高二化学教案【专题四】化学反应中的能量变化

高二化学教案【专题四】化学反应中的能量变化

‎ 【专题四】化学反应中的能量变化 ‎【考点突破】‎ 考点1 化学反应中的能量变化 ‎1.放热反应和吸热反应 ‎ 由于各物质所具有的能量不同，如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，有一部分能量就会转变成热能等形式释放出来，这就是放热反应。‎ ‎ 表示：ΔH为“-”或“ΔH＜0”，单位：kJ·mol-1。‎ ‎ 如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，那么在发生化学反应时，反应物就需要吸收能量才能转化为生成物，这就是吸热反应。‎ ‎ 表示：ΔH为“+”或“ΔH＞0”，单位：kJ·mol-1。‎ ‎2.燃烧热：在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该反应的燃烧热。‎ ‎3.中和热：在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应时生成1 mol H2O，这时的反应热叫中和热。‎ ‎【方法点击】 ‎ 反应热ΔH=反应物总能量-生成物总能量或反应热ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和。此处常以计算题的形式出现。‎ 例如：通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热(ΔH)。‎ 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能/kJ·mol-1‎ ‎460‎ ‎360‎ ‎436‎ ‎431‎ ‎176‎ ‎347‎ 工业上高纯硅可通过下列反应制取：‎ SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)‎ 该反应的反应热ΔH=_________kJ·mol-1‎ 此题是结合晶体硅(金刚石)的立体空间构型计算反应热。首先分析1 mol Si中含Si—Si的物质的量(一个Si原子与四个Si原子形成四个Si—Si，一个Si—Si归属于两个Si原子，所以1 mol Si中含Si—Si的物质的量是2 mol)。‎ ΔH=(4×Si—Cl+2×H—H)-(2×Si—Si+4×H—Cl) ，计算得ΔH=+236 kJ·mol-1‎ 考点2 热化学方程式及反应热的计算 能表示反应过程中热量变化的化学方程式叫热化学方程式。书写热化学方程式的注意点如下：‎ ‎(1)注明物质的聚集状态：气体(g)、固体(s)、液体(l)、稀溶液(aq)及晶型。‎ ‎(2)注明反应的温度和压强(若是101 kPa和25 ℃可不注明)，注明ΔH的“-”和“+”及单位(kJ·mol-1)。‎ ‎(3)热化学方程式的化学计量数表示的是物质的量，所以可以是整数，也可以是分数。‎ 对于相同物质的反应，化学计量数不同，ΔH也不同，聚集状态不同，ΔH也不同。所以书写热化学方程式时，首先注明物质聚集状态，然后再根据化学方程式的化学计量数与反应热的正比关系确定ΔH的值。‎ ‎【方法点击】‎ 化学反应中的能量变化在高考中经常涉及的内容有：书写热化学方程式、判断热化学方程式的正误及反应热的大小比较和计算等。‎ ‎1.书写热化学方程式及判断热化学方程式的正误 同学们经常出错及出题人常设错的方式：‎ ‎(1)丢掉或写错反应物及生成物的聚集状态。‎ ‎(2)丢掉ΔH的“-”和“+”及单位(kJ·mol-1)，特别是“+”。‎ ‎(3)反应热的数值与聚集状态的关系搞错。‎ ‎(4)热化学方程式中的反应热数值表示反应物按方程式中化学计量数反应进行到底时的热量值，若反应存在化学平衡，则热量值小于对应的反应热数值。‎ ‎2.比较反应热的大小 ‎(1)同一反应生成物状态不同时 A(g)+B(g)==C(g) ΔH1＜0；A(g)+B(g)==C(l) ΔH2＜0‎ 因为C(g)==C(l) ΔH3＜0，则ΔH3=ΔH2-ΔH1，所以|ΔH2|＞|ΔH1|。‎ ‎(2)同一反应物状态不同时 S(g)+O2(g)==SO2(g) ΔH1＜0；S(s)+O2(g)==SO2(g) ΔH2＜0‎ ΔH3+ΔH1=ΔH2，固S(s)S(g)吸热，ΔH3>0，所以|ΔH1|＞|ΔH2|‎ ‎(3)两个有联系的不同反应相比 C(s)+O2(g)====CO2(g) ΔH1＜0； C(s)+1/2O2(g)====CO(g) ΔH2＜0‎ ‎ ΔH3+ΔH2=ΔH1，所以ΔH1<ΔH2(或|ΔH1|>|ΔH2|)‎ 化学反应不管是一步还是几步完成，其总的反应热是相同的，即化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)与终态(各生成物)有关，与反应途径无关，这就是盖斯定律。‎ ‎3.应用盖斯定律求算反应热 ‎（1）依据盖斯定律用虚拟路径法求算反应热 ‎ 若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：①由A直接变为D，反应热为ΔH；②由A经B变成C，再由C变为D，每步的反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。转化途径如下图所示：‎ ‎，则有ΔH＝ΔH1+ΔH2+ΔH3。‎ ‎(2)依据盖斯定律用“加和法”求算反应热 利用盖斯定律计算反应热时，一般是由已知反应热的热化学方程式计算另一个热化学方程式的反应热，计算时可利用“加和法”，设法消去所求热化学方程式中不需要的物质。