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知识导学第一节化学反应与能量的变化
第一节化学反应与能量的变化
学案:
案例探究
下图是一种“即热饭盒”的结构示意图,这种饭盒携带方便,可随吃随用,使用起来非常方便。
常被用于野外郊游。
进餐时撤去底部的厚纸板,几分钟后,由于在铁粉的催化作用下,镁粉很容易跟水发生反应,反应的方程式为:
Mg+2H2O====Mg(OH)2↓+H2↑,放出大量的热,反应提供的热量使饭菜变热,人们就可以进食了。
即热饭盒的结构
问题与讨论:
1.为什么要加入铁粉?
在该反应中铁粉的作用是什么?
2.实际上,该过程构成了原电池,试分析该原电池的阴极、阳极,并写出各个电极上发生的电极反应方程式。
3.铁粉还可以用什么物质代替?
试写出几种替代物质,并对该替代物质的性质做一总结。
实际上,医用即热式加热棒(用于打点滴时对药液的加热)的原理与该饭盒结构和原理相似。
一般由铁粉、碳粉和水构成,使用前隔绝空气。
若使用时,把外层塑料膜撕开即可,然后缠绕在吊瓶的输液管上,即可起到对药液加热的作用。
自学导引
1.化学变化与能量
(1)化学反应过程中,不仅有物质的变化,还有能量的变化,这种能量变化常以________、________、________等形式表现出来。
当能量以热的形式表现时,我们把反应分为________和________。
(2)化学反应过程中同时存在着________和________的变化。
能量的释放或吸收是以________为基础的,二者密不可分,但以________为主。
能量的多少则以___________为基础。
练习:
1.下列对化学反应的认识错误的是( )
A.会引起化学键的变化
B.会产生新的物质
C.必然引起物质状态的变化
D.必然伴随着能量的变化
2.下列对化学反应中热现象的说法不正确的是( )
A.放热反应发生时不必加热
B.化学反应中一定有能量变化
C.吸热反应加热后才能发生
D.化学反应的热效应数值与参加反应的物质的多少有关
3.对于放热反应2H2+O2
2H2O,下列说法中正确的是( )
A.产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B.反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的能量
C.反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D.反应物H2和O2所具有的总能量与产物H2O所具有的能量之间没有直接关系
4.下列说法正确的是( )
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.放热反应在常温下一定很容易发生
C.反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D.吸热反应在一定条件下也能发生
5.关于化学反应的说法错误的是( )
A.如图所示的反应为放热反应
B.化学反应中有物质变化也有能量变化
C.需要加热的化学反应不一定是吸热反应
D.化学键断裂吸收能量,化学键生成放出能量
6.已知反应A+B===C+D为放热反应,对该反应的下列说法中正确的是( )
A.A的能量一定高于C
B.B的能量一定高于D
C.A和B的能量总和一定高于C和D的能量总和
D.因该反应为放热反应,故不必加热就可自动进行
7.下列说法中,错误的是( )
A.干冰升华要吸收大量的热,这就是化学反应中的吸热反应
B.酒精常被用作酒精灯和内燃机中的燃料,说明酒精燃烧是放热反应
C.木炭常温下不燃烧,加热才能燃烧,但木炭燃烧是放热反应
D.人们用氢氧焰焊接或切割金属,主要是利用了氢气和氧气化合时所放出的能量
8.在一定条件下,A和B反应可生成C和D,其能量变化如下:
(1)下列有关反应A+B===C+D的说法正确的是( )
A.反应前后原子的种类和数目一定不变
B.该反应若有热量变化,则一定是氧化还原反应
C.若该反应为放热反应,则不需加热反应就一定能自发进行
D.反应物的总质量与生成物的总质量一定相等,且遵循能量守恒
(2)若E1
2.反应热,焓变
(1)________________,叫反应热,又称为________,符号用________表示,其单位常采用_______________。
(2)化学反应中能量变化的原因
化学反应的本质是________________。
任何化学反应都有反应热,这是由于在化学反应过程中,当反应物分子间的化学键________时,需要________的相互作用,这需要________能量;当________,即新化学键________时,又要________能量。
简称:
______________________________。
键能:
__________________________________________________________________________
练习2:
1.下列说法不正确的是( )
A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化
B.放热反应不需要加热就可以发生
C.反应条件是加热的反应不一定都是吸热反应
D.化学反应是放热还是吸热,取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量
2.白磷与氧可发生如下反应:
P4+5O2===P4O10。
已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:
P-PakJ/mol、P-ObkJ/mol、P===OckJ/mol、O===OdkJ/mol。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是( )
A.(6a+5d-4c-12b)kJ/mol
B.(4c+12b-6a-5d)kJ/mol
C.(4c+12b-4a-5d)kJ/mol
D.(4a+5d-4c-12b)kJ/mol
(3)吸热反应和放热反应
如果反应完成时,生成物释放的总能量比反应物吸收的总能量________,这是________。
对于放热反应,由于反应后放出能量________(释放给环境)而使反应体系的能量。
因此,规定放热反应的ΔH为“________”。
反之,对于吸热反应,由于反应通过________、________等吸收能量(能量来自环境)而使反应体系的能量________。
因此,规定吸热反应的ΔH为“________”。
当ΔH为“________”或ΔH________0时,为放热反应;
当ΔH为“________”或ΔH________0时,为吸热反应
常见的放热反应:
___________________、_____________________、_____________________、
____________________________
常见的吸热反应:
_____________________、___________________________________、
________________________、___________________________________
(4)请根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时,为什么会发生能量变化?
