《第二單元-化學(xué)反應(yīng)中的熱》參考課件

第二單元

化學(xué)反應(yīng)中的熱專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化

發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.能從宏觀與微觀相結(jié)合的角度解釋化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。2.能正確表示化學(xué)反應(yīng)中熱的釋放或吸收。3.能利用化學(xué)反應(yīng)中的能量變化解決生產(chǎn)、生活中的簡單問題。4.能運用化學(xué)計量單位定量分析化學(xué)變化伴隨的能量轉(zhuǎn)化。基礎(chǔ)知識填充一、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)1．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)(1)放熱反應(yīng)：放出熱量的化學(xué)反應(yīng)，如燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)等。(2)吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)，如高溫下煅燒石灰石等反應(yīng)。微點撥：需要加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)(如炭的燃燒)，不需要加熱就能進(jìn)行的反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)(如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng))。2．化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)化的實驗探究(1)鎂與鹽酸反應(yīng)實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論

產(chǎn)生大量

、溫度計指示溫度________

鎂與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，該反應(yīng)

熱量氣泡升高放出(2)Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl晶體反應(yīng)實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論

a.有

氣體產(chǎn)生b.用手摸燒杯底部有

感覺c.用手拿起燒杯，玻璃片黏結(jié)到燒杯的底部d.燒杯內(nèi)反應(yīng)物成糊狀化學(xué)方程式為Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，該反應(yīng)

熱量刺激性氣味冰涼吸收由上述實驗可知，化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，有的

能量，有的

能量。放出吸收3．熱化學(xué)方程式(1)概念：表示化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的

的化學(xué)方程式。(2)意義：不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的

變化。(3)實例：8gCH4氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水，放出445kJ的熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________________。熱量能量微點撥：(1)在熱化學(xué)方程式中，要標(biāo)明所有物質(zhì)在反應(yīng)條件下的狀態(tài)(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)分別用g、l、s表示)。(2)反應(yīng)放出或吸收的熱用ΔH表示，負(fù)值表示在該條件下反應(yīng)放熱，正值表示在該條件下反應(yīng)吸熱。微思考：

CaCO3受熱分解的熱化學(xué)方程式為CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH＝178.2kJ·mol－1，該熱化學(xué)方程式表示的含義是什么？[提示]

表示1molCaCO3固體完全分解生成1molCaO固體和1molCO2氣體吸收178.2kJ的熱量。4．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因(1)宏觀解釋——反應(yīng)物與生成物的總能量不同。宏觀解釋放熱反應(yīng)示意圖吸熱反應(yīng)示意圖

(2)微觀角度——反應(yīng)物斷鍵吸收的能量與生成物成鍵釋放的能量不同。微觀解釋反應(yīng)物、生成物中化學(xué)鍵的變化關(guān)系能量變化

斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量

形成新化學(xué)鍵釋放的總能量

能量斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量

形成新化學(xué)鍵釋放的總能量

能量＜＞放出吸收微思考：已知下列物質(zhì)的鍵能：H—HCl—ClH—Cl鍵能/(kJ·mol－1)436.4242.7431.8對于反應(yīng)：H2＋Cl2===2HCl，若生成2molHCl，反應(yīng)過程中斷裂化學(xué)鍵共吸收的能量是多少？形成化學(xué)鍵共放出的能量是多少？依據(jù)以上兩個數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)是放出還是吸收能量，并確定放出或吸收能量的多少。[提示]

反應(yīng)過程中斷裂化學(xué)鍵共吸收的能量是436.4kJ＋242.7kJ＝679.1kJ，形成化學(xué)鍵共放出的能量是431.8kJ×2＝863.6kJ，由于863.6＞679.1，故該反應(yīng)放出能量，放出的能量為863.6kJ－679.1kJ＝184.5kJ。二、燃料燃燒釋放的能量1．燃料的熱值在一定條件下

的可燃物完全燃燒所放出的

，單位是

。單位質(zhì)量熱2．燃料使用的現(xiàn)狀與問題(1)當(dāng)前我國使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然氣。(2)化石燃料需亟待解決的問題：(3)解決燃料燃燒存在問題的研究方向①研究化石燃料完全燃燒的條件和減少燃料燃燒產(chǎn)生的熱量損耗的技術(shù)，研究提高燃料利用率的措施；②防止燃料燃燒造成的環(huán)境污染；③通過化學(xué)方法把石油、煤等化石燃料轉(zhuǎn)化為清潔燃料；④開發(fā)氫能、核能、太陽能等清潔、高效的新能源。三、氫燃料的應(yīng)用前景1．氫能的優(yōu)點

