第二单元 化学反应中的热量
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课件52张PPT。第二单元 化学反应中的热量1．知道化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。
2．知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。
3．了解化学能与热能的相互转化。
4．初步学习热化学方程式的书写，并能进行一些简单的能量变化计算。
5．了解能量转化在生产、生活中的应用。放出吸收2.化学键与能量关系
(1)破坏化学键,需要_____能量。
(2)形成化学键,则会_____能量。
3.化学反应与能量关系
(1)放热反应:反应物的能量总和__生成物的能量 总和。
(2)吸热反应:反应物的能量总和__生成物的能量 总和。吸收释放><二、热化学方程式
1.概念
表示______________________的化学方程式。
2.写法
(1)写出正确的___________。
(2)标明物质的状态,用________分别代表气态、 液态和固态。
(3)用____标明反应放出或吸收的热量数值,负值 表示反应_____,正值表示反应_____。反应放出或吸收的热量化学方程式g、l、sΔH放热吸热三、燃料燃烧释放的能量
1.决定燃料燃烧释放热量大小的因素
______________和_______________的相对大小。
2.计算依据
释放的热量等于形成生成物分子的化学键_____ 的总能量减去断裂反应物分子的化学键_____的 总能量。反应物的总能量生成物的总能量放出吸收[学生交流]
【提示】 化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成的全过程。化学反应中物质变化的同时,伴有能量变化。化学反应遵循什么规律？
[学生交流]
【提示】 质量守恒定律和能量守恒定律。如何理解吸、放热过程？
[师生互动]
【提示】 (1)破坏化学键的过程是吸热过程,形成化学键的过程是放热过程。
(2)反应物的总能量高于生成物的总能量,反应过程放热,反之,反应过程吸热。【归纳小结】 放热反应和吸热反应的比较【答案】 D【点评】 图象能很直观地反映出物质具有能量的高低,同时也能直接算出能量变化的具体值,需要指出的是,反应中的热量变化仅仅与反应物及生成物有关,而与中间过程没有关系。【答案】 C[师生互动]
【提示】 (1)ΔH的意义
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,并用空格隔开。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(kJ/mol)。(2)反应的条件
书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件,一般情况下ΔH是在25 ℃、1.01×105Pa下测定的,可不注明温度和压强。
(3)化学计量数
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,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。(4)物质的聚集状态
反应物和生成物的聚集状态不同,反应热ΔH不同。因此,必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”表示。热化学方程式中不用“↑”或“↓”。热化学方程式中化学计量数与ΔH存在怎样的关系？
[师生互动]
【提示】 由于ΔH与反应完成的物质的物质的量有关,所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。【解析】 A项中该反应为放热反应,因而ΔH应该为负值；C项中ΔH的单位应该为kJ·mol－1；D项中没有标明各物质的状态。
【答案】 B
【点评】 理解了热化学方程式书写注意的问题,可以免去繁锁计算而作出正确判断。【解析】 记住热化学方程式书写的注意事项,能准确判断热化学方程式的正误。
书写热化学方程式必须注意以下几点:
①要注明反应物与生成物各物质的状态,A错。
②吸热反应ΔH>0,体系能量升高；放热反应ΔH<0,B、D错。
【答案】 C[学生交流]
【提示】 当破坏旧化学键所吸收的能量小于形成新化学键所释放的能量时,为放热反应。
当破坏旧化学键所吸收的能量大于形成新化学键所释放的能量时,为吸热反应。计算1 mol H2与1 mol Cl2完全反应生成2 mol HCl放出的热量。
[学生交流]
【提示】 1 mol H2与1 mol Cl2完全反应生成2 mol HCl放出热量为2 mol×431 kJ/mol－1 mol×436 kJ/mol－1 mol×243 kJ/mol＝183 kJ。根据上述数据回答下列问题:
(1)下列物质本身具有的能量最低的是______。
A.H2 B.Cl2
C.Br2 D.I2
(2)下列氢化物中最稳定的是________。
A.HCl B.HBr
C.HI(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？____________。
(4)相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是________。【思路点拨】 解决此题的关键有以下两点:
(1)键能越大,物质越稳定。
(2)化学键变化所吸收或放出的热量即为反应热。【答案】 (1)A (2)A (3)放热反应 (4)Cl2【解析】 A选项中燃烧热单位错误,应为kJ·mol－1；B项图中没有表示出ΔH＝－566 kJ/mol时,对应的反应物与生成物的量的关系,B项错；由于2Na2O2(s)＋2CO2(g)===2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH＝－452 kJ·mol－1,所以2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH>－452 kJ·mol－1,C正确；由题设条件两反应可得:CO(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s) ΔH＝－509 kJ·mol－1,可知当放出509 kJ热量时,消耗1 mol CO,电子转移数为2×6.02×1023,D错误。
