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1化学反应与能量的变化学案
第一章第一节化学反应与能量的变化
教学目标:
1.了解焓变的含义2.理解反应热与焓变的关系,与键的断裂与生成的关系
3.掌握热化学方程式的书写
教学重点:
反应热与焓变的关系热化学方程式的书写
回顾:
1.化学反应中的能量变化⑴放热反应与吸热反应
⑵化学反应中的能量变化的本质原因
阅读P2:
计算放出能量的方法
一、反应热
⑴定义:
⑵符号:
⑶单位;一般采用
⑷可直接测量,测量仪器叫
⑸反应热产生的原因(微观讨论)P2-3
思考:
焓增加----吸热-----则用“”表示;
焓减少-----放热------则用“”表示。
(填“+”或“—”)
例1、1molC与1molH2O(g)反应生成1molCO(g)和1molH2(g),需吸收131.5kJ的热量,该反应的反应热为△H=kJ/mol。
例2、拆开1molH—H键、1molN—H键、1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则1molN2生成NH3的反应热为,1molH2生成NH3的反应热为。
二、热化学方程式----能既表明化学反应中物质的变化,又能表明能量的变化
书写热化学方程式的注意事项:
①需注明反应的温度和压强;(对于25℃、101KPa时进行的反应可以不注明)
②要注明反应物和生成物的状态。
(不同物质中贮存的能量不同)
③热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数,它可以是整数也可以是分数。
对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其△H也不同。
(详细阅读P4资料)
练习书写下列反应的热化学方程式
、1molN2(g)与适量O2(g)反应生成NO(g),需吸收68kJ的热量;
、2molCu(s)与适量O2(g)反应生成CuO(s),放出314kJ热量;
、1g硫粉在氧气中充分燃烧放出9.36kJ热量,写出硫燃烧的热化学方程式。
例3、已知:
C(c)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.5kJ/molH2(g)+
O2(g)=H2O(g);
△H=-241.5kJ/mol欲得相同热量,需充分燃烧C和H2的质量比约为()
A.12∶3.25B.3.25∶12C.1∶1D.6∶1
例4、已知两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-571.6kJ/mol
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);△H=-2220kJ/mol实验测得H2(g)和C3H8(g)的混合气体共5mol,完全燃烧时放出3847kJ,则混合气体中H2与C3H8的体积比是()
A.1∶3B.3∶1C.1∶4D.1∶1
随堂训练:
1.下列说法正确的是
A.需要加热方能发生的反应一定是吸热反应B.放热的反应在常温下一定很易发生
C.反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D.吸热反应在一定的条件下也能发生
2.已知1mol甲烷燃烧放出890.3KJ的热量,在标准状况下,1m3甲烷完全燃烧可放出的热量为
A.890.3KJB.39745.5KJC.1979KJD.19855KJ
3.1g氢气燃烧生成液态水,放出142.9KJ热,下列表示该反应的热化学方程式正确的是
A.H2(g)+1∕2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8KJ·mol-1
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-142.9KJ·mol-1
C.2H2+O2=2H2O△H=-571.6KJ·mol-1
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=571.6KJ·mol-1
4.4gCO在氧气中燃烧生成CO2,放出9.6kJ热量,写出CO燃烧的热化学方程式。
5.已知0.5mol甲烷与0.5mol水蒸汽在t℃、pkPa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了akJ热量,该反应的热化学方程式是:
。
6.下列叙述正确的是
A.物质燃烧不一定是放热反应B.放热反应不需要从外界吸收任何能量就能发生
C.在一个确定的化学反应中,反应物总能量总是高于生成物总能量
D.化学反应除了生成新的物质外,还伴随着能量的变化
7.下列各项与反应热的大小无关的是
A.反应物和生成物的状态B.反应物量的多少C.反应物的性质D.反应热的单位
8下列说法正确的是
A.热化学方程式的计量数可以表示分子的个数B.热化学方程式中只需标明生成物的状态
C.反应热指的是反应过程中放出或吸收的热量D.伴随能量变化的不一定是化学变化
9.下列过程中△H小于零的是
A.氯酸钾分解制氧气B.氯化铵加热制备氨气C.实验室制乙烯D.实验室制备氢气
10.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A.H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g)△H=+242kJ/mol
B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-484kJ/mol
C.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)△H=+242kJ/mol
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=+484kJ/mol
第二节燃烧热能源
【学习目标】:
1.知识与技能:
理解燃烧热的概念,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。
【重点、难点】:
燃烧热的概念
【学习过程】:
一、燃烧热
1、定义:
注意:
(1)条件:
(2)燃烧的物质一定为mol
(3)生成的物质一定要稳定
2.表示的意义:
如:
CH4的燃烧热为890.3KJ/mol.
