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第二讲第一章化学反应与能量变化
第一章化学反应与能量变化
第一节化学反应的热效应
【课标三维定向】
1.知识与技能
⑴了解化学反应中能量变化的实质,理解反应热、放热反应、吸热反应、焓及焓变等概念。
⑵明确测定反应热的要点,测定反应热的基本原理和方法。
⑶能熟练书写热化学方程式,能利用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算
2.过程与方法
⑴通过化学反应中的能量变化,理解放热反应和吸热反应的实质。
且会利用量热计测定反应热。
⑵能从能量的角度说明“焓”及“焓变”的意义,能熟练书写热化学方程式。
⑶掌握盖斯定律,并能进行有关发应热的计算。
3.情感态度与价值观
通过常见的化学反应的热效应,结合物质的结构,体会化学反应的实质,感受化学反应中的能量变化及能源危机,培养学习化学的兴趣,乐于探究物质变化的奥秘,感受化学世界的奇妙,培养创新精神和实践能力。
【学习重难点】1.理解放热反应和吸热反应的实质。
2.熟练书写热化学方程式。
3.掌握盖斯定律,并会计算反应的焓变。
第一课时、化学反应的反应热
【课堂学案】
1.
类型比较
放热反应
吸热反应
定义
有热量放出的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键强弱关系
生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量
生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断裂旧键时吸收的总能量
2.从“参加反应物质所具有的能量”的角度来分析:
小于 热反应 大于 热反应
3.①常见的放热反应有:
Ⅰ.活泼金属与酸或水的反应。
如:
Ⅱ.酸碱中和反应。
如:
Ⅲ.燃烧反应。
如:
Ⅳ.大多数的化合反应。
如:
②常见的吸热反应有:
Ⅰ.大多数的分解反应。
如:
Ⅱ.大多数持续加热或高温的反应。
如:
。
Ⅲ.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
[要点强化指导]:
⑴反应放热还是吸热取决于反应物的总能量和生成物的总能量相对大小,与反应条件没有必然联系。
有的放热反应很难进行,条件要求很高,开始需要加热,只是断裂旧的化学键所需要能量而已,但它仍是放热反应,如:
合成氨的反应,铁与硫的反应等。
⑵化学反应中的能量变化并不都是以热能的形式表现出来,也有其它形式的能量,如:
光能、电能等,但通常是以热能的形式表现出来的。
【练习】下列对化学反应热现象的说法不正确的是()
A.放热反应时不必加热B.化学反应一定有能量变化
C.一般地说,吸热反应加热后才能发生D.化学反应的热效应的数值与参加反应的物质的多少有关
(一)反应热
1、定义:
当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应,简称反应热。
2、反应热的意义:
描述化学反应释放或吸收热量的物理量.
3、符号:
Q>0反应放热
QQ<0反应吸热
4、获得Q值的方法:
(1)实验测量法
(2)理论计算法
(二)中和热
1、定义:
在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应,生成1mol水时的反应热叫做中和热。
①条件:
稀溶液。
稀溶液是指溶于大量水的离子。
②反应物:
(强)酸与(强)碱。
中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。
③生成1mol水,中和反应的实质是H+和OH—化合生成H20,若反应过程中有其他物质生成,这部分反应热也不在中和热内。
④放出的热量:
57.3kJ/mol
2、中和热的表示:
H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);Q=-57.3kJ
【练习1】已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);△H=-57.3kJ/mol,求下列中和反应中放出的热量。
(1)用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________kJ的热量。
(2)用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反应,放出____________kJ的热量。
【练习2】为了减小误差,某同学在实验中两次测定中和热。
第一次用50mL0.5mol•L—1的盐酸和50mL0.5mol•L—1NaOH溶液,第二次是用100mL0.5mol•L—1的盐酸和100mL0.5mol•L—1的NaOH溶液。
请你预测该同学两次测得的中和热结果(相等或者不相等)。
【阅读】指导学生阅读课本P3页,完成:
1、测定中和热的仪器;
2、测定中和热的原理;
3、测定中和热中应该要注意哪些问题?
