化學(xué)變化中能量變化

4.2化學(xué)變化中的能量變化

1一、化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)1、反應(yīng)的熱效應(yīng)：反應(yīng)放出或吸收的熱量（1）放熱反應(yīng)：熱量放出的化學(xué)反應(yīng)“+Q”(Q>0)單位：J或KJ

點(diǎn)燃C+O2→CO2+Q

點(diǎn)燃2H2+O2→2H2O+Q2

CaCO3→CaO+CO2-Q

C+CO2→2CO-QC+H2O（g）→CO+H2-Q（2）吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)

“-Q”（Q>0)

高溫高溫32、化學(xué)能

潛藏在物質(zhì)內(nèi)部，只有在化學(xué)反應(yīng)時(shí)才釋放出來的能量反應(yīng)物總能量>生成物總能量放熱反應(yīng)反應(yīng)物總能量<生成物總能量吸熱反應(yīng)反應(yīng)物總能量=生成物總能量+放出熱量生成物總能量=反應(yīng)物總能量+吸收熱量43、反應(yīng)熱當(dāng)化學(xué)反應(yīng)過程釋放或吸收的能量表現(xiàn)為熱量時(shí)，反應(yīng)物具有的能量總和與生成物具有的能量總和的差值意義：化合反應(yīng)中，放出熱量越多，生成物越穩(wěn)定5例如：

比較H2O(l)，H2O(g)，H2S(g)的穩(wěn)定性

H2(g)+O2(g)→H2O(l)+285.8KJH2(g)+O2(g)→H2O(g)+241.8KJ穩(wěn)定性：H2O（l）>H2O(g)>H2S(g)

H2(g)+S(g)→H2S(g)+20.1KJ6H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270KJ冷，暗處爆炸H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)+92.3KJ點(diǎn)燃或光照混合氣體，爆炸500℃H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)+36.4KJ緩慢反應(yīng)

難易程度：易→難氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：HF>HCl>HBr>HI單質(zhì)氧化性：F2>Cl2>Br2>I2△H2(g)+I2(g)2HI(g)–26.5KJ加熱，緩慢反應(yīng)，HI不穩(wěn)定，發(fā)生分解7二、熱化學(xué)方程式C(s)+O2(g)→CO2(g)+393.5KJ2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)+571.6KJ1、定義：表示化學(xué)反應(yīng)所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式H2(g)+O2(g)→H2O(l)+285.8KJ82、特點(diǎn)和書寫方法（1）注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)（2）化學(xué)式前的計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以是分?jǐn)?shù)或小數(shù)（3）注明一定量的物質(zhì)在反應(yīng)中的熱效應(yīng)，注明單位（4）一般不注明反應(yīng)條件93、意義不僅表明了反應(yīng)物與生成物，還表明了一定量的物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，燃燒1g丙烷(C3H8)生成液態(tài)水和二氧化碳的同時(shí)，可以放出50.398kJ的熱量。用C3H8+5O2→3CO2+4H2O-2217.5kJ來表示丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式，錯(cuò)誤之處是：(1)_____________(2)__________________。正確的熱化學(xué)方程式是_____________________________________________。狀態(tài)未標(biāo)用“+”號(hào)表示C3H8（g)+5O2(g)→3CO2(g)+4H2O(l)+2217.5kJ102、已知1gCH4氣體充分燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水放出55.625KJ熱量，寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。3、H2

