高二化学化学反应与能量的变化人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：化学反应与能量的变化1. 化学反应与能量的变化2. 燃烧热 能源3. 化学反应热的计算二. 重点、难点1. 了解化学反应中能量转化的原因；能说出常见的能量转化形式。2. 了解反应热、理解燃烧热的概念和焓变的涵义。3. 认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。4. 理解盖斯定律的意义，能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。三. 教学过程（一）化学反应与能量的变化1. 焓变 反应热（1）反应热的概念：化学反应过程中吸收或放出的能量以热量来表述。在化学反应中，既有物质变化，又有能量变化。能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，二者密不可分，但以物质为主。如果物质没有变化，就不能引发能量的变化，前者是因，后者是果。体系与环境：体系指被研究的物质系统；环境指体系以外与体系密切相关的其他部分。（2）焓变（H）的意义：恒压条件下的反应热。（3）单位：kJ/mol或kJmol1。（4）从微观角度解释化学反应中的能量变化：化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，化学反应放热或吸热与反应物和生成物的总能量相对大小有关。能量变化的实质：破坏旧化学键需要吸收能量，形成新化学键需要放出能量，化学反应过程中，在发生物质变化的同时必然伴随着能量变化。放热反应：化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应。（I）释放能量的原因：体系将能量释放给环境，体系的能量降低。 （II）放热反应的图解：吸热反应：化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应。 （I）吸收能量的原因：体系吸收了环境的能量，体系的能量升高。（II）放热反应的图解： （5）反应热与化学键键能的关系：根据质量守恒定律和能量守恒定律，特定反应的反应热等于反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子化学键形成时所释放的总能量之差。即：H E（反应物分子化学键总键能）E（生成物分子化学键总键能）（6）反应热表示方法：当生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时，反应为放热反应，使反应本身能量降低，规定放热反应H为“一”，所以H为“一”或H0时为放热反应。当生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量时，反应是吸热反应，通过加热、光照等方法吸收能量，使反应本身能量升高，规定H为“”，所以H为“”或H0时为吸热反应。2、热化学方程式（1）热化学方程式的概念：能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。（2）热化学方程式的含义：表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。反应热除跟物质的量有关外，还与反应物和生成物的聚集状态有关。热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，不代表各物质的分子数，因此式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数，但反应热也随化学计量数的变化而变化。（3）正确书写化学方程式:热化学方程式必须标出能量变化。教材采用的是以反应体系作为研究对象，反应后能量变化的结果用“H”表示，写在化学方程式的右边，如果是放热反应，反应体系的能量减少，H为“”；如果是吸热反应，反应体系的能量增加，H为“+”；H的单位为kJ/mol或kJmol1 （不用“方程式Q”表示，如：H2燃烧的热化学方程式写为：2H2（g）+O2（g）2H2O（l） H571.6 kJ/mol 不能写成：2H2（g）+O2（g）2H2O（l）+571.6 kJ ）kJ/mol中“mol”的基本单元不是某一反应物或生成物分子（或原子），而是按反应式所示的那些粒子的特定组合。反应热的数值就是“每摩尔”该特定组合完全反应的热效应。如：H2（g）+1/2O2（g）H2O（l） H 285.8 kJ/mol表示1mol（1molH2）粒子组合完全燃烧放出的热量为285.8kJ2H2（g）+O2（g）2H2O（l） H571.6 kJ/mol表示1mol（2molH2）粒子组合完全燃烧放出的热量为571.6kJ热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态，用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强，因为反应热的测定与条件有关。如果H是在25、101kPa下测定的，书写时不需注明“温度、压强、加热、点燃及、”等。热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数。（二）燃烧热 能源1、燃烧热：25 ，101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。燃烧热的单位用kJ/mol表示。（1）反应条件：25和101 kPa（书中给出的燃烧热数值均为此条件下测得）（2）可燃物用量：1 mol纯物质。例如，C8H18燃烧的热化学方程式为：2C8H18（l）+ 25O2（g） 16CO2（g）+18H2O（l） H11036kJ/mol C8H18的燃烧热为5518kJ/mol，而不是11036kJ/mol。（3）生成稳定的化合物CCO2；HH2O（l）；SSO2例如，C燃烧的热化学方程式为：C（s）+O2（g）CO（g） H110.5kJ/mol；C（s）+O2（g）CO2（g） H393.5kJ/mol，则C的燃烧热为393.5kJ/mol，而不是110.5kJ/mol。