【答案】 C1.知识小结2.规律点拨
(1)有些物质的变化过程虽然也有热量变化,但不一定是吸热反应或放热反应。如:NaOH溶于水,虽然放出热量,但不是放热反应,NH4NO3溶于水吸收热量,但不是吸热反应。因为该过程只有旧化学键断裂,没有新化学键生成,不是化学反应。
(2)热化学方程式既表明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)无论热化学方程式中化学计量数为多少,ΔH的单位总是kJ·mol－1(kJ/mol),但ΔH的数值与反应式中的化学计量数有关。1.(2010年重庆理综)减缓温室气体排放是2009年哥本哈根气候变化会议的议题,下列反应不产生温室气体的是( )
A.用纯碱制玻璃 B.用煤炭作燃料
C.用铁矿石炼铁 D.用氨制碳酸铵
【解析】 A、B、C均产生CO2气体,故错；D项消耗CO2,故选D。
【答案】 D2.下列说法正确的是( )
A.任何化学反应都伴随着能量的变化
B.H2O(g)―→H2O(l)该过程放出大量的热,所以该过程是化学变化
C.化学反应中能量的变化都表现为热量的变化
D.对于如图所示的过程,是吸收能量的过程【解析】 任何化学反应都有能量的变化,但有能量变化的过程不一定是化学变化,如物质的三态变化,虽然存在能量变化,但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成,故不是化学变化,所以A项正确,B项错误；化学反应中能量变化的形式有多种,除热能外,还有光能、电能等,C项错误；由图象知,该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量,故该过程中放出了能量,D项错误。
【答案】 A3.下列反应一定属于放热反应的是( )
①硫酸与Ba(OH)2溶液混合 ②Mg与CH3COOH溶液的反应
③燃烧 ④中和反应 ⑤复分解反应
A.①②③④ B.②③④⑤
C.①③④⑤ D.全是
【解析】 硫酸与Ba(OH)2溶液混合,酸碱发生中和反应,是放热反应。镁与醋酸溶液的反应也是放热反应。燃烧是指剧烈的发光发热的反应,因而都是放热反应。复分解反应,有的是放热反应,如酸碱中和反应；有的是吸热反应,如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。
【答案】 A4.已知在1×105Pa,298 K条件下,2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,下列热化学方程式正确的是( )
A.H2O(g)===H2(g)＋1/2O2(g)
ΔH＝＋242 kJ·mol－1
B.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－484 kJ·mol－1
C.H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)
ΔH＝＋242 kJ·mol－1
D.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝＋484 kJ·mol－1【解析】 1×105Pa,298 K条件下,2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,其热化学方程式为:
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1。
对照此题给的四个选项中正确的是A。
【答案】 A5.如图所示,把小烧杯放入25 ℃的盛有饱和硝酸钾溶液的大烧杯中,小烧杯(已被设法固定)中放有25 g研成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],再加入约12 g的氯化铵晶体,并搅拌使其充分反应。
(1)观察到的现象是_____________________。(2)产生上述现象的原因是________________
________________________________________________________。
(3)由实验推知,反应物的总能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量。【解析】 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体发生如下反应:Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O,该反应为吸热反应,所以反应物总能量小于生成物总能量。因为KNO3的溶解度随着温度的升高而增大,所以降温时,KNO3的溶解度减小,所以将有KNO3晶体析出。【答案】 (1)反应混合物为糊状并闻到刺激性气味；大烧杯中有晶体析出
(2)氢氧化钡晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应,生成了有刺激性气味的氨气及水,故反应后混合物为糊状；同时使KNO3饱和溶液的温度降低,使KNO3的溶解度减小而有晶体析出。
(3)小于6.甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃。
(1)甲硅烷中含有的化学键是________,其在固态时属于________晶体。
(2)已知室温下1 g甲硅烷自燃生成SiO2和水放出热量44.6 kJ,则其热化学方程式为
__________________________。【解析】 (1)甲硅烷是非金属和非金属形成的化合物,属于共价化合物,其中只含共价键,在固态时依靠分子间作用力结合成分子晶体。(2)1 mol SiH4完全燃烧,生成液态水放出的热量为44.6 kJ/g×32 g＝1 427.2 kJ。因此热化学方程式为:
SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ/mol。
【答案】 (1)共价键 分子
(2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－1 427.2 kJ/mol练规范、练技能、练速度