3、中和热的测量
(1)仪器:
量热计(环形玻璃搅拌棒、温度计、烧杯)
(2)原理:
Q=Q=—C(T2—T1)(C为热容)或Q=—Cm(T2—T1)(C为比热容)(C为热容)或Q=(C0为比热容)
中和热:
Q=
=
与酸、碱的用量无关。
步骤:
1)组装量热器
在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平(防止热量扩散到周围的空气中,造成误差)。
然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过,如上图所示。
2)药品取用
用一个量筒最取50mL1.0mol/L盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记入下表。
然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
用另一个量筒量取50mL1.0mol/LNaOH溶液,并用温度计测量NaOH溶液的温度,记入下表。
3)酸碱混合
把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计(注意不要洒到外面)。
立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒上下轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记为终止温度,记入下表。
4)数据处理
5)重复以上实验两次
产生误差的原因有:
(1)量取溶液的体积有误差
(2)药品的选用不当引起的误差
(3)实验过程中有液体洒在外面
(4)混合酸、碱溶液时,动作缓慢
(5)隔热操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误差
(6)测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度,致使热量损失而引起误差。
【提问】
(1)大、小烧杯放置时,为何要使两杯口相平?
填碎纸条的作用是什么?
(2)酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?
(3)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒?
为什么?
(4)有人建议用50mL1.1mol/LNaOH进行上述实验,测得的中和热数值会更加准确。
为什么?
【答案】
(1)减少热量损失
(2)减少热量损失
(3)不能。
因为铜丝易导热,使热量损失较大
(4)可以保证盐酸完全反应。
使测得的热量更加准确。
【练习3】50ml0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如下图所
示的装置中进行中和反应。
通过测定反应过程中放出的热量可
计算中和热。
回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是。
(2)烧杯间填满碎纸条的作用是。
(3)若大烧杯上不盖硬纸板,求得的反应热数值
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中该用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量(填“相等”或“不相等”),简述理由:
。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热数值会;用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述验,测得的放出的热量数值可能会(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
例题:
下列说法正确的是()
A.物质发生化学反应都伴随着能量变化
B.伴随着能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量与生成物的总内能量一定不同
D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量
针对性练习:
1.吸热反应一定是()
A.释放能量B.储存能量
C.反应物的总能量低于生成物的总能量D.反应物的总能量高于生成物的总能量
2.下列说法正确的是()
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B.放热的反应常温下一定很易发生
C.反应是放热还是吸热取决于反应物和生成物所具有的总能量相对大小。
D.吸热反应在一定的条件下也能发生
[要点强化指导]:
实验探究
⑴测定中和热的实验中酸碱溶液一定用稀溶液的原因是:
酸和碱的电离是吸热过程,在稀溶液中强酸与强碱已经完全电离,不会影响产生水的反应所产生的热量测定。
另外,稀溶液的比热接近于水,密度与水相差不大,在粗略计算时误差小。
同时,也不能太稀,因温度改变量太小,测量时很困难,且测得的误差很大。
⑵简易的量热计(如图所示)中大小烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失。
⑶实验时酸或碱一方略过量反原因是使另一方完全反应生成水。
⑷不同的强酸与强碱之间的反应,若它们的体积和氢离子的浓度值相同,所测得反应热也相同。
因为参加反应的物质都是强酸与强碱,它们在水中是完全电离的,它们所发生的反应都是H++OH-=H2O,且它们所含的H+和OH-的物质的量相同,产生的水的量也相同,所以测定的反应热也就相同。
针对性练习:
3.在做中和热实验测定中和热时,应使用的仪器正确组合是()
①天平;②量筒;③烧杯;④滴定管;⑤温度计;⑥试管;⑦酒精灯。
A.①②④⑤B.②③⑤C.②③④⑦D.全部
4.50mL0.050mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中
进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。
试回答
下列问题:
⑴从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是。
⑵大小烧杯间填满碎纸条的作用是。
⑶大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值将(填“偏大”、“偏小”、或“无影响”)。
结合日常生活的实际该实验该在中进行效果更好。
⑷实验中改用60mL0.050mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应与上述实验相比,所放出的热量(填“相等”或“不相等”),所求中和热(填“相等”或“不相等”),简述理由。
