1、专题专题1 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第一单元第一单元 化学反应中的热效应化学反应中的热效应焓变 热化学方程式的书写庆典时的烟火庆典时的烟火钢铁的炼制钢铁的炼制火苗火苗【复习回顾复习回顾】：化学反应过程中既有物质变化，同时又总是伴化学反应过程中既有物质变化，同时又总是伴随着能量的变化随着能量的变化.在我们以前所学的化学反应中在我们以前所学的化学反应中有哪些是放热反应？有哪些是吸热反应？有哪些是放热反应？有哪些是吸热反应？活泼金属与水或酸的反应、酸碱中活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应和反应、燃烧反应、多数化合反应.吸热反应：吸热反应：放热反应：放热反应：多数
2、的分解反应、氯化铵固体与氢多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳.一、反应热和焓变一、反应热和焓变.1.1.反应热：反应热：化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量.2.2.焓变：焓变：在恒温、恒压恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变.符号：符号：H单位：单位：kJ/mol规定规定：当H为“”（H0）时，为吸热反应.若不特别说明，则化学反应的反应热就是该反应的焓变。【交流与讨论交流与讨论】：化学反应中为什么会有能量的变化？化学反
3、应中为什么会有能量的变化？宏观宏观：反应物和生成物所具有的能量不同.微观微观：旧的化学键断裂时所吸收的能量与新的化学键形成时所放出的能量不同.放热反应：放热反应：吸热反应：吸热反应：HH0 0或或 HH为为“”HH0 0 或或HH为为“”放热放热反应物反应物生成物生成物能量能量反应过程反应过程H H0 0HH生成物总能量反应物总能量生成物总能量反应物总能量吸热吸热反应物反应物生成物生成物能量能量反应过程反应过程H H0 0吸热反应吸热反应放热反应放热反应化学反应中化学反应中 热量的反应热量的反应化学反应中化学反应中 热量的反应热量的反应反反应应吸收吸收放出放出 常见的放热反应和吸热反应常见的放
4、热反应和吸热反应放热反应放热反应吸热反应吸热反应燃料的燃烧燃料的燃烧中和反应中和反应金属与酸金属与酸大多数化合反应大多数化合反应C+COC+CO2 ,2 ,H H2 2+CuO+CuOC+HC+H2 2O OBa(OH)Ba(OH)2 2.8H.8H2 2O+NHO+NH4 4ClClCaCOCaCO3 3高温分解高温分解大多数分解反应大多数分解反应注意：反应是吸热还是放热与反应是否要加热没有必然的联系。注意：反应是吸热还是放热与反应是否要加热没有必然的联系。HH反应物总键能生成物总键能反应物总键能生成物总键能从键能角度看：从键能角度看：HH436kJ/mol436kJ/mol243kJ/mo
5、l243kJ/mol 431kJ/mol431kJ/mol2 2183kJ/mol183kJ/mol从断从断键和键和成键成键角度角度分析分析反应物分子反应物分子断键断键时时吸收吸收的能量的能量反应物分子反应物分子断键断键时时吸收吸收的能量的能量生成物分子生成物分子成键成键时时释放释放的能量的能量生成物分子生成物分子成键成键时时释放释放的能量的能量放热反应放热反应吸热反应吸热反应【交流与讨论交流与讨论】：二、热化学方程式二、热化学方程式.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.观察以上热化学方程式，分析其与普通的化学方程观察以上热化学方程式，分析其与普通的化学方程式有何不同？式有
6、何不同？H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)=-184.6 kJ/molHCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)=-890.3 kJ/molHNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)=-57.3 kJ/molHH H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g)(g)=2HI(g)H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol 1.1.热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可二者缺一不可.普通化学方程式只包含物质变化一个部分普通化学方程式只包含物质变化一个部分.物质变化物质变化能量
7、变化能量变化H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)=2HI(g)(g)=2HI(g)H=H=14.9kJ/mol14.9kJ/mol200200101kPa101kPa 2.2.热化学方程式需注明反应时的温度和压强热化学方程式需注明反应时的温度和压强.对于对于 2525、101kPa101kPa时进行的反应可不注明时进行的反应可不注明.普通化学方程式不需注明温度和压强普通化学方程式不需注明温度和压强.H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)O(g)H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 23.热化学方程式需注明各物质的状态.普通化学方
