:
ΔH1<ΔH2,Q1>Q2。
(5)焓变的计算表达式
①ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
②ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。
3.反应热
指当化学反应在一定温度下进行时,反应所放出或吸收的热量,通常用符号Q表示,
单位J·mol-1或kJ·mol-1。
4.能量变化的原因
放出能量E2
5.反应热的测定
(1)仪器:
量热计。
(2)原理:
Q=-C(T2-T1),式中C代表仪器和反应混合物的总热容,单位是kJ·K-1,T1、T2分别代表反应前、后溶液的温度,单位是K。
注意:
①任何化学反应都有反应热。
②正反应是放热的,逆反应则必然是吸热的。
③溶解过程中的热效应:
一些物质溶于水,也会有吸热和放热现象,如浓H2SO4、NaOH(s)、CaO等溶于水要放热;NH4NO3(s)、KNO3(s)、NH4Cl(s)等溶于水要吸热;NaCl、酒精等溶于水则热效应不大。
【思考题1】常见的吸热反应和放热反应有哪些?
【答案】常见放热反应:
①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属与酸的置换反应;⑤物质的缓慢氧化。
常见吸热反应:
①大多数分解反应;②盐的水解和弱电解质的电离;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;④碳与水蒸气、C与CO2的反应。
【互动思考】
1.反应是吸热还是放热是否与反应条件有关?
答案 反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。
反应是否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。
许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时就可以进行。
2.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应( )
(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化( )
(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化( )
(4)吸热反应在任何条件都不能发生( )
(5)Na转化为Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热( )
(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )
(7)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同( )
(8)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×(7)× (8)√
二.热化学方程式
1.定义
能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2.意义
热化学方程式不仅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。
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1,表示在298K时,2mol气态氢气与1mol气态氧气完全反应生成2mol液态水,放出571.6kJ的热量。
3.热化学方程式的书写步骤
4.热化学方程式与化学方程式的区别
比较项目
化学方程式
热化学方程式
各物质的化学计量数
既表示微粒个数又表示该物质的物质的量
只表示物质的物质的量
状态
不要求注明
必须在化学式后注明
5.书写热化学方程式应注意的几个问题
(1)ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。
若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”。
ΔH的单位一般为kJ·mol-1。
(2)反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。
因此,书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。
绝大多数ΔH是在25℃、1.01×105Pa下测定的,可不注明温度和压强。
热化学方程式一般不写反应条件。
(3)热化学方程式中各物质的系数仅表示该物质的物质的量,并不表示该物质的分子数或原子数。
因此物质的系数可以是整数,也可以是分数。
(4)反应物和产物的聚集状态不同,反应热数值以及符号都可能不同。
因此,必须注明物质的聚集状态(s、l、g、aq)才能完整地体现出热化学方程式的意义。
热化学方程式中不用“↑”和“↓”,不用“→”而用“===”(或“”)连接。
(5)热化学方程式是表示反应已完成的数量。
由于ΔH与反应物的物质的量有关,所以热化学方程式中各物质的系数必须与ΔH相对应,如果系数加倍,则ΔH也要加倍。
当反应向逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。
(6)两个热化学方程式相加或相减,在得到新的热化学方程式时,其反应热也要相加或相减。
【思考题2】热化学方程中,ΔH的单位中“mol-1”的含义是什么?
【答案】ΔH单位中的“mol-1”表明参加反应的各物质的量与化学方程式中各物质的化学式的系数相同。
例如:
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-1,表示298K时,1molH2(g)与0.5molO2(g)反应生成1molH2O(l),放热285.8kJ。
【互动思考】
1.同一个化学反应,是否只有一种形式的热化学方程式?
