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化學(xué)能與熱量 第二章第一節(jié) 1 了解能源是人類(lèi)生存和發(fā)展的重要基礎(chǔ) 了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用 2 了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因 能識(shí)出常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)化形式 3 了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化 了解吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) 反應(yīng)熱 等概念 4 了解熱化學(xué)方程式的含義 能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算 考試說(shuō)明 考向一反應(yīng)熱 考向二熱化學(xué)方程式 考向三蓋斯定律及反應(yīng)熱的計(jì)算 考向四燃燒熱中和熱能源 1 2013 北京理綜 6 下列設(shè)備工作時(shí) 將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的是 D 課堂練習(xí) 請(qǐng)同學(xué)們分別畫(huà)出吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化圖 從化學(xué)鍵的角度分析 放熱反應(yīng) 能量 反應(yīng)進(jìn)程 吸熱反應(yīng) 大于 大于 H 0或 H為 小于 小于 H 0或 H為 大 低 穩(wěn)定 小 高 不穩(wěn)定 吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)對(duì)比 該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑 加V2O5會(huì)使圖中B點(diǎn)升高還是降低 理由是 2 2SO2 g O2 g 2SO3 g 反應(yīng)過(guò)程的能量變化如圖所示 已知1molSO2 g 氧化為1molSO3 g 的DH 99kJ mol 1 請(qǐng)回答下列問(wèn)題 1 圖中A C分別表示 E的大小對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)熱有無(wú)影響 反應(yīng)物能量 生成物能量 無(wú) 降低 因?yàn)榇呋瘎└淖兞朔磻?yīng)的歷程 使活化能E降低 課堂練習(xí) 3 白磷與氧氣可發(fā)生如下反應(yīng) P4 5O2 P4O10 已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為 P PakJ mol P ObkJ mol P OckJ mol O OdkJ mol 根據(jù)下圖所示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的 H 其值為 kJ mol 6a 5d 4c 12b 判斷正誤 1 煤燃燒需要加熱是吸熱反應(yīng) 2 濃硫酸加水是放熱反應(yīng) 3 等量氫氣在等量氧氣中燃燒不如與它們混合爆炸放熱多 4 反應(yīng)中都有能量變化 只表現(xiàn)為吸熱和放熱 5 合成氨是放熱反應(yīng) 說(shuō)明氮?dú)獗劝睔饽芰扛?常見(jiàn)的放熱反應(yīng) 1 所有燃燒反應(yīng) 2 中和反應(yīng) 3 大多數(shù)化合反應(yīng) 4 金屬跟水或酸反應(yīng) 5 鋁熱反應(yīng) 6 物質(zhì)的緩慢氧化 常見(jiàn)的吸熱反應(yīng) 1 大多數(shù)分解反應(yīng) 2 Ba OH 2 8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應(yīng) 3 以C H2 CO為還原劑的氧化還原反應(yīng) 除燃燒 4 鹽類(lèi)的水解 二 熱化學(xué)方程式分析下列熱方程式關(guān)系 說(shuō)出書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng) 2H2O l 2H2 g O2 g H 571 6kJ mol 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol 書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng) 化學(xué)方程右邊必須寫(xiě)上 H 并用 空格 隔開(kāi) 需注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng) 如不注明條件 即指 25 1 01 105Pa 熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示物質(zhì)的量 并不能表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù) 因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù) 標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài) s l g aq 5 若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)加倍 則 H的數(shù)值也加倍 若反應(yīng)逆向進(jìn)行 則反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等 符號(hào)相反 mol 1的含義 6 熱化學(xué)方程式中不用 和 表示 5 在25 101kPa下 1g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22 68kJ 下列熱化學(xué)方程式正確的是 B A 相同條件下 2molSO2 g 和1molO2 g 所具有的能量小于2molSO3 g 所具有的能量B 將2molSO2 g 和1molO2 g 置于一密閉容器中充分反應(yīng)后 放出熱量為QkJC 增大壓強(qiáng)或升高溫度 該平衡都向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D 如將一定量SO2 g 和O2 g 置于某密閉容器中充分反應(yīng)后放熱QkJ 則此過(guò)程中有2molSO2 g 被氧化 D C 三蓋斯定律及反應(yīng)熱的計(jì)算 相同 始態(tài)和終態(tài) 2010 廣東高考 在298K 100kPa時(shí) 已知 2H2O g O2 g 2H2 g H1Cl2 g H2 g 2HCl g H22Cl2 g 2H2O g 4HCl g O2 g H3則 H3與 H1和 H2間的關(guān)系正確的是 A H3 H1 2 H2B H3 H1 H2C H3 H1 2 H2D H3 H1 H2 A 課堂練習(xí) 四燃燒熱中和熱能源 知識(shí)梳理 一 燃燒熱 1 定義 在25 101kPa時(shí) 純物質(zhì)完全燃燒生成 時(shí)所放出的熱量 2 意義 CH4的燃燒熱為890kJ mol 1 表示在25 101kPa下 1molCH4完全燃燒生成CO2 g 和H2O l 時(shí)放出的熱量為890kJ 用熱化學(xué)方程式表示為 1mol 穩(wěn)定的氧化物 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 