循環(huán)2．氫能利用存在的問題(1)廉價的制氫技術(shù)——首要難點①原因：制氫需要消耗大量的

且效率低。②解決途徑：將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再將水催化電解獲得氫氣，其中最關(guān)鍵的高效、廉價、綠色的催化技術(shù)已有突破性進(jìn)展。能量(2)安全可靠的貯氫和輸氫方法——關(guān)鍵①原因：H2密度小、熔點低、難液化，貯存液氫的容器要求高。②解決途徑：研究具備良好吸收和釋放氫氣性能的合金(如鑭鎳合金等)。即時驗收1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)所有化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化。 ()(2)斷裂化學(xué)鍵釋放出能量而生成新鍵則吸收能量 ()(3)當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時，化學(xué)反應(yīng)吸收能量 ()(4)化學(xué)反應(yīng)的過程實際上是一個舊鍵斷裂的過程()√×××2．下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(

)A．2SO2＋O2===2SO3

ΔH＝－196.6kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－517.6kJ·mol－1C．H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.8kJD．C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝393.5kJ·mol－1B

[A項，未注明物質(zhì)狀態(tài)，錯誤；B項正確；C項，ΔH的單位是kJ·mol－1，錯誤；D項，C(s)＋O2(g)===CO2(g)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，錯誤。]3．分析下圖：回答以下問題：(1)電解水生成H2，首先要解決的問題是______________________________________________________________________。(2)氫氣作為理想的“綠色能源”的主要理由是_________________________________________________________________。[解析]

(1)電解水需要消耗大量電能。(2)H2作為“綠色能源”優(yōu)點有三：來源豐富；熱值高；無污染。[答案]

(1)需大量電能(2)來源豐富(H2O)，燃燒放出的熱量多，產(chǎn)物無污染重難點1探究化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因（素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識與微觀探析）情景探究材料1：利用化學(xué)鍵的能量變化可粗略計算化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。以反應(yīng)H2＋Cl2===2HCl為例：材料2：能量有各種不同的形式，它能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一物體傳遞給另一物體，但在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中，能量的總值是保持不變的(這叫能量守恒定律)。因此在化學(xué)反應(yīng)過程中，與質(zhì)量守恒一樣，能量也是守恒的。[問題1]斷裂1molH—H和1molCl—Cl形成H和Cl，能量有什么變化？數(shù)值為多少？[提示]

吸收能量。數(shù)值為436kJ＋243kJ=679kJ。[問題2]

H與Cl形成2molH—Cl，能量有什么變化？數(shù)值為多少？[提示]

放出能量。數(shù)值為2×431kJ=862kJ。[問題3]

1molH2與1molCl2生成2molHCl氣體，能量有什么變化？數(shù)值為多少？[提示]

放出能量。數(shù)值為2×431kJ－436kJ－243kJ＝183kJ。[問題4]請從能量的角度分析化學(xué)反應(yīng)中為什么一定存在能量變化？化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱取決于什么因素？[提示]

由于化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物能量之和與生成物能量之和不相等，所以化學(xué)反應(yīng)中一定有能量變化。一個化學(xué)反應(yīng)是釋放能量還是吸收能量取決于反應(yīng)物總能量與生成物總能量的相對大小。核心突破1．從化學(xué)鍵的角度理解化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化來源于化學(xué)反應(yīng)過程中舊化學(xué)鍵斷裂與新化學(xué)鍵形成時的能量變化。(1)若反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷開時吸收的能量高于生成物成鍵釋放的能量，則該反應(yīng)吸收能量，吸收的能量＝反應(yīng)物分解吸收的總能量－生成物形成釋放的總能量。(2)若反應(yīng)物中的化學(xué)鍵斷開時吸收的能量低于生成物成鍵釋放的能量，則該反應(yīng)放出能量，放出的能量＝生成物形成釋放的總能量－反應(yīng)物分解吸收的總能量。2．從總能量的角度理解化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化一個確定的化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量取決于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小。具體情況見下表：

放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)能量變化反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量鍵能變化生成物的總鍵能大于反應(yīng)物的總鍵能生成物的總鍵能小于反應(yīng)物的總鍵能圖示常見實例①金屬與水或酸的反應(yīng)；②金屬氧化物與水或酸的反應(yīng)；③可燃物的燃燒反應(yīng)及緩慢氧化；④酸與堿的中和反應(yīng)；⑤大部分化合反應(yīng)①大部分分解反應(yīng)；②Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反應(yīng)；③高溫下焦炭與水的反應(yīng)1．化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程。共價鍵的鍵能是兩種原子間形成1mol共價鍵(或其可逆過程)時釋放(或吸收)的能量。已知H—H鍵的鍵能為436kJ·mol－1、Cl—Cl鍵的鍵能為243kJ·mol－1、H—Cl鍵的鍵能為x，若1molH2(g)與1molCl2(g)反應(yīng)生成2molHCl(g)放出183kJ的熱量，則x為(

