化学:1.1《化学反应的热效应》学案(鲁科版选修4)

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名称 化学:1.1《化学反应的热效应》学案(鲁科版选修4)
格式 rar
文件大小 40.8KB
资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 化学
更新时间 2009-12-02 19:04:00

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第一章 化学反应与能量转化
第1节 化学反应的热效应
一、反应热的涵义
1、化学上规定,当化学反应在一定的温度下进行时,反应________或___________热量为该反应在此温度下的热效应。
2、符号:用Q表示
Q>0,表示_________;Q<0,表示_________;
3、单位:____________或____________
4、热量与比热的关系:___________________________
[思考]
①你所知道的化学反应中有哪些是放热反应
②你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应?
二、化学反应的焓变
1、焓的定义
物质所具有的能量是物质固有的性质,可以用一个物理量 来表示,符号为_______。用焓变( H)来描述与反应热有关的能量变化。
△H=H(反应产物)-H(反应物)
△H为反应产物的总焓与反应物的总焓之差,称为化学反应的焓变。
2、反应热与焓变的关系
热化学研究表明,对于 下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化只转化成 ,而没有转化为电能、光能等其他形式的能,则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的改变。数学表达式:QP= H,其中:Qp表示在 不变的条件下化学反应的反应热。
〖反馈练习〗
1. 1molC与1molH2O(g)反应失成lmol CO(g)和1mol H2 (g),需要吸收131.5kJ的热量,该反应的反应热为△H= kJ/mol。
2. 下列各图中,表示正反应是吸热反应的图是( )。
3. 化学反应中的能量变化,通常表现为热量的变化,如Ba(OH)2.8H2O与NH4Cl的反应
要吸收热量,在化学上叫做吸热反应。其原因是( )
  A.反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量
  B.反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量
  C.在化学反应中需要加热的反应就是吸热反应
  D.在化学反应中需要降温的反应就是放热反应
三、热化学方程式及其书写
1、概念:热化学方程式: 。
2、意义:既表明了化学反应中的 变化,也表明了化学反应中的 。
3、书写注意事项:
(1)要注明反应物和生成物的 (若为同素异形体、要注明名称),因为物质呈现哪一种聚集状态,与它们所具有的能量有关,即反应物的物质相同,状态不同,△H也不同。
(2)要注明反应温度和压强。因为△H的大小和反应的温度、压强有关,如不注明,即表示在101kPa和25°C。
(3)热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数,而是表示 ,故化学计量数可以是整数,也可以是分数。相同物质的化学反应,当化学计量数改变时,其△H也同等倍数的改变。
(4)△H的表示:在热化学方程式中△H的“+”“-”一定要注明,“+”代表 ,“-”代表 。△H的单位是: 或 。
〖反馈练习〗
1. 当1mol气态H2与1mol气态Cl2反应生成2mol气态HCl,放出184.6KJ的热量,请写出该反应的热化学方程式。
2.写出下列反应的热化学方程式
①1molN2 (g)与适量O2 (g)反应生成NO (g),需吸收68kJ的热量;
②2molCu(s)与适量O2 (g)反应生成CuO(s),放出314kJ热量;
③1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量,写出硫燃烧的热化学方程式。
④4g CO在氧气中燃烧生成CO2,放出 9. 6kJ热量,写出CO燃烧的热化学方程式。
〖课堂练习〗
1、下列说法正确的是( )
A.物质发生化学变化都伴随着能量变化
B.任何反应中的能量变化都表现为热量变化
C.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
D.即使没有物质的变化,也可能有能量的变化
2、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 D.氧化钙溶于水
3、25℃、101 kPa下,2g氢气燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,表示该反应的热化学方程式正确的是( )。
A.2H2(g)+O2(g)==2H2O(1) △H= ―285.8kJ/mol
B.2H2(g)+ O2(g)==2H2O(1) △H= +571.6 kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)==2H2O(g) △H= ―571.6 kJ/mol
D.H2(g)+O2(g)==H2O(1) △H = ―285.8kJ/mol
4、已知热化学方程式:SO2(g)+ O2(g) SO3(g) △H = ―98.32kJ/mol
在容器中充入2molSO2 和1molO2充分反应,最终放出的热量为 ( )。
A . 196.64kJ B. 196.64kJ/mol C. < 196.64kJ D. > 196.64kJ
5、石墨和金刚石都是碳的单质,石墨在一定条件下可转化为金刚石。已知把石墨完全转化为金刚石时,要吸收能量,下列说法正确的是( )
A.石墨不如金刚石稳定 B.金刚石不如石墨稳定
C.等质量的金刚石与石墨完全燃烧,放出的能量一样多
D.等质量的金刚石与石墨完全燃烧,石墨放出的能量少
6、下列反应是放热反应,但不是氧化还原反应的是 ( )
A、铝片与稀硫酸的反应 B、氢氧化钡与硫酸的反应
C、灼热的炭与二氧化碳的反应 D、甲烷在氧气中燃烧
7、0.3mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ热量,其热化学方程式是_________________________________。
四、焓变的计算――盖斯定律及其应用
1、盖斯定律的涵义:对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应焓变是______________的。这就是盖斯定律。
也就是说,化学反应的反应热只与反应的 (各反应物)和 (各生成物)有关,而与具体的反应进行的途径无关。
2、盖斯定律的应用
盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行的很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的产品不纯(有副反应发生),这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律,就可以间接的把它们的反应热计算出来。
例如:C(S)+0.5O2(g)=CO(g)
上述反应在O2供应充分时,可燃烧生成CO2、O2供应不充分时,虽可生成CO,但同时还部分生成CO2。因此该反应的△H无法直接测得。但是下述两个反应的△H却可以直接测得: C(S)+O2(g)=CO2(g) ; △H1= - 393.5kJ/mol