8、程式不需注明物质的状态.H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)O(g)H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)H=H=285.8kJ/mol285.8kJ/mol1 12 2H H2 2O(g)=HO(g)=H2 2O(l)O(l)H H2 2O(l)=HO(l)=H2 2O(g)O(g)H=H=44kJ/mol44kJ/molH=H=44kJ/mol44kJ/mol4.4.热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的热化学方程式中化学计量数表示参加反应的
9、各物质的物质的量，可为整数或分数物质的量，可为整数或分数.普通化学方程式中化学计量数表示原子、分子数目，普通化学方程式中化学计量数表示原子、分子数目，只能为整数，不能为分数只能为整数，不能为分数.H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)O(g)H=H=241.8kJ/mol241.8kJ/mol1 12 2H H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)H=H=285.8kJ/mol285.8kJ/mol1 12 2书写热化学方程式注意事项书写热化学方程式注意事项:(1)(1)反应物和生成物要标明其聚集状态，用反应物和生成物要标明
10、其聚集状态，用g g、l l、s s分别代表气态、分别代表气态、液态、固态。液态、固态。(2)(2)H H 为恒压、恒温条件下反应放出或吸收的热量，放热为负，为恒压、恒温条件下反应放出或吸收的热量，放热为负，吸热为正。吸热为正。书写时需注明反应的温度和压强书写时需注明反应的温度和压强(如在如在2525、101kPa101kPa下下进行的反应，可不注明进行的反应，可不注明)。(3)(3)方程式中各物质的计量数不表示分子个数，只表示物质的量，方程式中各物质的计量数不表示分子个数，只表示物质的量，可是整数或分数。可是整数或分数。(4)(4)对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其对于相同物质的反应
11、，当化学计量数不同时，其H H也不同，也不同，即即H H 的值与计量数成正比。的值与计量数成正比。(5)(5)当化学反应逆向进行时当化学反应逆向进行时,H H数值不变数值不变,但符号相反。但符号相反。(6)(6)可逆反应中的可逆反应中的H H数值是指该反应完全进行时的数值。数值是指该反应完全进行时的数值。A.2CA.2C2 2H H2 2(g)+5O(g)+5O2 2(g)=4CO(g)=4CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H=H=4b kJ/mol4b kJ/molB.CB.C2 2H H2 2(g)+5/2O(g)+5/2O2 2(g)=2CO(g)=2CO2 2(g
12、)+H(g)+H2 2O(l)O(l)H=+2b kJ/molH=+2b kJ/molC.2CC.2C2 2H H2 2(g)+5O(g)+5O2 2(g)=4CO(g)=4CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H=H=2b kJ/mol2b kJ/molD.2CD.2C2 2H H2 2(g)+5O(g)+5O2 2(g)=4CO(g)=4CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H=+b kJ/molH=+b kJ/mol 1.1.（0505全国卷全国卷I I 第第1313题题 )已知充分燃烧已知充分燃烧a g a g 乙炔气体时乙炔气体时生成生成1mol1
13、mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJbkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是A【课堂练习课堂练习】：2.2.(06(06江苏江苏)下列各组热化学方程式中，化学反应的下列各组热化学方程式中，化学反应的H H前者大于后者的是前者大于后者的是 C(s)C(s)O O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H1 1 C(s)C(s)O O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)H H2 2 S(s)S(s)O O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g)H H3 3 S(g)S(g)O O2 2(g)=SO(g
