选修四-第一章----第一节化学反应与能量的变化

人教版新课程选修4化学反应原理1.化学反应都有新物质产生，同时还伴随着能量变化，请列举学过的有热量变化的相关反应。2.在这些反应中，哪些是我们日常生活中利用到的？化学反应中所释放的能量——当今世界最重要的能源。常见的放热反应:①所有的燃烧反应②所有的中和反应③活泼金属与水、酸的反应④多数的化合反应化学反应中为何有能量变化？(吸收能量)旧分子拆开原子(放出能量)新分子结合吸收能量放出能量吸收能量放出能量放热反应吸热反应相对大小决定1.从键能大小的角度：能量能量反应物反应物生成物生成物反应过程（I）反应过程（II）E1E2E1E22.从能量守恒的角度加以分析从物质总能量守恒角度（宏观）：E1E2,E1E2,反应放热反应吸热化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量（或转换成相应的热量）来表述，叫做反应热。恒压下，用“焓变”表示反应热。焓变：1、符号：2、单位：ΔHkJ/mol或kJ•mol–13、规定：放热反应(体系能量降低)：∆H0，∆H为“－”吸热反应(体系能量升高)：∆H0，∆H为“+”注：单位中的每mol是与整个反应对应的，即反应热表示每mol反应放出或吸收的热量。如：aA(g)+bB(g)pC(g)ΔH=–mkJ/mol放热反应物生成物能量反应过程△H＜0ΔH＝生成物能量－反应物能量（宏观）吸热反应物生成物能量反应过程△H＞0H2+Cl2=2HClΔH＝反应物总键能－生成物总键能（微观）从键能角度看：ΔH＝[436kJ/mol＋243kJ/mol]－431kJ/mol×2＝－183kJ/mol放热反应吸热反应键能变化生成物总键能反应物总键能生成物总键能反应物总键能能量变化反应物的总能量.生成物的总能量反应物的总能量.生成物的总能量表现行式联系键能越大，物质能量越低，越稳定；反之键能越小，物质能量越高，越不稳定。大于大于△H﹤0或△H为“—”小于小于△H﹥0或△H为“+”石墨、金刚石哪个更稳定？C(石墨s)C(金刚石s)ΔH=+1.9kJ/mol活学活用判断物质的稳定性2.判断反应热的大小ΔH=∑E生成物∑E反应物–ΔH=反应物的键能总和生成物的键能总和–例1：1molC与1molH2O(g)反应生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H=kJ/mol。例2：拆开1molH－H键、1molN－H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2生成NH3的反应热为，则1molH2生成NH3的反应热为。相当于1/3molN2＋131.5－92.0kJ/mol－30.67kJ/mol在200℃、101kPa时，1molH2与碘蒸气作用生成HI的反应中，物质变化与能量变化的关系科学文献上表示为：H2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol200℃101kPaCH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)ΔH＝—890.31kJ/mol12CO(g)+O2(g)＝CO2(g)ΔH＝—283.0kJ/mol又如：这几个式子与我们通常所见的方程式有何不同？a：物质后面带有（g）、（l）,有何涵义？b：系数为什么可以是分数？c：ΔH表示什么？mol-1是什么意思？能量增加1g液态水1g气态水熔化蒸发1g冰结论：物质所具有的能量与它们的聚集状态有关。即化学反应放出热量的多少与反应物、产物的状态有关。a：物质后面带有（g）、（l）,有何涵义？2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=？-571.6kJ/mol12CO(g)+O2(g)＝CO2(g)ΔH＝—283.0kJ/molc：ΔH表示什么？mol-1是什么意思？2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)ΔH=?ΔH单位中的mol-1是对应整个反应的，即反应热表示每摩尔反应放出或吸收的热量。如：2O2(g)+CH4(g)＝CO2(g)+H2O(l)ΔH＝-890.31kJ/mol表示每2molO2(g)和1molCH4(g)反应生成1molCO2(g)和2molH2O(l)时放热890.31kJ。b:系数为什么可以是分数？系数表示物质的物质的量而不是物质分子的个数二、热化学方程式能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫做热化学方程式。H2(g)+I2(g)======2HI(g)△H=－14.9kJ/mol200℃101kPa热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可。但物质变化是因，能量变化是果。普通化学方程式只包含物质变化一个部分。物质变化能量变化H2(g)＋I2(g)====2HI(g)ΔH=－14.9kJ/mol200℃101kPa1）要注明温度和压强（250C，101kPa时不注明）；2）反应物和生成物要注明聚集状态（s、l、g、aq），热化学方程式中不再使用“↑”、“↓”等符号；3）各物质前的化学计量数表示物质的量,必要时可使用分数；4）△H的“＋”与“－”一定要注明，单位总是kJ/mol，但△H的数值与反应式中的系数成比例。且正逆反应的ΔH绝对值相等，符号相反。2H2(g)＋2I2(g)====4HI(g)200℃101kPa1、正确书写热化学方程式的注意事项－29.8kJ/molΔH=+14.9kJ/molΔH=2HI(g)====I2(g)＋H2(g)200℃101kPa2、热化学方程式表示的意义1）、表示某状态的某物质参加反应，结果生成某状态的某物质。2）、反应物和生成物之间的物质的量比。3）、反应物完全变成生成物后所放出或吸收的热量。总结：热化学方程式既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。H2（g)+O2(g)=====H2O(g)△H=－241.8KJ/mol211、1molC与1mol水蒸气反应生成1molCO和1molH2，需要吸收131.5kJ的热量。写出此反应的热化学方程式。2、氢氧化钾稀溶液与硝酸稀溶液发生中和反应生成1mol水,放出57.3KJ的热量.写出此反应的热化学方程式。练习3、4.0g硫粉完全燃烧时放出37KJ热量，写出此反应的热化学方程式。4、沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。1克CH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出QkJ的热量。写出此反应的热化学方程式。