)A．496kJ·mol－1

B．431kJ·mol－1C．862kJ·mol－1 D．248kJ·mol－1對點訓(xùn)練B

[2x－436kJ·mol－1－243kJ·mol－1＝183kJ·mol－1，解得：x＝431kJ·mol－1。]2．已知化學(xué)反應(yīng)N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示：(1)1molN和3molH生成1molNH3(g)是________(填“吸收”或“釋放”)能量的過程。(2)由1/2molN2(g)和3/2molH2(g)生成1molNH3(g)的過程________(填“吸收”或“釋放”)__________kJ能量。[解析]

如果反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個反應(yīng)就放出能量，反之就吸收能量。(1)由圖像可知1molN和3molH具有的總能量比1molNH3(g)的能量高bkJ，所以1molN和3molH生成1molNH3(g)是釋放能量的過程。(2)由圖像可知1/2molN2(g)和3/2molH2(g)總能量比1molN和3molH具有的總能量低akJ，而1molNH3(g)具有的總能量比1molN和3molH具有的總能量低bkJ，b>a，所以由1/2molN2(g)和3/2molH2(g)生成1molNH3(g)的過程釋放出(b－a)kJ能量。[答案]

(1)釋放(2)釋放(b－a)重難點2熱化學(xué)方程式的書寫與正誤判斷（素養(yǎng)養(yǎng)成——證據(jù)推理與模型認(rèn)知）情境探究氫氣在氧氣中燃燒的熱量變化，可用下列熱化學(xué)方程式分別表示：①2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－1②H2(g)＋2(1)O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.8kJ·mol－1③H2(g)＋2(1)O2(g)===H2O(g)

ΔH＝－241.8kJ·mol－1[問題1]

①與化學(xué)方程式2H2＋O2點燃2H2O相比較，有何特點？[提示]

注明了反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)；在化學(xué)方程式的右邊注明了反應(yīng)熱ΔH的正負(fù)、數(shù)值和單位。[問題2]

①與②相比較，ΔH不同的原因是什么？[提示]

化學(xué)計量數(shù)不同，參加反應(yīng)的H2的物質(zhì)的量不同，ΔH不同。[問題3]

②和③相比較，ΔH不同的原因是什么？[提示]

生成H2O的狀態(tài)不同，ΔH不同。[提示]

在一定條件下，1mol氫氣與2mol氧氣完全反應(yīng)，生成1mol氣態(tài)水，放出241.8kJ的熱量。[問題4]

③表示的意義是什么？核心突破1．熱化學(xué)方程式的書寫步驟及要求2．“五看”法判斷熱化學(xué)方程式的正誤一看方程式是否配平；二看各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否正確；三看ΔH的“＋”“－”符號是否正確；四看反應(yīng)熱的單位是否為“kJ·mol－1”；五看反應(yīng)熱的數(shù)值與化學(xué)計量數(shù)是否對應(yīng)。

對點訓(xùn)練

3．在常溫常壓下，1gH2在足量Cl2中完全燃燒生成HCl氣體，放出92.3kJ的熱量。下列熱化學(xué)方程式中正確的是(

)A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－92.3kJ·mol－1B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝92.3kJ·mol－1C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝184.6kJ·mol－1D．2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)

ΔH＝184.6kJ·mol－1D

[H2在Cl2中燃燒生成HCl氣體，1gH2燃燒放出92.3kJ的熱量，則1mol(2g)H2燃燒放出184.6kJ的熱量，化學(xué)反應(yīng)放出熱量，ΔH符號為“－”。則H2在Cl2中燃燒生成HCl氣體的熱化學(xué)方程式為H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－184.6kJ·mol－1。一個放熱反應(yīng)的逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，并且在其他條件相同時，ΔH是原ΔH的相反數(shù)。則該題的四個選項中只有D是正確的。]4．根據(jù)所給信息完成下列熱化學(xué)方程式：(1)已知1molC(s)與適量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ熱量，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__________________________________________________。(2)1.7gNH3(g)發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成氣態(tài)產(chǎn)物，放出22.67kJ的熱量：_____________________________________________。(3)已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，請寫出1molNH3分解對應(yīng)的熱化學(xué)方程式：__________________。(4)已知一些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：化學(xué)鍵C—HC—FH—FF—F鍵能/(kJ·mol－1)414489565155請根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)寫出CH4(g)和F2(g)反應(yīng)生成CF4(g)和HF(g)的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________。[解析]