（4）文字叙述燃烧热时，用“正值”或“H”表示。例如，CH4的燃烧热为890.3kJ/mol或H890.3kJ/mol。2、中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。（1）中和热的理解：这里的稀溶液一般要求酸溶液中的，碱溶液中的。这是因浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。在中学化学主要研究强酸与强碱反应的中和热。强酸与强碱的中和反应其实质是反应（即与酸、碱的种类无关），若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。通过许多次实验测定，反应生成1mol时，放出热量57.3kJ。其热化学方程式为：；H57.3kJ/mol因此，下列中和反应的H相同，都为57.3kJ/mol。有弱酸或弱碱参加的中和反应，其中和热的数值都小于57.3。这是因为反应时弱酸或弱碱发生电离需要吸收热量。例如，下列中和反应的H的数值都小于57.3。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。中和热是以生成1mol为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数。（2）中和热的测定测定中和热实验中的两个关键问题：I、隔热：要求小烧杯与大烧杯之间的碎泡沫塑料或碎纸条要填满，小烧杯杯口与大烧杯杯口要相平，大烧杯杯口的泡沫塑料或硬纸盖板要盖得严，盖板上的两孔正好使温度计和环形玻璃棒通过。要求倒入NaOH溶液要迅速，尽可能减少实验过程中热量的散失。II、准确：配制的盐酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度要准确。NaOH溶液最好是新制，因久置的NaOH溶液可能变质导致测定中和热有误差。量取溶液的体积要准确。反应前的温度和反应后的最高温度的读数要准确。 引起测定误差的因素分析： I、中和反应时放出的热量为：m（酸液）+m（碱液）ct（后）t（前）。比热容c是常数，m由溶液体积确定，t由实验测量出来。II、引起中和热误差的因素有：溶液的浓度不准确；量取溶液的体积不准确；量热计的隔热效果差；温度未到达最高点就停止观察温度计；不做重复实验等。3、能源：能提供能量的自然资源，它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐及柴草等等。能源分为一次能源和二次能源。（1）选择燃料的标准是：能够发生燃烧反应放出热量的物质都可称为燃料。从物质的燃烧热、燃料的储量、开采、运输、储存的条件、价格、对生态环境的影响等各方面综合考虑。（2）重要的化石燃料：煤、石油、天然气. （3）煤作燃料的利弊：煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。改进方法：可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高燃烧的热利用率。（4）燃料充分燃烧的条件：要有足够的空气。跟空气有足够大的接触面。（5）能源危机的解决方法：开源节流，提高能源的利用率。（三）化学反应热的计算1、盖斯定律：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同。换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。2、盖斯定律的理解：如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同。即：HH1+H2验证已知氢气和氧气反应生成液态水可以通过两种途径来完成：已知：H2（g）+O2（g） H2O（g）；H1241.8kJ/mol H2O（g）H2O（l）；H244.0kJ/mol根据盖斯定律，则氢气和氧气反应生成液态水的反应热为：HH1H2241.8kJ/mol+（44.0kJ/mol）285.8kJ/mol其数值与用量热计测得的数据相同。3、盖斯定律的应用：因为有些反应进行得很慢，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）；H1393.5kJ/molCO（g）0.5 O2（g）CO2（g）；H2283.0kJ/mol据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的H。分析上述反应的关系，即知：H1H2H3H3H1H2393.5kJ/mol（283.0kJ/mol）110.5kJ/mol由以上可知，盖斯定律的实用性很强。4、反应热计算（1）计算的依据：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。热化学方程式之间可以进行加减运算。（2）计算的要求：计算以反应热、燃烧热的定义为基础的，注意单位的转化。（3）计算的步骤：找起点：A找终点：B明过程：ACB AB列关系式：H1+H2H3（注意配平）求解：【典型例题】例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. 伴有能量变化的物质变化都是化学变化C. 在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同D. 在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量分析：该题主要考察化学反应中能量变化的理解与应用。物质发生化学反应都伴随着能量变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化、核变化（如原子弹的爆炸）也都伴随着能量变化。在一个确定的化学反应中反应物的总能量（设为x）与生成物的总能量（设为y）之间的关系为：xy，化学反应为放热反应；xy，化学反应为吸热反应；xy。答案为AC。例2. 已知化学反应2C