14、)=SO2 2(g)(g)H H4 4 H H2 2(g)(g)O O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)H H5 5 2H 2H2 2(g)(g)O O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H H6 6 CaCO CaCO3 3(s)=CaO(s)(s)=CaO(s)COCO2 2(g)(g)H H7 7 CaO(s)CaO(s)H H2 2O(l)=Ca(OH)O(l)=Ca(OH)2 2(s)(s)H H8 8 A.A.B.B.C.C.D.D.21c c213 3、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，已知、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，已知破坏破坏1mol1molH
15、HH H键消耗的能量为键消耗的能量为Q Q1 1kJkJ，破坏破坏1mol1molO=OO=O键消耗的能量为键消耗的能量为Q Q2 2kJkJ，形成形成1mol1molH HO O键释放的能量为键释放的能量为Q Q3 3kJkJ。下列关系式中正确的是（下列关系式中正确的是（）A.2QA.2Q1 1+Q+Q2 2 4Q 4Q3 3 B.2QB.2Q1 1+Q+Q2 2 4Q 4Q3 3 C.Q C.Q1 1+Q+Q2 2 Q Q3 3 D.QD.Q1 1+Q+Q2 2 =Q =Q3 3B B4、已知、已知（1）H2(g)1/2O2(g)H2O(g)H1=a kJ/mol（2）2H2(g)O2(g
16、)2H2O(g)H2=b kJ/mol（3）H2(g)1/2O2(g)H2O(l)H3=c kJ/mol（4）2H2(g)O2(g)2H2O(l)H4=d kJ/mol则则a、b、c、d的关系正确的是的关系正确的是 。A、acd0 C、2a=b0 C三、中和反应反应热的测量三、中和反应反应热的测量.1.1.实验原理和步骤实验原理和步骤.(1).中和热的定义：中和热的定义：在在稀溶液稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH1molH2 20 0，这时的反应热叫做中和热这时的反应热叫做中和热.(2).实验步骤：实验步骤：用量筒量取用量筒量取50mL 0.50mol/
17、L50mL 0.50mol/L的盐酸，测其温度的盐酸，测其温度,倒入倒入量热计；另用量筒量取量热计；另用量筒量取50mL 0.50mol/L NaOH50mL 0.50mol/L NaOH溶液，溶液，测其温度，并迅速地倒入量热计中，边加边用玻璃测其温度，并迅速地倒入量热计中，边加边用玻璃棒搅拌棒搅拌.观察反应中溶液温度的变化过程，作好记录观察反应中溶液温度的变化过程，作好记录并进行数据处理并进行数据处理.2.2.实验操作实验操作.【交流与讨论交流与讨论】：.实验成功的关键是什么？防止热量的散失防止热量的散失.为了达到此目的，实验过程中采取了哪些措施？使用了双层烧杯、碎泡沫塑料、盖板使用了双层烧
18、杯、碎泡沫塑料、盖板 ，混合酸，混合酸与碱时，操作速度要快。与碱时，操作速度要快。【实验注意事项实验注意事项】：a.a.为了保证为了保证0.50mol L0.50mol L1 1的盐酸完全被的盐酸完全被NaOHNaOH中中和，可以采用和，可以采用0.55molL0.55molL1 1NaOHNaOH溶液，使碱稍稍溶液，使碱稍稍过量，因为过量的碱并不参加中和反应过量，因为过量的碱并不参加中和反应.b.b.实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温，才能使用分冷却至室温，才能使用 .c.c.要使用同一支温度计要使用同一支温度计.分别先后测量酸、碱及
19、混分别先后测量酸、碱及混合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净合液的温度时，测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干并用滤纸擦干.温度计的水银球部分要完全浸入溶液温度计的水银球部分要完全浸入溶液中，且要稳定一段时间再记下读数中，且要稳定一段时间再记下读数.d.d.操作时动作要快，尽量减少热量的散失操作时动作要快，尽量减少热量的散失.f.f.强酸与强碱中和反应，实质是强酸与强碱中和反应，实质是H H和和OHOH的反的反应，其热化学方程式为应，其热化学方程式为：H H（）（）OHOH（）（）（l l）H H，实验中若用弱酸实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中代替强酸，或用
20、弱碱代替强碱，因中和过程中弱酸或弱碱的电离吸热，会使测得中和热的数弱酸或弱碱的电离吸热，会使测得中和热的数值偏低值偏低.e.e.中和热不包括离子在水溶液中的生成热，物质中和热不包括离子在水溶液中的生成热，物质的溶解热，电解质电离的吸收热所伴随的热效应。的溶解热，电解质电离的吸收热所伴随的热效应。在中学阶段，我们只讨论强酸与强碱在稀溶液中在中学阶段，我们只讨论强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热。反应的中和热。3.3.实验数据处理实验数据处理.a.a.取三次测量所得数据的平均值作为计算依据取三次测量所得数据的平均值作为计算依据.【思考】：如果某一次实验的数据与另外两次实验的数据如果某一次实验的数据与