通常情况是将两个或两个以上的热化学方程式（包括其ΔH ‎）进行相加或相减得到一个新的热化学方程式，从而计算这个新的化学反应的反应热。‎ 考点3 中和反应反应热的测定 ‎1.实验原理及仪器装置(如下图)‎ 在稀溶液中，强酸酸和强碱发生中和反应生成1 mol水，此时的反应热叫中和热。‎ ‎2.中和热的计算公式：‎ ΔH=kJ·mol-1，其中(m1+m2)表示溶液质量，c为比热容：c=4.18 J·(g·℃)-1。‎ ‎3.误差分析 若热量损失，中和热数值偏小。‎ ‎【方法点击】‎ 中和反应反应热的测定是高中阶段比较重要的一个定量实验。除掌握化学实验的基本操作外，还应注意以下几点：‎ ‎1.为了保证实验中盐酸完全反应，使用的碱稍微过量，计算中和热时按酸来算。‎ ‎2.做好保温工作是本实验成功的关键，如为什么用环形玻璃棒，不能用铁质或铜质环形棒，还应注意环形玻璃棒的使用方法。‎ ‎3.实验中若用弱酸、弱碱代替强酸、强碱，因弱酸、弱碱电离过程吸热，会使中和热数值偏小。‎ ‎【精题精讲】‎ ‎1. N2H2是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H2(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式正确的是( )‎ A.N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g) ΔH=+133.5 kJ·mol-1‎ B.N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g) ΔH=-133.5 kJ·mol-1‎ C.N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g) ΔH=+534 kJ·mol-1‎ D.N2H2(g)+O2(g)====N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ·mol-1‎ 解析：本题考查了热化学方程式的书写及简单计算。热化学反应方程式前面的化学计量数，放热用“-”号，-133.5×4 kJ·mol-1=-534 kJ·mol-1。‎ 答案：D ‎2.已知1 g CH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出55.6 kJ的热量，则下列甲烷燃烧的热化学方程式正确的是( )‎ A.CH4+2O2====CO2+2H2O ΔH=-889.6 kJ·mol-1‎ B.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-889.6 kJ·mol-1‎ C.CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=889.6 kJ·mol-1‎ D.CH4 (g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-889.6 kJ·mol-1‎ 解析：‎ 本题考查热化学方程式书写应注意的问题。①要注明状态；②注意吸放热符号；③注意化学计量数与反应热的正比关系；④注意反应热的单位是kJ·mol-1。‎ 答案：D ‎3.下列化学反应ΔH的数值(放热)最大的是( )‎ A.NaOH(aq)+HCl(aq)====NaCl(aq)+H2O(l) ΔH1‎ B.NaOH(aq)+H2SO4(aq)====Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH2‎ C.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)====CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH3‎ D.NaOH(aq)+H2SO4(浓)====Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH4‎ 解析：A、B反应放出的热均为中和热。C项由于醋酸为弱酸，其电离过程吸热，反应放出的热量小于中和热。D项浓硫酸与氢氧化钠溶液混合时放出热量，总热量大于中和热。‎ 答案：D ‎4.已知：在热力学标准态(298 K、1.01×105 Pa)下，由稳定的单质发生反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。下图为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试完成下列问题：‎ ‎(1)写出氧族元素中含有18e-的两种氢化物的电子式___________________________。‎ ‎(2)请你归纳：非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的反应热ΔH的关系__________________。‎ ‎(3)写出硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学反应方程式：__________________。‎ 解析：本题以元素化合物为载体，结合所给信息考查反应热与物质稳定性的关系。一般来说：物质本身具有的能量越低，物质越稳定。换言之，相同状况下，生成一定量的某物质放出的热量越多，物质越稳定。所以，ΔH越小，非金属元素氢化物越稳定。a、b、c、d对应的氢化物分别为：碲化氢、硒化氢、硫化氢和水。‎ 答案：(1)‎ ‎(2)非金属元素氢化物越稳定，ΔH越小，反之亦然 ‎(3)H2Se(g)====Se(s)+H2(g) ΔH=-81 kJ·mol-1‎