⑸用相同浓度、相同体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会
(填“偏大”、“偏小”、或“无影响”);用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会(填“偏大”、“偏小”、或“无影响”)。
【课堂练习达标】
1.下列说法不正确的是()
A.化学反应可分为吸热反应和放热反应B.化学反应的实质是旧键的断裂与新键的生成
C.化学反应中的能量变化都是以热能的形式表现出来D.放热反应发生时不需加热
2.下列过程属于放热反应的是()
A.在生石灰中加水B.硝酸铵溶于水
C.浓硫酸加水稀释D.用石灰石煅烧石灰
3.(2006·上海)下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()
A.碳酸钙受热分解B.乙醇燃烧C.铝粉与氧化铁粉末反应D.氧化钙溶于水
4.在一个小烧杯里,加入20gBa(OH)2·8H2O粉末,将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上。
然后加入10gNH4Cl晶体,并立即用玻璃棒搅拌。
⑴实验中玻璃棒的作用是。
⑵实验中观察到的现象有、和反应混合物成糊状。
反应混合物成糊状的原因。
⑶通过现象,说明该反应属于热反应。
这是由于反应物总能量(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物总能量。
⑷写出有关的化学方程式。
5.下列叙述正确的是()
A.在一个确定的化学反应中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量
B.在一个确定的化学反应中,反应物的总能量总是低于生成物的总能量
C.物质发生化学反应都伴随着能量变化
D.伴随着能量变化的物质变化都是化学变化
6.已知反应:
X+Y=M+N为放热反应,对该反应的说法正确的是()
A.X的能量一定高于M的能量B.Y的能量一定高于N的能量
C.X和Y的总能量一定高于M和N的总能量D.由于该反应是放热反应,故不必加热就可发生反应
7.已知单质铁和硫粉反应时需用酒精灯加热,反应方能开始,但在铁粉和硫粉开始反应后,把酒精灯撤去反应仍可进行完全。
则此反应为反应(填“放热”、“吸热”)。
原因是。
8.如右图所示,把试管放入盛有25℃澄清饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几块镁条,再用滴管滴入5mL的盐酸于试管中。
试回答下列问题:
⑴实验中观察到的现象有。
⑵产生上述实验现象的原因是
。
⑶写出有关的离子方式。
⑷由实验可知,MgCl2和H2的总能量(填“大于”、“小
于”或“等于”)镁条和盐酸的总能量。
⑸如将本题中“25℃澄清饱和石灰水”换成“20℃的碳酸饮料”进行探究实验,实验中观察到的另一现象是。
其原因是。
第二课时、化学反应的焓变
二、化学反应的焓变
(一)焓与焓变
1、焓(H):
用来描述物质所具有的能量的物理量。
【注意】①焓是一个物理量;②焓是物质固有的性质,与密度相似
2、焓变(△H):
反应产物的总焓与反应物的总焓之差,称为反应焓变。
是用来描述反应热的物理量。
(1)单位:
J•mol—1或kJ•mol—1
(2)表达式:
△H=H(反应产物)—H(反应物)
△H>0或“+”反应放热
(3)△H
△H<0或“—”反应吸热
(4)对于等压条件下的化学反应,若只存在化学能与热能之间的相互转化,则该反应的反应热等于焓变,表示为:
Qp=△H(Qp为等压反应热)
化学反应中的焓变示意图
△H=∑E(反应产物)—∑E(反应物)
(二)热化学方程式
1、定义:
表明反应所放出或吸收热量的化学方程式。
2、含义:
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。
3、热化学方程式的书写要点
①注明各物质的聚集状态;气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。
热化学方程式中不标反应条件,也不用↑和↓。
②注意反应热△H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△H的测定条件。
绝大多数△H是在298K、101325Pa下测定的,可不注明温度和压强。
③△H的单位J•mol—1或kJ•mol—1;
④注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数。
因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。
⑤△H的的值与方程式中的物质前的系数成正比,若反应逆向进行,△H的数值改变符号,但绝对值不变。
⑥△H的的值指的是反应物完成转化为产物所放出的热量。
【练习】1、比较下列各组热化学方程式中△H1与△H2的大小,并说明理由。
(1)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2
(2)S(g)+O2(g)=SO2(g)△H1
S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2
(3)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H1
H2(g)+
Cl2(g)=HCl(g)△H2
(4)C(s)+
O2(g)=CO(g)△H1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2
2、在101325Pa和298K条件下,2molH2生成水蒸汽放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是()
A.2H2+O2=2H2O,△H=-484kJ/molB.H2O(g)=H2(g)+O2(g)△H=+242kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),△H=-484kJ/molD.H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=+242kJ/mol
3、0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态B2O3和液态水,放出649.5kJ热量,乙硼烷燃烧的热化学方程式为:
4、在101kPa时,0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O放出495.2kJ的热量,写出该反应的热化学方程式。
并计算1000L(标准状况)甲烷燃烧放出的热量为多少?
480g呢?
