第一章化学反应与能量变化

1选修4《化学反应原理》第一章《化学反应与能量》教材分析一、本章教学内容、地位与作用1．教学内容：1.焓变反应热(1)化学反应与能量2.热化学方程式1.燃烧热(2)燃烧热2.能量1.盖斯定律(3)化学反应热的计算2.反应热计算2．内容结构:3．地位与作用在必修2中，学生初步学习了化学能与热能的知识,对于化学键与化学反应中能量的变化的关系、化学能与热能的相互转化有了一定的认识，本章是在此基础上的扩展和提高。能源是人类生存和发展的重要物质基础，在初中学生学习了化石燃料是人类社会重要的自然资源、了解我国能源短缺的国情、认识新能源开发的重要意义等。本章通过化学能与热能转化规律的研究，帮助学生认识热化学反应原理在生产、生活和科学研究中的应反应热焓变化学反应与能量化学反应热计算焓变燃烧热盖斯定律热化学方程式焓变节约能源的意义开发新能源能源燃料的使用2用，了解化学在解决能源危机中的重要作用，知道节约能源、提高能源利用率的实际意义。本章内容属于热化学基础知识，由于2006高考大纲增加了“正确书写热化学方程式”，使“反应热”这一知识板快得到了全方位的考查，贯穿教材的能量主线得以强化。另外它与能源、环境、现代科技等有密切的关系，所以在近今年的高考题中“反应热”再次成为考查的热点。二、本章教学目标与教学活动建议教学目标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。5．通过观察、对比、归纳等方法提高学生学习的主动性和有效性，培养和改变学生的学习方式。6．认识能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用，树立节约能源、提高能量利用效率的意识，增强学生学好化学，探索新能源的热情和责任。教学活动建议1．注意新旧知识的联系。本节知识与必修2中学习的“化学键与化学反应中能量变化的关系”和“化学能与热能的相互转化”联系非常密切，应将复习旧知识与学习新知识紧密结合起来。2．认真观察教材中两个图示（P3），深入思考，加深对化学反应中的能量变化、化学键、反应物和生成物能量的关系的理解。3．学习本章知识应抓住两条主线：一是化学反应中的物质变化；二是化学反应中的能量变化。34．采用对比的方法找出热化学方程式与化学方程式的区别与联系，从中总结出书写热化学方程式应注意的问题。5．要做到熟练、准确地书写热化学方程式，明确其意义。三、本章教学重点和难点1．教学重点：热化学方程式的书写和化学反应热的计算2．教学难点：盖斯定律的应用四、本章教学课时建议第一节化学反应与能量变化—————2课时第二节燃烧热能源————————1课时第三节化学反应热的计算——————2课时单元复习—————————————1课时测试与讲评————————————2课时小计———————————————8课时机动：中和热的测定实验———————1课时五、本章考纲要求及知识点例析1.考纲要求：①理解热化学方程式的含义②能正确书写化学方程式③了解化学反应中的能量变化④了解吸热反应、放热反应、反应热、燃烧热、中和热等概念。⑤掌握有关反应热的简单计算⑥初步了解新能源的开发2．知识点例析：§1化学反应与能量的变化一、焓变反应热41．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2．焓变(ΔH)的意义：恒压条件下的反应热；单位：kJ/mol或kJ·mol-13．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4．常见的吸热、放热反应类型(含溶解热效应)5．能量变化与物质变化的关系：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。6．体系与环境体系：被研究的物质系统。环境：体系以外与体系密切相关的其他部分。二、热化学方程式1．掌握热化学方程式的含义：①表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式②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。③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。2．能正确书写化学方程式:①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，不用“；”隔开（原教材要隔开）；如果是放热反应，反应体系的能量减少，ΔH为“—”；如果是吸热反应，反应体系的能量增加，ΔH为“+”；ΔH的单位为kJ/mol或kJ·mol-1(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)△H=―571.6kJ/mol；而5不写成2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+571.6kJ)，其中“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=―285.8kJ/mol————①式2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=―571.6kJ/mol————②式①式表示1mol(1molH2)粒子组合完全燃烧放出的热量为285.8kJ②式表示1mol(2molH2)粒子组合完全燃烧放出的热量为571.6kJ②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。③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ΔH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。④热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数。一般是以某反应物或生成物为“1mol”时其它物质才可能出现分数，不能随便都写成分数。§2燃烧热能源一、燃烧热1．概念：25℃，101kPa时，1mol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101kPa(书中给出的燃烧热数值均为此条件下测得)②可燃物用量：1mol纯物质例如，C8H18燃烧的热化学方程式为：2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l)ΔH=－11036kJ/molC8H18的燃烧热为5518kJ/mol，而不是11036kJ/mol。