CO(g) +0.5 O2(g)=CO2(g) ;△H2= - 283.0kJ/mol
根据盖斯定律,就可以计算出欲求反应的△H3。
分析上述反应的关系,即知
△H1=△H2+△H3
△H3=△H1-△H2=-393.5kJ/mol -(-283.0kJ/mol)
=-110.5kJ/mol
由以上可知,盖斯定律的实用性很强。
3、反应热计算
根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据,可以计算一些反应的反应热。反应热、燃烧热的简单计算都是以它们的定义为基础的,只要掌握了它们的定义的内涵,注意单位的转化即可。
热化学方程式的简单计算的依据:
(1)热化学方程式中化学计量数之比等于各物质物质的量之比;还等于反应热之比。
(2)热化学方程式之间可以进行加减运算。
例1同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的”。已知P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s);ΔH = -2983.2 kJ/mol
P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s);ΔH = -738.5 kJ/mol
试写出白磷转化为红磷的热化学方程式_________________________________。
例2已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-569.6 kJ·mol-1,
2H2O(g)===2H2(g)+O2(g);ΔH=+482.1 kJ·mol-1。现有1 g液态H2O,蒸发时吸收的热量是 ( )
A.2.43 kJ B.4.86 kJ C.43.8 kJ D.87.5 kJ
〖反馈练习〗
1、由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,写出该反应的热化学方程式 。若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ,则反应H2(g)+O2(g)==H2O(l)的△H=___________kJ·mol-1。
2、⑴已知: N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);△H=+67.7kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g);△H=-534kJ/mol
发射卫星用肼(即N2H4)的气体为原料,以NO2为氧化剂,两种物质反应生成氮气和水蒸气,试写出该反应的热化学方程式:
⑵设在(1)问答案中的反应热为△H1,如果是生成液体水,对应的反应热为△H2(保持各物质的化学计量数不变),则△H2的绝对值比△H1的绝对_________(填“大”、“小”、“相等”);
⑶如果发射卫星用肼(即N2H4)为原料,以N2O4为氧化剂,等物质的量的肼在N2O4中完全燃烧放出的热量比在NO2中完全燃烧放出的热量___________(填“大”、“小”、“相等”)。〖课堂练习〗
1、下列各组热化学方程式中,△H1>△H2的是( )
①C(s)+O2(g)===CO2(g) △H1 C(s)+O2(g)===CO(g) △H2
②S(s)+O2(g)===SO2(g) △H1 S(g)+O2(g)===SO2(g) △H2
③H2(g)+O2(g)===H2O(l) △H1 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) △H2
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) △H1 CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(s) △H2
A.① B.④ C.②③④ D.①②③
2、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-1 B. ―92.3kJ·mol-1 C. ―369.2kJ·mol-1 D. +92.3kJ·mol-1
3、氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0kJ/mol
C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) △H=-5518kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-89.3kJ/mol
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时,放出热量最少的是( )
A. H2(g) B. CO(g) C. C8H18(l) D. CH4(g)
4、根据以下3个热化学方程式:
2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) △H =―Q1 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)=2S (s)+2H2O(l) △H =―Q2 kJ/mol
2H2S(g)+O2(g)=2S (s)+2H2O(g) △H =―Q3 kJ/mol
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A. Q1>Q2>Q3  B. Q1>Q3>Q2 C. Q3>Q2>Q1 D. Q2>Q1>Q3
5、完全燃烧一定质量的无水乙醇,放出的热量为Q,为完全吸收生成的CO2,并使之生成正盐Na2CO3,消耗掉0.8mol/L NaOH溶液500mL,则燃烧1mol酒精放出的热量是( )
A. 0.2Q B. 0.1Q C. 5Q D. 10Q
6、盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H= ―24.8kJ/mol
3Fe2O3(s)+ CO(g)==2Fe3O4(s)+ CO2(g) △H= ―47.2kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) △H= +640.5kJ/mol
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式:___________________
7、火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当把0.4mol液态肼和0.8mol H2O2混合反应,生成氮气和水蒸气,放出256.7kJ的热量(相当于25℃、101 kPa下测得的热量)。
(1)反应的热化学方程式为 。
(2)又已知H2O(l) = H2O(g) ΔH= +44kJ/mol。则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是 kJ。
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是 。
8、室温下将40g已磨成粉末的Ba(OH)2·8H2O和20g NH4Cl置于250mL锥形瓶中,迅速搅拌将固体药品混合均匀,20s后用带有内装NO2气体的试管和玻璃管的双孔橡皮塞塞紧瓶口,如图,再在玻璃管口悬挂一湿润的红色石蕊试纸。试回答:
⑴湿润的红色石蕊试纸变化是: ;
用化学用语作出相关解释:
和 __________ __ 。
⑵试管中气体颜色变化是 ;
用文字和化学用语作出解释 。
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