與碘蒸氣反應(yīng)生成0.1mol碘化氫氣體，吸收1.325KJ熱量，寫出熱化學(xué)方程式。4、已知熱化學(xué)方程式C(s)+O2(g)→CO2(g)+393.5KJ?，F(xiàn)有1t碳完全燃燒，可產(chǎn)生多少KJ熱量？CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)+890KJ H2(g)+I2(g)→2HI(g)–26.5KJQ=3.28╳107KJ115、CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)+890KJ。求1m3甲烷在S.T.P時(shí)，完全燃燒時(shí)放出的熱量。6、有下列反應(yīng)：C2H2(g)+H2(g)→C2H4(g)–Q2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)+Q(Q>0)據(jù)此判斷：（1）C（s）+2H2(g)→CH4(g)+Q1(2)2C(s)+H2(g)→C2H2(g)+Q2(3)2C(s)+2H2(g)→C2H4(g)+Q3Q1Q2Q3由大到小排列Q=3.975╳104KJQ2>Q3>Q1127、已知273K時(shí)，N2(g)+H2(g)2NH3(g)+akJ;則在相同條件下，向一密閉容器中通入0.5molN2和1.5molH2使之充分反應(yīng)，放出熱量為（）A、等于a/2KJB、大于a/2C、小于a/2D、無法確定C138、已知H2(g)+F2(g)→2HF(g)+270KJ,下列說法正確的是()A、在相同條件下，1mol氫氣和1mol氟氣的能量總和大于2mol氟化氫氣體的能量B、1mol氫氣和1mol氟氣反應(yīng)生成2mol氟化氫氣體放出熱量小于270KJC、2L氟化氫氣體分解成1L氫氣與1L氟氣吸收270KJ熱量D、1個(gè)氫氣分子和1個(gè)氟氣分子反應(yīng)生成2個(gè)氟化氫氣體分子放出270KJ熱量A149．已知以下三個(gè)熱化學(xué)方程式：2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)+483.6kJH2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)+285.8kJC(s)+O2(g)→CO2(g)+393.5kJ試問：（1）1mol液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)水需___(吸收、放出)_____kJ的熱量。（2）1g氣態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水需_____(吸收、放出)_____kJ的熱量。（3）至少需要完全燃燒____g炭，才能得到（2）中的這些熱量。吸收44放出2.440.0741510、已知膽礬溶于水時(shí)溶液溫度降低，室溫下將1mol無水硫酸銅制成溶液時(shí)放出熱量為Q1，又知膽礬分解的熱化學(xué)方程式為：CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)-Q2，則Q1Q2填“>”“<”或“=”<164、能量變化圖與熱化學(xué)方程式的關(guān)系例如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)+483.6kJ放出熱量吸收熱量物質(zhì)儲(chǔ)存的能量2H2(g)+O2(g)H2O（g）低高17三、燃料的充分利用1、燃燒熱和熱值燃燒熱：1mol純凈物完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物ＱKJ/molC(s)→CO2(g)N→N2(g)

H2→H2O(l)S→SO2(g)熱值：?jiǎn)挝毁|(zhì)量（或單位體積）的混合物燃料完全燃燒放出的熱量

MJ/KgKJ/KgKJ/m3

18２、燃料的充分燃燒

①控制空氣的量少—不完全燃燒，浪費(fèi)，污染；多——帶走熱量②增大燃料的接觸面固體——粉碎液體——霧狀③優(yōu)質(zhì)燃料的選用煤加工天然氣３、熱能的充分利用改進(jìn)設(shè)備，熱交換器，利用余熱19化學(xué)電源空氣電池鋰電池20一次電池：如普通干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀紐扣電池等。（只放不充，環(huán)境污染）二次電池：如鉛蓄電池、鋅銀蓄電池、鎘鎳電池、鋰離子電池等。放電為原電池，充電為電解池。（可放可充，發(fā)展方向）燃料電池：如氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池等。（能量很高，前景遠(yuǎn)大）其他電池：如海水電池、心臟起搏電池等。

（特殊用途，現(xiàn)代科技）常見化學(xué)電池21原電池原理實(shí)驗(yàn)鋅片上有氣泡產(chǎn)生無現(xiàn)象銅片上產(chǎn)生氣泡電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)這種裝置的反應(yīng)與Zn與稀硫酸直接作用有什么不同？由這種裝置能起到什么樣的作用？

銅片上為什么會(huì)有氣泡產(chǎn)生？發(fā)生了什么反應(yīng)?22四、銅—鋅原電池及其原理1、原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置23CuZn電子的運(yùn)動(dòng)：電子的定向移動(dòng)形成電流。電子流出的一極是負(fù)極（Zn）電子流入的一極是正極（Cu）H2SO4ZnZn2+e-e-Zn2+e-Zn2+e-Zn2+e-e-e-e-e-e-e-Zn2+e-Zn2+e-Zn2+e-SO42-e-SO42-e-SO42-e-SO42-e-H+24

原理分析

自發(fā)的氧化還原反應(yīng)：

將氧化還原反應(yīng)中還原劑失去的電子經(jīng)過導(dǎo)線傳給氧化劑，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極上進(jìn)行,產(chǎn)生電流.Zn+2H+→Zn2++H2↑252、電極反應(yīng)與名稱：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：２Ｈ＋＋Ｚn→Ｈ２↑+Ｚn２＋２Ｈ＋＋２e→Ｈ２↑（得e還原反應(yīng)）Ｚn－２e→Ｚn２＋（失e氧化反應(yīng)）263、電子流動(dòng)方向與電流方向