[要点强化指导]:
△H单位“kJ·mo-1”并不是指每摩具体物质反应时伴随的能量变化是多少千焦,而是指给定形式的具体物质反应以各物质的化学计量数来计算其物质的量时伴随的能量变化。
也就是说“mo-1”表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学式的系数相同。
如:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H(298K)=-285.8kJ·mol-1表示298K时,1mol的H2(g)和0.5molO2(g)反应生成1mol的H2O(l)放出285.8kJ的热量。
例题1:
由图分析可知下列说法正确的是()
A.A→B+C和B+C→A两个反应吸收或放出能量不等
B.A→B+C△H<0
C.A具有的焓高于B和C具有的焓总和
D.A→B+C△H>0,则B+C→A△H<0
针对性练习:
1.下列各图中,表示正反应是吸热反应的是()
AB
CD
2.对于一个放热反应,已知产物的总能量为70kJ,那么反应物的总能量可能是()
A.20kJB.30kJC.70kJD.80kJ
例题2:
已知在101KPa,298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是()
A.H2O(g)=H2(g)+1/2O2;△H(298K)=-242kJ·mol-1
B.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H(298K)=+484kJ·mol-1
C.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H(298K)=-242kJ·mol-1
D.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H(298K)=-484kJ
针对性练习:
3.1g的炭与适量的水蒸气生成一氧化碳和氢气,需吸收10.94kJ热量,相应的热化学方程式为()
A.C+H2O=CO+H2;△H=10.94kJ·mol-1
B.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H=-10.94kJ·mol-1
C.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H=+131.3kJ·mol-1
D.1/2C(s)+1/2H2O(g)=1/2CO(g)+1/2H2(g);△H=-65.65kJ·mol-1
4.已知热化学方程式2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)△H1=—571.6kJ·mol-1,则关于热化学方程式“2H2O(l)==2H2(g)+O2(g)△H2=?
”的说法正确的是()
A.方程式中化学计量数表示分子数B.该反应△H2大于零
C.该反应△H2=—571.6kJ·mol-1D.该反应可表示36g水分解时的热效应
【课堂练习达标】
1.下列说法正确的是()
A.反应热是指反应过程中放出的热量B.热化学方程式的系数也可表示分子的个数
C.在热化学方程式中无论是反应物还是生成物必须表明聚集状态
D.所有的化学反应都伴随着能量变化
2.热化学方程式中化学计量数表示()
A.分子个数B.原子个数C.物质的质量D.物质的量
3.关于热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ·mol-1,下列有关叙述错误的是()
A.2molH2完全燃烧生成液态水时放出571.6kJ的热B.1molH2完全燃烧生成液态水时放出285.8kJ的热
C.2个H2分子完全燃烧生成液态水时放出571.6kJ的热
D.上述热化学方程式可以表示为:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H=-285.8kJ·mol-1
4.下列热化学方程式书写正确的是()
A.2SO2+O2
2SO3;△H=-196.6kJ·mol-1
B.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H=-285.8kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=+571.6kJ·mol-1
D.C(s)+O2(g)
CO2(g);△H=-393.5kJ
5.已知:
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=-184.6kJ·mol-1,则反应:
HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的△H为()
A.+184.6kJ·mol-1B.-92.3kJ·mol-1C.-369.2kJ·mol-1D.+92.3kJ·mol-1
6.已知1mol白磷变成1mol红磷放出18.39kJ的热量。
下列两个方程式:
4P(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s);△H1
4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s);△H2
则△H1和△H2的关系正确的是()
A.△H1=△H2B.△H1>△H2C.△H1<△H2D.不能确定
7.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:
2CO(g)+O2(g)
2CO2(g);△H=-566kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-890kJ·mol-1
由1molCO和3molCH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为()
A.2912kJB.2953kJC.3236kJD.3867kJ
8.在相同温度和压强下,将32g硫分别在纯氧中和空气中完全燃烧,令前者放出的热量为Q1,后者放出的热量为Q2,则关于Q1和Q2的相对大小正确的判断是()
A.Q1=Q2B.Q1>Q2C.Q1<Q2D.无法判断
9.氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)的热化学方程式为:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H=-285.8kJ·mol-1
CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g);△H=-283.3kJ·mol-1
C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l);△H=-5518kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);△H=-890.3kJ·mol-1
相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时,放出热量最少的是()
第三课时、反应焓变的计算-----盖斯定律
【课堂学案】
【复习提问】写出下列反应的热化学方程式
(1)1molC2H5OH(l)与适量O2(g)反应,生成CO2(g)和H2O(l),放出1366.8kJ热量。
。
(2)18g葡萄糖与适量O2(g)反应,生成CO2(g)和H2O(l),放出2
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- 第二讲 第一章 化学反应与能量变化 第二 化学反应 能量 变化