含义:
3.表示燃烧热的热化学方程式的书写:
应以mol物质的标准来配平其余物质的化学计量数(常出现分数)
4.一定量可燃物完全燃烧时放出的热量
Q放=n(可燃物)×△H
5.燃烧热与中和热的区别与联系
相同点
不同点
【思考与交流】
1、选择燃料的标准是什么?
2、煤作为燃料的利弊?
提高煤燃烧效率的措施有哪些?
【随堂练习】
1、已知:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/molH2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ/mol求氢气的燃烧热。
2、石墨与金刚石的燃烧热是否相同,为什么?
3.下列各组物质的燃烧热相等的是:
()
A.碳和一氧化碳B.1moL碳和2moL碳C.1moL乙炔和2moL碳D.淀粉和纤维素
【随堂练习】
1.下列反应既属于氧化还原反应,又是吸热反应的是()
A.铝片与稀盐酸的反应.B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应.
C.灼热的碳与CO2的反应D.甲烷在氧气中的燃烧反应
2.下列燃料中,不属于化石燃料的是()
A.煤B.石油C.天然气D.水煤气
3.通常状况下,将1g氢气在氯气中完全燃烧,放出92.4KJ热量,下列所示的热化学方程式正确的是()
A.H2(g)+Cl2(g)=1/2HCl(g);ΔH=92.4KJ/mol
B.H2(g)+Cl2(g)=1/2HCl(g);ΔH=-92.4KJ/mol
C.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);ΔH=-184.8KJ/mol
D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(l);ΔH=184.8/mol、
4、含NaOH20.0g的稀溶液与足量稀盐酸反应,放出28.7kJ的热量,表示该反应中和热的热化学方程式正确的是:
(
A.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O
(1)H=+28.7kJ/mol
B.NaOH(aq)+HCL(aq)=NaCl(aq)+H2O
(1)H=-28.7kJ/mol
C.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O
(1)H=+57.4kJ/mol
D.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O
(1)H=-57.4kJ/mol
5、下列关于燃烧热的说法中正确的是()
A.1mol物质燃烧所放出的热量B.常温下,可燃物燃烧放出的热量
C.在25℃、1.01×105Pa时,1mol物质燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
D.燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变
6在25℃、1.01×105Pa时,1gCH4燃烧时生成CO2与液态H2O,放出55.6kJ的热量,则CH4的燃烧热为A.55.6kJ/molB.889.6kJ/molC.-889.6kJ/molD.444.8kJ/mol
7关化石燃料的说法正确的是()
A.化石燃料是可再生的,因此在地球上的蕴藏量也是无限的
B.化石燃料虽然在地球上的蕴藏量有限,但形成化石燃料的速率相当快,所以化石燃料相当于无限的
C.化石燃料的形成是非常复杂的,所需时间很长,但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的
8、实验测得25℃、101kPa时1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量,写出C燃烧的热化学方程式:
。
实验测得25℃、101kPa时1molH2完全燃烧放出285.8kJ的热量,写出H2燃烧的热化学方程式:
。
在1.01×105Pa时,16gS在足量的氧气中充分燃烧生成二氧化硫,放出148.5KJ的热量,则S的燃烧热为,S燃烧的热化学方程式为。
9、已知下列热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-570kJ/mol,
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.6kJ/mol,C(g)+1/2O2(g)=CO(g)△H=—110.5KJ/moL,
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=—393.5KJ/moL。
回答下列各问:
(1)上述反应中属于放热反应的是
(2)H2的燃烧热为。
C的燃烧热为
(3)燃烧10gH2生成液态水,放出的热量为。
第三节化学反应热的计算
知识与技能:
1、掌握运用盖斯定律进行化学反应热的计算;
【教学重点】
盖斯定律,应用盖斯定律进行反应热的计算
1.在25oC、101kPa时,有两个由H2和O2化合成1molH2O的反应,一个生成液态水,放出285.8kJ的热量,一个生成气态水,放出241.8kJ的热量。
请分别写出这两个变化的热化学方程式。
观察发现:
①=②+③H1=H2+H3
反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)无论是一步完成
还是分两步完成,其反应热是相同的。
知新
2.已知:
①=②+③
H1=H2+H3
H3=H1-H2=
盖斯定律
不管化学反应是分一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。
(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。
)
如何理解盖斯定律?
ΔH、ΔH1、ΔH2之间有何关系?