(2)1.7gNH3的物質(zhì)的量為0.1mol，則4molNH3發(fā)生反應(yīng)放出的熱量為22.67kJ×40＝906.8kJ，1molNH3完全反應(yīng)放出的熱量為226.7kJ。那么相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)

ΔH＝－906.8kJ·mol－1或NH3(g)＋5/4O2(g)===NO(g)＋3/2H2O(g)

ΔH＝－226.7kJ·mol－1。(4)首先根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出反應(yīng)方程式，注明各物質(zhì)的狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量和形成新化學(xué)鍵放出的能量的差，根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)可知，所求反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝414kJ·mol－1×4＋155kJ·mol－1×4－489kJ·mol－1×4－565kJ·mol－1×4＝－1940kJ·mol－1。[答案]

(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝131.3kJ·mol－1(2)NH3(g)＋5/4O2(g)===NO(g)＋3/2H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－1(3)NH3(g)1/2N2(g)＋3/2H2(g)ΔH＝46.2kJ·mol－1(4)CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)ΔH＝－1940kJ·mol－1情景素材城市生活垃圾資源化清潔再生利用是近年新興起來的朝陽產(chǎn)業(yè)。針對我國現(xiàn)階段城市生活垃圾多組分、高水分、低熱值的特點，浙大熱能所提出了從內(nèi)循環(huán)燃燒、氣力輸送式冷渣分選回送，湍流式煙氣凈化法為主要內(nèi)容的“城市生活垃圾清潔焚燒”新方法，并成功應(yīng)用于日處理800噸城市生活垃圾的流化床焚燒爐的工程示范。該研究成果包括重金屬、有機(jī)污染物、二噁英、氟、氯及其化合物、小顆粒、溫室氣體等污染物的生成機(jī)理及控制技術(shù)，特別是對多種污染物的同時脫除進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究工作。實現(xiàn)了城市生活垃圾的高效潔凈焚燒和能源化利用。

[問題1]閱讀材料分析城市生活垃圾焚燒應(yīng)注意哪些問題？(素養(yǎng)角度——科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)[提示]

生活垃圾焚燒時的熱能利用；防止二次污染。[問題2]生活垃圾送到焚燒發(fā)電廠之后，卸至垃圾池內(nèi)，發(fā)酵七天左右，可以實現(xiàn)脫水。然后才焚燒發(fā)電。分析這樣操作的原因是什么？(素養(yǎng)角度——科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)[提示]

諸如果皮等生活垃圾富含水分，如果直接送到焚燒爐里，難以徹底燃燒。脫水之后的生活垃圾更容易燃燒，利用率自然更高，產(chǎn)生的固體廢物也更少，生活垃圾的處理也更加徹底。[問題3]發(fā)酵的垃圾中含有沼氣，沼氣可以很好地助燃，爐內(nèi)溫度可達(dá)850℃以上。含鉛汽油、煤、防腐處理過的木材等各種廢棄物在燃燒溫度低于400℃時容易產(chǎn)生二英。但是燃燒爐溫度保持在850℃以上，可以有效分解二英，基本可以消除二英對環(huán)境的不良影響。沼氣的主要成分是甲烷，已知1g甲烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出55.64kJ的熱量，寫出甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式，并計算出甲烷的燃燒熱是多少。(素養(yǎng)角度——宏觀辨識與微觀探析)[提示]

CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.24kJ·mol－1；甲烷的燃燒熱是ΔH＝－890.24kJ·mol－1。1．綠色能源是人類理想的能源，不會造成環(huán)境污染。下列能源不屬于綠色能源的是(

)A．氫能源 B．太陽能C．風(fēng)能 D．石油D

[氫能是氫氣燃燒提供的，產(chǎn)物是水，無污染；太陽能是最清潔的能源；風(fēng)能的使用也不會給環(huán)境帶來污染；石油是化石燃料，其中硫元素燃燒生成的二氧化硫、不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳、高溫燃燒產(chǎn)生的氮氧化物等都是污染物，因此石油不是綠色能源。]隨堂演練2．下列圖示變化為吸熱反應(yīng)的是(

)A

B

C

DA

[A項中生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量，只能通過吸收能量才能實現(xiàn)；B項則恰好相反；C項中濃硫酸溶于水要放出熱量，但此過程是物理變化，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；D項是放熱反