练习:
1.下列反应既属于氧化还原反应,又属于吸热反应的是( )
A.铝片与稀盐酸反应
B.灼热的碳与CO2反应
C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
D.甲烷在氧气中的燃烧反应
2.由下图分析,下列说法正确的是( )
A.A→B+C和B+C→A两个反应吸收或放出的能量不等
B.A→B+C,ΔH<0
C.A具有的焓高于B和C具有的焓总和
D.A→B+C ΔH>0,则B+C→A ΔH<0
3.如图是某同学设计的放热反应的观察装置,其实验顺序是:
①按图所示将实验装置连接好。
②在U形管内加入少量红墨水(或品红溶液)打开T形管螺旋夹,使U形管内两边的液面处于同一水平面,再夹紧螺旋夹。
③在中间的试管里盛1g氧化钙,当滴入2mL左右的蒸馏水后,即可观察。
试回答:
(1)实验中观察到U形管中的现象是________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该实验中必须进行的一步实验操作是______________________________________。
(3)该实验的原理是________________________________________________________。
(4)实验中进行的化学反应方程式是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)说明CaO和H2O的能量与Ca(OH)2能量之间的关系_________________________。
(6)若该实验中CaO换成NaCl,则________(填“能”或“不能”)观察到相同现象。
4.下表中的数据是破坏1mol不同物质的化学键所消耗的能量(kJ):
物质
Cl2
Br2
I2
HCl
HBr
HI
H2
能量(kJ)
243
193
151
432
366
298
436
根据上述数据回答
(1)~(6)题。
(1)下列物质本身具有的能量最低的是( )
A.H2 B.Cl2
C.Br2D.I2
(2)下列氢化物中,最稳定的是( )
A.HCl B.HBr C.HI
(3)X2+H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是______反应(填“吸热”或“放热”)。
(4)相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,若消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收热量最多的是________。
(5)若无上表中的数据,你能正确回答出问题(4)吗?
答:
________。
你的根据是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)请根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时,为什么会发生能量变化?
3.热化学方程式
(1)______________________叫热化学方程式。
热化学方程式不仅表明了化学反应中的___________变化,也表明了化学反应中的___________变化。
(2)热化学方程式各物质前的化学计量数只表示___________,不表示___________,因此,它可以是___________数,也可以是___________数。
对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH___________。
(3)请解释下述热化学方程式表示的含义。
H2(g)+
O2(g)====H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1
若将此化学方程式中各物质的化学计量数均乘以2,热化学方程式应如何写?
热化学方程式与普通化学方程式的区别:
普通化学方程式
热化学方程式
化学计量数
整数,既表示微粒个数又表示微粒的物质的量
可以是整数也可以是分数,只表示微粒的物质的量
物质状态
不要求注明
必须在物质或微粒之后注明
ΔH符号及单位
无
必须注明
意义
表明化学反应中物质的变化
不仅表明化学反应中物质的变化,而且表明化学反应中的能量变化
正确书写热化学方程式的注意事项。
正确书写热化学方程式的注意事项
(1)化学方程式的右边必须写上ΔH,并用“空格”隔开,ΔH:
吸热用“+”,放热用“-”,单位是kJ/mol或J/mol。
(2)需注明反应的温度和压强,如不注明条件,即指:
25℃1.01×105Pa。
(3)物质后需标聚集状态(s、l、g、aq)。
(4)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示物质的量,并不能表示物质的分子数或原子数,因此化学计量数可以是整数也可以是分数。
(5)根据焓的性质,若化学方程式中各物质的计量数加倍,则ΔH的数值也加倍;若反应逆向进行,则ΔH改变符号,但绝对值不变。
热化学方程式表示的意义。
1.)反应物和生成物的种类、聚集状态。
2.)反应中各物质的物质的量比和质量比。
3.)反应中放出或吸收的热量。
练习:
书写下列热化学方程式:
1)由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,写出反应的热化学方程式:
__________________________________________________________________。
2)101kPa时,1.00gCH4完全燃烧生成液态水和二氧化碳,放出55.6kJ的热量,写出CH4燃烧的热化学方程式:
_______________________________________________________
3)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
4)过氧化氢和强还原剂液态肼(N2H4)可构成火箭推进剂。
当它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。
已知0.4rnol液态肼与足量的过氧化氢反应,生成氮气和水蒸气,放出236.64kJ的热量。
写出该反应的热化学方程式
1.热化学方程式C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3kJ/mol表示( )
A.碳和水反应吸收131.3kJ能量
B.1mol碳和1mol水反应生成1mol一氧化碳和1mol氢气并吸收131.3kJ热量
C.1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气,吸收热量131.3kJ
D.1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3kJ
2.已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ/mol,则关于方程式2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)的ΔH的说法中正确的是( )
A.方程式中的化学计量数表示分子数
B.该反应ΔH大于零
C.该反应ΔH=-571.6kJ/mol
D.该反应可表示36g水分解时的热效应
3.已知298K时,合成氨反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.2kJ/mol,将此温度下的1molN2和3molH2放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量为(忽略能量损失)( )
A.一定大于92.2kJ B.一定等于92.2kJ
C.一定小于92.2kJD.不能确定
4.乙醇燃料是一种清洁的能源燃料。
燃烧ag乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O,放出热量为QkJ,经测定ag乙醇与足量Na反应能生成H25.6L(标准状况),则乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的是( )
A.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH(298K)=-QkJ/mol
B.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH(298K)=-
QkJ/mol
C.