21、另外两次实验的数据差异明显，怎么办？差异明显，怎么办？b.b.计算反应热：计算反应热：H HQ/nQ/ncmcmt/n t/n H H=4.18 m4.18 mt t1010-3-30.0250.025kJ/molkJ/mol议一议议一议你所测得的数据是否为你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol57.3 kJ/mol，若不是，若不是，分析产生误差的原因：分析产生误差的原因：可能的原因有：可能的原因有：1.1.量取溶液的体积有误差量取溶液的体积有误差22药品的选用不当引起的误差药品的选用不当引起的误差33实验过程中有液体洒在外面。实验过程中有液体洒在外面。4.4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，
22、导致实验误差混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差5.5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差致误差6.6.测了酸后的温度计未用水清洗，便立即去测碱测了酸后的温度计未用水清洗，便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。的温度，致使热量损失而引起误差。问题探究问题探究判断下列实验操作对中和热测定的数值有判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响？填变大变小或者不变。如何影响？填变大变小或者不变。大烧杯上没有盖硬纸板大烧杯上没有盖硬纸板用相同浓度和体积的氨水代替用相同浓度和体积的氨水代替NaOHNaOH溶液进溶液进行实验行实验 用相同浓度
23、和体积的醋酸代替稀盐酸溶液用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液 进行实验进行实验 变变 小小变变 小小变变 小小1 1、为了减小误差。某同学在实验中两次测、为了减小误差。某同学在实验中两次测定中和热。第一次是用定中和热。第一次是用50 mL 0.50 mol/L50 mL 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和50 mL 0.50 mol/L50 mL 0.50 mol/L氢氧化钠，第氢氧化钠，第二次是用二次是用100 mL 0.50 mol/L100 mL 0.50 mol/L的盐酸和的盐酸和100 100 mL 0.50mol/LmL 0.50mol/L的的NaOHNaOH溶液。请你预测该同
24、溶液。请你预测该同学两次测得的中和热结果学两次测得的中和热结果 （相（相等或者不相等）。等或者不相等）。概念辨析概念辨析相相 等等概念辨析概念辨析2 2、若将、若将1L1mol/LNaOH1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为分别为H H1 1、H H2 2 、H H3 3 ；则三者的大小；则三者的大小关系为关系为 。H H1 1 H H3 3 H H2 2 四、反应热的计算四、反应热的计算.【交流与讨论交流与讨论】：如何测定如何测定C(s)+1/2OC(s)+1/2O2 2(g)=CO(g
25、)(g)=CO(g)的反应热的反应热H H1 1？.能直接测定吗？如何测？能直接测定吗？如何测？.若不能直接测，怎么办？若不能直接测，怎么办？1.盖斯定律的内容盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是其反应热是相同的相同的.换句话说换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关始态和终态有关,而与反应的途径无关而与反应的途径无关.是不是任一反应的反应热均能直接测出是不是任一反应的反应热均能直接测出?HH1+H2盖斯定律直观化盖斯定律直观化 CO(g)C(s)CO2(g)H2H1H3H2H1H3=+C(
26、s)+1/2O2(g)=CO(g)H1？CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)H2-283.0 kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)H3-393.5 kJ/mol+)H1+H2=H3 H1=H3 H2 =-393.5 kJ/mol(-283.0 kJ/mol)=-110.5 kJ/mol【课堂练习课堂练习】：1.1.已知已知.CO(g)+1/2 O.CO(g)+1/2 O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)H(g)H1 1=283.0 kJ/mol283.0 kJ/mol.H.H2 2(g)+1/2 O(g)+1/2 O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)HO(l)H2