外電路：電子從負(fù)極（Zn）導(dǎo)線正極（Cu)電流從正極（Cu)導(dǎo)線負(fù)極（Zn）內(nèi)電路：

離子定向移動(dòng)Zn2+，H+→正極，SO42-，OH-→負(fù)極

274、正負(fù)極的確定方法負(fù)極：電子流出的一極，為較活潑的金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)正極：電子流入的一極，為較不活潑的金屬或石墨，發(fā)生還原反應(yīng)285、組成條件兩極（負(fù)極和正極）活潑性不同的金屬或者金屬與非金屬導(dǎo)電體電解質(zhì)溶液（含熔化電解質(zhì)）導(dǎo)線連接成閉合回路29⒈判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e→H2↑負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e→Zn2+Zn+2H+→Zn2++H2↑30⑤④(∨)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn－2e

→Zn2+2H++2e

→H2↑Zn+2H+→Zn2++H2↑Fe－2e

→Fe2+Cu2++2e

→CuFe+Cu2+→Fe2++CuFe+CuSO4→Cu+FeSO431⑦⑥(×)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn－2e→Zn2+Cu2++2e→CuZn+Cu2+→Zn2++Cu或Zn+CuSO4→ZnSO4+Cu32⑧⑨(×)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Fe－2e

→Fe2+2H++2e→H2↑Fe+2H+→Fe2++H2↑或Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑332.如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是（）DA.鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B.保持平衡狀態(tài)；C.鐵圈向下傾斜；D.銀圈向下傾斜；3．Ｘ、Ｙ、Ｚ都是金屬，把Ｘ浸入Ｚ的硝酸鹽溶液中，Ｘ的表面有Ｚ析出。Ｘ與Ｙ組成原電池時(shí)，Ｙ為電池的負(fù)極。Ｘ、Ｙ、Ｚ三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋ǎ?、Ｘ＞Ｙ＞ＺＢ、Ｘ＞Ｚ＞ＹＣ、Ｙ＞Ｘ＞ＺＤ、Ｙ＞Ｚ＞ＸC341、鋅錳干電池常見有酸性和堿性兩種。早期為酸性的，1860年發(fā)明。但放電時(shí)間短、酸液腐蝕外殼。已逐漸被淘汰。酸性見右圖：酸性鋅錳干電池的負(fù)極是Zn，正極是C與MnO2，電解質(zhì)NH4Cl其電極反應(yīng)為：負(fù)極：Zn—2e→Zn2+正極：2NH4++2e→2NH3+H2

Zn2++2NH3

→Zn（NH3）22+

2MnO2+H2→Mn2O3+H2O35+—碳棒MnO2KOH鋅堿性鋅錳干電池克服了酸性鋅錳干電池的兩個(gè)缺點(diǎn)。堿性鋅錳干電池的負(fù)極是Zn，正極是C與MnO2，電解質(zhì)是KOH，其電極反應(yīng)為：負(fù)極：Zn—2e+2OH-

→ZnO+H2O

正極：MnO2+2e

+2H2O→Mn（OH）2+2OH-

電池總反應(yīng)式：Zn+MnO2+H2O→ZnO

+Mn（OH）2

特點(diǎn)：比普通鋅錳電池性能好，比能量和儲(chǔ)存時(shí)間均有提高，可適合大電流和連續(xù)放電。362、鉛蓄電池兩組柵狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有PbO2負(fù)極上覆蓋有Pb電解質(zhì)是30%H2SO4溶液。放電時(shí)為原電池：

負(fù)極：Pb—2e

+SO42-

→PbSO4

正極：PbO2+2e

+4H++SO42-

→PbSO4+2H2O總反應(yīng)為：Pb+PbO2+2H2SO4

→2PbSO4+2H2O當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸溶液的密度達(dá)1.18g/cm3時(shí)即停止放電，需將蓄電池進(jìn)行充電。37充電：充電時(shí)原電池的負(fù)極接電源的負(fù)極作電解池的陰極充電時(shí)原電池的正極接電源的正極作電解池的陽極陰極：PbSO4+