已知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=–184.6kJ/mol则反应HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)的△H为（）21DA、+184.6kJ/molB、-92.3kJ/molC、-369.2kJ/molD、+92.3kJ/mol215、沼气的主要成分是甲烷。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是（）A、2CH4(g)＋4O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH=+890kJ/molB、CH4＋2O2＝CO2＋H2OΔH=–890kJ/molC、CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=–890kJ/molD、1/2CH4(g)＋O2(g)＝1/2CO2(g)＋H2O(l)ΔH=–890kJ/molC状态ΔH=–445kJ/mol点拨：热化学方程式书写正误的判断可从物质的聚集状态、△H的正负号、物质的量的大小、单位等主要方面入手思考1.在同温、同压下，比较下列反应放出热量ΔH1、ΔH2的大小2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)数量的分析：反应物的状态，数量和生成物的数量都相同，但由于气态水转化为液态要放出一定热量∴Q2＞Q1ΔH1=-Q1ΔH2=-Q2ΔH2ΔH1＜1、已知（1）H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g)ΔH1=akJ/mol（2）2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH2=bkJ/mol（3）H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)ΔH3=ckJ/mol（4）2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH4=dkJ/mol则a、b、c、d的关系正确的是。A、ac0B、bd0C、2a=b0D、2c=d0C巩固练习5、在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Ql的是()A、2H2(g)+02(g)=2H20(g)；△H1=-Q12H2(g)+02(g)=2H20(1)；△H2=-Q2B、S(g)+O2(g)=S02(g)；△H1=-Q1S(s)+02(g)=S02(g)；△H2=-Q2C、C(s)+1/2O2(g)=CO(g)；△H1=-Q1C(s)+02(g)=C02(g)；△H2=-Q2D、H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)；△H1=-Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)；△H2=-Q2思考1.在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小A：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+Q2数量的分析：反应物的状态，数量和生成物的数量都相同，但由于气态水转化为液态要放出一定热量∴Q2＞Q1B:S(g)+O2(g)=SO2(g)+Q1S(S)+O2(g)=SO2(g)+Q2思考２.在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小两式数量相同，S由固态吸收热量转化为气态，在氧化燃烧生成SO2。其放出热量的总和小于由气态S直接燃烧所放出的热量，Q1Q2。C:C(S)+1/2O2(g)=CO(g)+Q1C(S)+O2(g)=CO2(g)+Q2思考３.在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小固态C氧化为CO，释放出热量Q1，CO是气体燃料，和O2反应生成CO2，又释放热量Q3，两次释放热量的总和Q1+Q3，等于固态C氧化为气态CO2释放的热量Q2，∴Q2＞Q1D:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)+Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)+Q2状态相同，但数量后式仅是前式的一半，释放的热量也应是前式的一半，Q2＜Q1化学反应与能量的变化H+(aq)+OH－(aq)=H2O(l)=-57.3kJ/molH在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量。研究条件：稀溶液反应物：酸与碱生成物及其物质的量：水1mol放出的热量：57.3kJ/mol注：强酸与弱碱反应，强碱与弱酸、弱酸和弱碱反应生成1molH2O放出的热小于57.3KJ/mol1、中和热：概念辨析：1.1L1mol/LH2SO4溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，由此推知H2SO4与NaOH发生中和反应的中和热为＿＿＿＿＿＿＿＿＿表示该中和热的热化学方程式为57.3kJ/mol1/2H2SO4(aq)+NaOH(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)=-57.3kJ/molH如果我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应，哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢？请大家讨论回答。Q=mcΔt①Q:中和反应放出的热量。m：反应混合液的质量。c：反应混合液的比热容。Δt：反应前后溶液温度的差值。我们如何得到上述数据呢？m为所用酸、碱的质量和，测出参加反应的酸、碱质量相加即可；c需要查阅；Δt可用温度计测出反应前后的温度相减得到。Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）②实验中，我们所用一元酸、一元碱的体积均为50mL，它们的浓度分别为0.50mol/L和0.55mol/L。由于是稀溶液，且为了计算简便，我们近似地认为，所用酸、碱溶液的密度均为1g/cm3，且中和后所得溶液的比热容为4.18J/（g·℃)Q=（50×1＋50×1）×4.18×（t2－t1）=0.418（t2－t1）kJ③酸、碱反应时，我们用的是它的稀溶液，它们的质量应怎样得到？量出它们的体积，再乘以它们的密度即可。③式不是该反应的反应热，因为反应热是有正负的，中和反应放热，故其ΔH为“－”。中和热是稀的酸、碱中和生成1mol水的反应热，而50mL0.