27、 2=285.8 kJ/mol285.8 kJ/mol.C.C2 2H H5 5OH(l)+3 OOH(l)+3 O2 2(g)=2 CO(g)=2 CO2 2(g)+3 H(g)+3 H2 2O(l)O(l)H H3 3=-1370 kJ/mol=-1370 kJ/mol试计算试计算.2CO(g).2CO(g)4 H4 H2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)C C2 2H H5 5OH(l)OH(l)的的HH 解解:根据盖斯定律，反应不论是一步完成还是分几步完成，其根据盖斯定律，反应不论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应都是相同的反应热效应都是相同的.下面就看看反应能不能由三
28、个下面就看看反应能不能由三个反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应能不能分反应通过加减乘除组合而成，也就是说，看看反应能不能分成几步完成成几步完成.2+2+4-4-=所以，所以，HHH1H12 2 H2H24 4 H3H3 283.2283.22 2 285.8285.84 4 1370 1370 339.2 kJ/mol339.2 kJ/mol2.2.已知：已知：.C(.C(石墨，石墨，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H H1 1=-393.5kJ/mol=-393.5kJ/mol.C(.C(金刚石，金刚石，s)+Os)+O2 2(g)=CO(g)=CO
29、2 2(g)(g)H H2 2=-395.0kJ/mol=-395.0kJ/mol写出石墨变成金刚石的热化学方程式写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25,101kPa(25,101kPa时时).).解：解：-得：得：C(C(石墨，石墨，s)=C(s)=C(金刚石，金刚石，s)s)H=+1.5kJ/molH=+1.5kJ/mol3.3.某次发射火箭，用某次发射火箭，用N N2 2H H4 4（肼）在（肼）在NONO2 2中燃烧，生成中燃烧，生成N N2 2、液、液态态H H2 2O.O.已知：已知：N N2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)=2NO(g)=2NO2 2(g)(g)H H1
30、1=+67.2kJ/mol =+67.2kJ/mol N N2 2H H4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=N(g)=N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H H2 2=-534kJ/mol=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式2 N2 N2 2H H4 4(g)+2NO(g)+2NO2 2(g)=3N(g)=3N2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H=H=？上述反应可以由 22得到，故得到，故H=H=H H2 2 22H H1 1=-1135.2kJ/mol =-11
31、35.2kJ/mol 2 N2 N2 2H H4 4(g)+2NO(g)+2NO2 2(g)=3N(g)=3N2 2(g)+4H(g)+4H2 2O(l)O(l)H=-1135.2kJ/molH=-1135.2kJ/mol 五、能源的充分利用五、能源的充分利用.1.1.世界上最重要的化石燃料有哪些？有何优点？世界上最重要的化石燃料有哪些？有何优点？煤、石油、天然气；它们的燃烧热都很高煤、石油、天然气；它们的燃烧热都很高.2 2广义地讲，哪些物质可称为燃料？广义地讲，哪些物质可称为燃料？能够发生燃烧反应放出热量的物质都可称为燃料能够发生燃烧反应放出热量的物质都可称为燃料.3.3.新能源有哪些？新
32、能源有哪些？太阳能、生物能、风能、地热能、海洋能太阳能、生物能、风能、地热能、海洋能 .【燃烧热简介燃烧热简介】：在在101kPa时，时，1mol物质物质完全燃烧完全燃烧生成生成稳定的稳定的氧化物氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热.说明：说明：.在在101kPa时，完全燃烧生成稳定的氧化物时，完全燃烧生成稳定的氧化物.如如C完全燃烧应生成完全燃烧应生成C02(g)而生成而生成CO(g)属于不完全燃属于不完全燃烧；又如烧；又如H2燃烧生成液态燃烧生成液态H20，而不是气态水蒸气，而不是气态水蒸气.燃烧热通常是由实验测得的燃烧热通常是由实验测得的.可燃物以可燃物以1mol作为标准进行测量，所以计算作为标准进行测量，所以计算燃烧热时，热化学方程式常以分数表示燃烧热时，热化学方程式常以分数表示.