C2H5OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+
H2O(l)ΔH(298K)=-QkJ/mol
5.已知25℃、101kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-393.5kJ·mol-1C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g)ΔH=-395.4kJ·mol-1据此推理所得到的下列结论中,正确的是( )
A.金刚石燃烧比石墨燃烧放出的热量少
B.石墨晶体的能量低于金刚石
C.石墨的能量比金刚石的能量高
D.由石墨制备金刚石一定是吸热反应
6.通常人们把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。
键能的大小可用于估算化学反应的焓变(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
化学键
H—H
Cl—Cl
H—Cl
生成1mol化学键时所放出的能量/(kJ/mol)
436
243
431
则下列热化学方程式不正确的是( )
A.
H2(g)+
Cl2(g)===HCl(g)ΔH=-91.5kJ/mol
B.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH=-183kJ/mol
C.
H2(g)+
Cl2(g)===HCl(g)ΔH=+91.5kJ/mol
D.2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g) ΔH=+183kJ/mol
7.已知在1.01×105Pa、298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是( )
A.H2O(g)===H2(g)+
O2(g)
ΔH=+242kJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-484kJ·mol-1
C.H2(g)+
O2(g)===H2O(g)
ΔH=+242kJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
ΔH=+484kJ·mol-1
8.在25℃、101kPa下,1g甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,下列热化学方程式正确的是( )
A.CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH=+725.8kJ/mol
B.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-1452kJ/mol
C.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-725.8kJ/mol
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=+1452kJ/mol
9.化学反应N2+3H2===2NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是( )
A.N2(g)+3H2(g)===2NH3(l)
ΔH=2(a-b-c)kJ/mol
B.N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)ΔH=2(b-a)kJ/mol
C.
N2(g)+
H2(g)===NH3(l)
ΔH=(b+c-a)kJ/mol
D.
N2(g)+
H2(g)===NH3(g)
ΔH=(a+b)kJ/mol
10.
(1)某反应过程中的能量变化如图所示:
写出该反应的热化学方程式:
______________________________________________。
(2)0.3mol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的热量,其热化学方程式为__________________________________________。
11.我国成功发射“天宫一号”飞行器的长征Ⅱ火箭推进器中盛有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水(H2O2)。
当它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。
已知:
0.4mol液态肼与足量的液态双氧水反应放出256.0kJ的热量。
(1)该反应的热化学方程式为________________________________________________。
(2)则16g液态肼与液态双氧水反应生成气态水时放出的热量是________kJ。
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外还有一个很大的优点是________________________________________________________________________。
12.根据下图所示,写出反应的热化学方程式并回答问题。
(1)反应过程
(1)的热化学方程式:
___________________________________________
________________________________________________________________________;
(2)反应过程
(2)的热化学方程式:
_______________________________________________
________________________________________________________________________;
(3)Q与Q1的关系:
Q________Q1(填“大于”“小于”或“等于”)。
课后练习:
1.下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()
A.碳酸钙受热分解B.乙醇燃烧
C.铝粉与氧化铁粉末反应D.氧化钙溶于水
2.下列说法正确的是( )
A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.任何放热反应在常温条件一定能发生反应条件______________________________________________________________________________________________________________________________
C.反应物和生成物分别具有的总能量决定了反应是放热反应还是吸热反应
D.当△H<0时表明反应为吸热反应
3.下列有关反应:
4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)△H(298K)=-905kJ·mol-1的描述不正确的是()
A.生成物的总能量小于反应物的总能量
B.该反应为吸热反应
C.该反应为放热反应
D.该反应中每4molNH3(g)被氧化,放出905kJ热量
4.对于放热反应2H2(g)+O2(g)===2H2O(l),下列说法正确的是()
A.产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B.反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量
C.反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D.无法确定
5.下列说法正确的是()
A.物质发生化学反应都伴有能量变化
B.伴有能量变化物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总高于生成物的总能量
D.在一个确定的化学反应关系中,生成物的总能量总高于反应物的总能量
6.下列变化过程,属于放热反应的是()
①液态水变成水蒸气②酸碱中和反应③浓H2SO4稀释
④固体NaOH溶于水⑤H2在Cl2中燃烧⑥弱酸电离
A、②③④⑤B、②③④C、②⑤D、①③⑤
7.已知在1×105Pa,298K条件下,2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是
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- 知识 第一节 化学反应 能量 变化