2．知道反应物与生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。
3．了解化学能与热能的相互转化。
4．初步学习热化学方程式的书写，并能进行一些简单的能量变化计算。
5．了解能量转化在生产、生活中的应用。放出吸收2.化学键与能量关系
(1)破坏化学键,需要_____能量。
(2)形成化学键,则会_____能量。
3.化学反应与能量关系
(1)放热反应:反应物的能量总和__生成物的能量 总和。
(2)吸热反应:反应物的能量总和__生成物的能量 总和。吸收释放><二、热化学方程式
1.概念
表示______________________的化学方程式。
2.写法
(1)写出正确的___________。
(2)标明物质的状态,用________分别代表气态、 液态和固态。
(3)用____标明反应放出或吸收的热量数值,负值 表示反应_____,正值表示反应_____。反应放出或吸收的热量化学方程式g、l、sΔH放热吸热三、燃料燃烧释放的能量
1.决定燃料燃烧释放热量大小的因素
______________和_______________的相对大小。
2.计算依据
释放的热量等于形成生成物分子的化学键_____ 的总能量减去断裂反应物分子的化学键_____的 总能量。反应物的总能量生成物的总能量放出吸收[学生交流]
【提示】 化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成的全过程。化学反应中物质变化的同时,伴有能量变化。化学反应遵循什么规律？
[学生交流]
【提示】 质量守恒定律和能量守恒定律。如何理解吸、放热过程？
[师生互动]
【提示】 (1)破坏化学键的过程是吸热过程,形成化学键的过程是放热过程。
(2)反应物的总能量高于生成物的总能量,反应过程放热,反之,反应过程吸热。【归纳小结】 放热反应和吸热反应的比较【答案】 D【点评】 图象能很直观地反映出物质具有能量的高低,同时也能直接算出能量变化的具体值,需要指出的是,反应中的热量变化仅仅与反应物及生成物有关,而与中间过程没有关系。【答案】 C[师生互动]
【提示】 (1)ΔH的意义
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,并用空格隔开。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(kJ/mol)。(2)反应的条件
书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件,一般情况下ΔH是在25 ℃、1.01×105Pa下测定的,可不注明温度和压强。
(3)化学计量数
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,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。(4)物质的聚集状态
反应物和生成物的聚集状态不同,反应热ΔH不同。因此,必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”表示。热化学方程式中不用“↑”或“↓”。热化学方程式中化学计量数与ΔH存在怎样的关系？
[师生互动]
【提示】 由于ΔH与反应完成的物质的物质的量有关,所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。当反应向逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。【解析】 A项中该反应为放热反应,因而ΔH应该为负值；C项中ΔH的单位应该为kJ·mol－1；D项中没有标明各物质的状态。
【答案】 B
【点评】 理解了热化学方程式书写注意的问题,可以免去繁锁计算而作出正确判断。【解析】 记住热化学方程式书写的注意事项,能准确判断热化学方程式的正误。
书写热化学方程式必须注意以下几点:
①要注明反应物与生成物各物质的状态,A错。
②吸热反应ΔH>0,体系能量升高；放热反应ΔH<0,B、D错。
【答案】 C[学生交流]
【提示】 当破坏旧化学键所吸收的能量小于形成新化学键所释放的能量时,为放热反应。
当破坏旧化学键所吸收的能量大于形成新化学键所释放的能量时,为吸热反应。计算1 mol H2与1 mol Cl2完全反应生成2 mol HCl放出的热量。
[学生交流]
【提示】 1 mol H2与1 mol Cl2完全反应生成2 mol HCl放出热量为2 mol×431 kJ/mol－1 mol×436 kJ/mol－1 mol×243 kJ/mol＝183 kJ。根据上述数据回答下列问题:
(1)下列物质本身具有的能量最低的是______。
A.H2 B.Cl2
C.Br2 D.I2
(2)下列氢化物中最稳定的是________。
A.HCl B.HBr
C.HI(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？____________。
(4)相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,当消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收的热量最多的是________。【思路点拨】 解决此题的关键有以下两点:
(1)键能越大,物质越稳定。
(2)化学键变化所吸收或放出的热量即为反应热。【答案】 (1)A (2)A (3)放热反应 (4)Cl2【解析】 A选项中燃烧热单位错误,应为kJ·mol－1；B项图中没有表示出ΔH＝－566 kJ/mol时,对应的反应物与生成物的量的关系,B项错；由于2Na2O2(s)＋2CO2(g)===2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH＝－452 kJ·mol－1,所以2Na2O2(s)＋2CO2(s)===2Na2CO3(s)＋O2(g) ΔH>－452 kJ·mol－1,C正确；由题设条件两反应可得:CO(g)＋Na2O2(s)===Na2CO3(s) ΔH＝－509 kJ·mol－1,可知当放出509 kJ热量时,消耗1 mol CO,电子转移数为2×6.02×1023,D错误。