③生成稳定的化合物[C——CO2；H——H2O(l)；S——SO2]6例如，C燃烧的热化学方程式为C(s)+21O2(g)=CO(g)ΔH=－110.5kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=－393.5kJ/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ΔH＝－890.3kJ/mol。二、中和热1．概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。2．中和反应对象为酸、碱稀溶液(一般溶液中的c(H+)或c(OH-)≤1mol/L)。这是因为浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。3．强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应，其热化学方程式为：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=－57.3kJ/mol4．弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。5．中和热的测定实验：①环形玻璃搅拌棒、泡沫塑料板(或碎纸条)的作用？②温度计水银球的位置(联系其它实验对比分析)③为什么不能用同一个筒量、温度计测量盐酸和NaOH溶液的体积或温度？④如何读取混合溶液的最高温度？⑤重复实验3次的目的是什么?这样操作对其它定量测定实验(如溶解度的测定、中和滴定等实验)有何指导意义?⑥计算公式：ΔH=0.418(t2-t1)/0.025(kJ/mol)三、能源1．能源的概念及分类：能提供能量的自然资源。分为一次能源和二次能源。2．地位：能源是国民经济和社会发展的重要物质基础，它的开发和利用情况，可以用7来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。3．我国目前的能源状况：主要是化石燃料，蕴藏量有限，而且不能再生，最终将枯竭。4．能源危机的解决方法：开源节流，提高能源的利用率。§3化学反应热的计算一、盖斯定律1．内容：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成的反应热是相同的，这就是盖斯定律。2．应用：见下面③二、反应热的简单计算1．计算方法:①热化学方程式系数可以扩大或缩小相同的倍数，但同时ΔH也要响应的变大或缩小。②对于正、逆两个相反方向的反应，ΔH的数值相等，符号相反。③根据盖斯定律，可以将两个或两个以上(一般不超过三个)的热化学方程式包括其ΔH(含“+”、“－”)相加或相减，得到所求反应的热化学方程式2．计算类型:①利用反应热的概念和摩尔质量进行计算：[例1](此题问法及解答是否有不妥之处?)②利用燃烧热的概念和摩尔质量进行计算：[例2]③利用盖斯定律进行计算：[例3]六、本章典型例题剖析题型一：有关热化学反应方程式的的含义及书写例1．已知充分燃烧ag乙炔(C2H2)气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是A.2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－2bkJ/mol8B.C2H2(g)＋5/2O2(g)＝2CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝2bkJ/molC.2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－4bkJ/molD.2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝bkJ/mol解析：以上各式中化学计量数及物质状态标注都正确；该反应放热，△H应为负值；生成1mol二氧化碳气体，放出热量bkJ，则生成4mol二氧化碳气体，放出热量4bkJ。答案：C。例2．将0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，该反应的热化学方程式为_____________。又已知：H2O(g)=H2O(l)ΔH2＝－44.0kJ/mol，则11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是_____________kJ。解析：0.3mol乙硼烷完全燃烧生成液态水放出649.5kJ热量，则1mol乙硼烷完全燃烧放出的热量为：1mol×649.5kJ/0.3mol=2165kJ。因此乙硼烷燃烧的热化学反应方程式为：B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)ΔH=－2165kJ/mol。由于1mol水汽化需吸热44kJ，则3mol液态水全部汽化应吸热：3mol×44kJ/mol=132kJ，所以1mol乙硼烷完全燃烧产生气态水时放热：2165kJ－132kJ=2033kJ，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧产生气态水放出热量是：0.5mol×2033kJ/mol=1016.5kJ题型二：关于反应热、燃烧热、中和热的概念及其简单计算例3．下列说法正确的是A．在101kPa时，1mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热B．酸和碱发生中和反应生成1mol水，这时的反应热叫中和热C．燃烧热或中和热是反应热的种类之一D．在稀溶液中，1molCH3COOH和1molNaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ解析：本题旨在考查对燃烧热、中和热的定义的理解，特别是两概念中应注意的问题，故不难确定答案为C。例4．在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Q1的是；9△H2△H1的是；A．2H2(g)+