答案 热化学方程式中,反应热ΔH的值与化学计量数及反应物、生成物的状态有关。
对于同一个化学反应,化学计量数不同时,则反应热ΔH的值也不同。
因此,同一个化学反应,可有多种形式的热化学方程式。
2.甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下
CH3OH(g)+H2O(g)===CO2(g)+3H2(g)ΔH=+49.0kJ·mol-1
对下列说法作出正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
①1LCH3OH蒸气与1L水蒸气反应生成1LCO2气体与3L氢气吸收热量49.0kJ( )
②1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收49.0kJ热量( )
③相同条件下1molCH3OH(g)与1molH2O(g)的能量总和小于1molCO2(g)与3molH2(g)的能量总和( )
④1molCH3OH蒸气与1mol液态水反应生成1molCO2气体与3mol氢气吸收的热量小于
49.0kJ( )
答案 ①× ②× ③√ ④×
三.中和热和燃烧热
(一)中和热
1.概念
在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应,生成1mol液态水所放出的热量叫作中和热。
2.概念理解
①强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应,中和热都是:
ΔH(强)=-57.3kJ·mol-1。
②弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱),因电离吸热,放热减小。
③若用浓硫酸(或NaOH固体),因还有溶解热,放热增多。
故:
ΔH(浓硫酸)<ΔH(强)<ΔH(弱),放热越多,ΔH越小。
(二)燃烧热
1.概念
在101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫作该物质的燃烧热。
燃烧热单位为kJ·mol-1。
2.概念理解
(1)反应条件:
101kPa。
(2)可燃物用量:
1mol。
(3)反应的程度:
完全燃烧并生成稳定的氧化物,如:
C→CO2(g),H→H2O(l),S→SO2(g),
P→P2O5(s)。
(4)物质在O2中燃烧:
没有特别说明时,燃烧一般是指在氧气中的燃烧。
例如,H2的燃烧热为
285.8kJ·mol-1,指的是25℃、101kPa时,1mol气态H2在气态O2中完全燃烧生成液态水时所放出的热量,而不是在Cl2中。
(5)文字叙述燃烧热时用“正值”或“ΔH”表示。
例如,CH4的燃烧热为890.3kJ·mol-1(或甲烷的燃烧热为ΔH=-890.3kJ·mol-1)。
3.表示的意义
例如:
C的燃烧热为393.5kJ·mol-1,表示在101kPa时,1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。
4.燃烧热的热化学方程式书写
燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数,故在其热化学方程式中常出现分数,例如
H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1
C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH=-5518kJ·mol-1
所以H2、C8H18的燃烧热分别为285.8kJ·mol-1、5518kJ·mol-1。
【互动思考】
1.CH4的燃烧热为890.31kJ·mol-1表示什么意义?
答案 在25℃、101kPa时,1molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出890.31kJ的热量。
2.浓硫酸与稀NaOH溶液反应、稀醋酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热都为ΔH=-57.3kJ·mol-1吗?
为什么?
答案 由于浓硫酸溶于水放热,所以浓硫酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热ΔH<-57.3kJ·mol-1;由于醋酸是弱电解质,其电离要吸热,所以稀醋酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热ΔH>-57.3kJ·mol-1。
3.根据中和热测定实验回答下列问题。
(1)装置中碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是什么?
答案 保温、隔热,减少实验过程中热量的损失。
(2)怎样才能保证酸、碱完全反应?
答案 使碱或酸稍稍过量。
(3)怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液,不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么?
答案 实验时应用环形玻璃搅拌棒上下搅动;因为铜传热快,热量损失大,所以不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。
四.盖斯定律
1.内容
化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其总的反应热是相同的,即:
化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)与终态(各生成物)有关,而与反应途径无关,这就是盖斯定律。
2.意义
间接计算某些反应的反应热。
3.应用
方程式
反应热间的关系
aAB、AB
ΔH1=aΔH2
AB
ΔH1=-ΔH2
ΔH=ΔH1+ΔH2
4.盖斯定律应用的注意事项
(1)当反应式乘或除以某数时,ΔH也应乘或除以某数。
(2)反应式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号,即把ΔH看作一个整体进行运算。
(3)通过盖斯定律计算、比较反应热的大小时,同样要把ΔH看作一个整体。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固→液→气变化时
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第六章 化学反应与能量 电化学基础导学案 第六 化学反应 能量 电化学 基础 导学案