【答案】 C1.知识小结2.规律点拨
(1)有些物质的变化过程虽然也有热量变化,但不一定是吸热反应或放热反应。如:NaOH溶于水,虽然放出热量,但不是放热反应,NH4NO3溶于水吸收热量,但不是吸热反应。因为该过程只有旧化学键断裂,没有新化学键生成,不是化学反应。
(2)热化学方程式既表明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)无论热化学方程式中化学计量数为多少,ΔH的单位总是kJ·mol－1(kJ/mol),但ΔH的数值与反应式中的化学计量数有关。1.(2010年重庆理综)减缓温室气体排放是2009年哥本哈根气候变化会议的议题,下列反应不产生温室气体的是( )
A.用纯碱制玻璃 B.用煤炭作燃料
C.用铁矿石炼铁 D.用氨制碳酸铵
【解析】 A、B、C均产生CO2气体,故错；D项消耗CO2,故选D。
【答案】 D2.下列说法正确的是( )
A.任何化学反应都伴随着能量的变化
B.H2O(g)―→H2O(l)该过程放出大量的热,所以该过程是化学变化
C.化学反应中能量的变化都表现为热量的变化
D.对于如图所示的过程,是吸收能量的过程【解析】 任何化学反应都有能量的变化,但有能量变化的过程不一定是化学变化,如物质的三态变化,虽然存在能量变化,但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成,故不是化学变化,所以A项正确,B项错误；化学反应中能量变化的形式有多种,除热能外,还有光能、电能等,C项错误；由图象知,该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量,故该过程中放出了能量,D项错误。
【答案】 A3.下列反应一定属于放热反应的是( )
①硫酸与Ba(OH)2溶液混合 ②Mg与CH3COOH溶液的反应
③燃烧 ④中和反应 ⑤复分解反应
A.①②③④ B.②③④⑤
C.①③④⑤ D.全是
【解析】 硫酸与Ba(OH)2溶液混合,酸碱发生中和反应,是放热反应。镁与醋酸溶液的反应也是放热反应。燃烧是指剧烈的发光发热的反应,因而都是放热反应。复分解反应,有的是放热反应,如酸碱中和反应；有的是吸热反应,如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应。
【答案】 A4.已知在1×105Pa,298 K条件下,2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,下列热化学方程式正确的是( )
A.H2O(g)===H2(g)＋1/2O2(g)
ΔH＝＋242 kJ·mol－1
B.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－484 kJ·mol－1
C.H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(g)
ΔH＝＋242 kJ·mol－1
D.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝＋484 kJ·mol－1【解析】 1×105Pa,298 K条件下,2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,其热化学方程式为:
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1。
对照此题给的四个选项中正确的是A。
【答案】 A5.如图所示,把小烧杯放入25 ℃的盛有饱和硝酸钾溶液的大烧杯中,小烧杯(已被设法固定)中放有25 g研成粉末的氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O],再加入约12 g的氯化铵晶体,并搅拌使其充分反应。
(1)观察到的现象是_____________________。(2)产生上述现象的原因是________________
________________________________________________________。
(3)由实验推知,反应物的总能量______(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物的总能量。【解析】 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体发生如下反应:Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O,该反应为吸热反应,所以反应物总能量小于生成物总能量。因为KNO3的溶解度随着温度的升高而增大,所以降温时,KNO3的溶解度减小,所以将有KNO3晶体析出。【答案】 (1)反应混合物为糊状并闻到刺激性气味；大烧杯中有晶体析出
(2)氢氧化钡晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应,生成了有刺激性气味的氨气及水,故反应后混合物为糊状；同时使KNO3饱和溶液的温度降低,使KNO3的溶解度减小而有晶体析出。
(3)小于6.甲硅烷(SiH4)是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃。
(1)甲硅烷中含有的化学键是________,其在固态时属于________晶体。
(2)已知室温下1 g甲硅烷自燃生成SiO2和水放出热量44.6 kJ,则其热化学方程式为
__________________________。【解析】 (1)甲硅烷是非金属和非金属形成的化合物,属于共价化合物,其中只含共价键,在固态时依靠分子间作用力结合成分子晶体。(2)1 mol SiH4完全燃烧,生成液态水放出的热量为44.6 kJ/g×32 g＝1 427.2 kJ。因此热化学方程式为:
SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ/mol。
【答案】 (1)共价键 分子
(2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)
ΔH＝－1 427.2 kJ/mol练规范、练技能、练速度