1 2 注意 研究條件 反應(yīng)程度 燃燒物的物質(zhì)的量 研究?jī)?nèi)容 所謂完全燃燒也是完全氧化 它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定物如 C CO2 g H H2O l S SO2 g H2S SO2 g 25 101kPa 完全燃燒 產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物 1mol 放出的熱量 H 0 單位kJ mol 思考 燃燒放出的熱量與燃燒熱有什么不同 答 燃燒放出的熱量與物質(zhì)的多少有關(guān) 燃燒的物質(zhì)越多 放出的熱量就越多 而燃燒熱規(guī)定是1mol的可燃物 研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產(chǎn)物的形態(tài) 而研究燃燒熱必須是生成穩(wěn)定的氧化物 所以 不同量的同一物質(zhì)完全燃燒 放出的熱量可能不同 但燃燒熱相等 10 分析以下幾個(gè)熱化學(xué)方程式 哪個(gè)是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時(shí)的燃燒熱 A C s O2 g CO g H 110 5kJ molB C s O2 g CO2 g H 393 5kJ molC 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ molD H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol B 課堂練習(xí) 11 在101kPa時(shí) 1molCH4完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O 放出890 3kJ的熱量 CH4的燃燒熱為多少 1000LCH4 標(biāo)準(zhǔn)狀況 燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少 CH4的燃燒熱為890 3kJ mol 1000LCH4完全燃燒產(chǎn)生的熱量為3 97 104kJ 課堂練習(xí) 二 中和熱 1 定義 在稀溶液中 酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng) 生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng) 實(shí)質(zhì)都是H OH H2O 中和熱都為57 3kJ mol的熱量 2 注意 條件 稀溶液 一般是指濃度均 1mol L 若是濃溶液 則在中和時(shí)還要考慮溶液的稀釋 此時(shí)除發(fā)生中和反應(yīng)外 稀釋過(guò)程也要放出熱量 影響中和熱的數(shù)值 57 3kJ mol是指強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)的中和熱 限定的量是指生成1mol水 因此書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí) 其它物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)可用分?jǐn)?shù)表示 中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng) 所以表達(dá)中和熱時(shí)的 H均為負(fù)值 如 NaOH aq 1 2H2SO4 aq 1 2Na2SO4 aq H2O l H 57 3kJ mol 12 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的熱效應(yīng) H aq OH aq H2O l H 57 3KJ mol 向1L0 5mol L的NaOH溶液中加入下列物質(zhì) 稀醋酸 濃硫酸 稀硝酸恰好完全反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)熱 H1 H2 H3的關(guān)系正確的是A H1 H2 H3B H1 H3 H2C H3 H2 H1D H1 H3 H2 D 實(shí)驗(yàn) 中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)原理 H aq OH aq H2O l 活動(dòng)與探究 1 請(qǐng)大家觀察量熱計(jì)的構(gòu)造 分析一下 量熱器直接測(cè)定的數(shù)據(jù)是什么 反應(yīng)前后體系 溶液 溫度的變化 2 根據(jù)體系溫度變化可以求得什么物理量 可以求得反應(yīng)放出的熱量 Q cm t 保溫 隔熱 攪拌 讓反應(yīng)充分 利于熱量擴(kuò)散 Q 中和反應(yīng)放出的熱量 m 反應(yīng)混合液的質(zhì)量 c 反應(yīng)混合液的比熱容 t 反應(yīng)前后溶液溫度的差值 活動(dòng)與探究 3 酸 堿反應(yīng)時(shí) 我們用的是它的稀溶液 它們的質(zhì)量應(yīng)怎樣得到 Q c V酸 酸 V堿 堿 t2 t1 Q cm t Q 4 18 V酸 V堿 t2 t1 kJ 數(shù)據(jù)處理 思考 如果某一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)與另外兩次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)差異明顯 怎么辦 Q 4 18 V酸 V堿 t2 t1 kJ 議一議 你所測(cè)得的數(shù)據(jù)是否為57 3kJ mol 若不是 分析產(chǎn)生誤差的原因 可能的原因有 1 量取溶液的體積有誤差2 溫度計(jì)的讀數(shù)有誤 3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有液體灑在外面 4 混合酸 堿溶液時(shí) 動(dòng)作緩慢 導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差 5 隔熱操作不到位 致使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量損失而導(dǎo)致誤差 6 測(cè)了酸后的溫度計(jì)未用水清洗便立即去測(cè)堿的溫度 致使熱量損失而引起誤差 誤差分析 3 燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系 放熱反應(yīng) H 0 1mol可燃物 O2的量不限 不限量 不限量 H2O是1mol 1mol反應(yīng)物完全燃燒時(shí)放出的熱量 不同反應(yīng)物 燃燒熱不同 生成1molH2O時(shí)放出的熱量 不同反應(yīng)物的中和熱大致相同 均約為57 3kJ mol 三 能源 1 什么是能源 能源的作用 就是能提供能量的自然資源 包括化石燃料 煤 石油 天然氣 陽(yáng)光 風(fēng)力 流水 潮汐以及柴草等 能源的開(kāi)發(fā)和利用可以用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平 2 當(dāng)今世界上重要的能源是什么 怎樣解決能源枯竭問(wèn)題 節(jié)約能源的重要措施是什么 什么是新能源 化石燃料 煤 石油 天然氣解決的辦法 開(kāi)源節(jié)流 即開(kāi)發(fā)新能源 節(jié)約現(xiàn)有能源 提高能源的利用率 措施 科學(xué)地控制燃燒反應(yīng) 使燃料充分燃燒 提高能源的利用率 新能源 太陽(yáng)能 氫能 風(fēng)能 地?zé)崮?海洋能和生物能 P8