ΔH=ΔH1+ΔH2
例1:
写出石墨变成金刚石的热化学方程式(25℃,101kPa时)。
说明:
(1)可以在书中查找需要的数据;
(2)并告诉大家你设计的理由。
查P7燃烧热表知:
因为②+③=①,故H3=H1-H2
C(石墨,s)=C(金刚石,s)H3=+1.5kJ/mol
观察该热化学方程式,回答:
金刚石能自动变成石墨吗?
需要什么条件?
你知道神七的火箭燃料是什么吗?
例2:
某次发射火箭,用N2H4(肼)在NO2中燃烧,生成N2、液态H2O。
已知:
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H1=+67.2kJ/mol
②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)H2=-534kJ/mol
假如都在相同状态下,请写出发射火箭反应的热化学方程式。
③2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)H=?
小结
利用盖斯定律可以从已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应。
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,就可以间接地把它们的反应热计算出来。
练习1在100g碳不完全燃烧所得气体中,CO占1/3体积,CO2占2/3体积,且
C(s)+1/2O2(g)=CO(g);H=-110.35kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);H=-282.57kJ/mol
与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是(C)
A.392.92kJB.2489.44kJC.784.92kJD.3274.3kJ
练习2试测量下列反应的反应热:
2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l);ΔH=?
已知下列反应的反应热:
(1)CH3COOH(l)+2O2=2CO2(g)+2H2O(l);ΔH1=-870.3kJ/mol
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g);ΔH2=-393.5kJ/mol
(3)H2(g)+O2(g)=H2O(l);ΔH3=-285.8kJ/mol
3已知①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH1=-283.0kJ/mol
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=-285.8kJ/mol
③C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH3=-1370kJ/mol
试计算④2CO(g)+4H2(g)=H2O(l)+C2H5OH(l)的ΔH
4:
已知下列各反应的焓变
①Ca(s)+C(s,石墨)+3/2O2(g)=CaCO3(s)△H1=-1206.8kJ/mol
②Ca(s)+1/2O2(g)=CaO(s)△H2=-635.1kJ/mol
③C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H3=-393.5kJ/mol
试求④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的焓变△H=
2.1化学反应速率
[学习目标] 1.了解化学反应速率的概念。
2.了解化学反应速率的定量表示方法。
3.掌握化学反应速率的简单计算。
4.了解化学反应速率的测量方法。
[重点·难点] 重点:
化学反应速率的定量表示方法及计算。
难点:
化学反应速率的计算与比较。
一.1化学反应速率定义
(1).下列关于化学反应速率的说法中,正确的是( )
A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加B.化学反应速率为0.8mol·L-1·min-1是指1秒钟时某物质的浓度为0.8mol·L-1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
(2).一定条件下,向2L密闭容器中加入2molN2和10molH2,发生反应N2+3H2
2NH3,2min末时测得剩余N2为1mol,此时表示化学反应速率不正确的是( )
A.v(N2)=0.25mol·L-1·min-1B.v(H2)=0.75mol·L-1·min-1
C.v(NH3)=1mol·L-1·min-1D.v(NH3)=0.5mol·L-1·min-1
2.化学反应速率的测定
(1)测定的原理,利用化学反应中任何一种化学物质的________(或________)相关的性质进行测定。
(2)测定方法
①根据颜色变化
在溶液中,当反应物或产物本身有较明显的颜色时,可利用______________和
____________间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
②根据释放出气体的体积
通过测量释放出相同体积气体所需时间来测量反应速率。
如2g锌粒分别与40mL1mol·L-1H2SO4和40mL4mol·L-1的H2SO4反应,后者所用的时间较短,说明4mol·L-1H2SO4与锌反应比1mol·L-1H2SO4与锌反应的速率____。
二、化学反应速率的特点
1.反应速率时应指明_____________。
2.反应速率是一段时间内_______速率而不是______速率。
3.无论反应物还是生成物,其化学反应速率的值都取________。
4.在同一个化学反应中各物质的化学反应速率之比等于它们的________________之比。
如:
一般反应:
aA+bB===cC+dD,有:
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。
5.固体或纯液体(注意:
不是溶液)的物质的量浓度可视为________,因此,一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。
典例1
将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:
2A(g)+B(g)
2C(g)。
若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法:
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L-1·s-1
③2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1
④在该条件下,再经2s后C的浓度为1.2mol·L-1
其中正确的是( )
A.①④B.①③C.②④D.③④
变式训练1
已知4NH3+5O2===4NO+6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(H2O)、v(NO)[mol·L-1·min-1]来表示,则正确的关系是( )
A.
v(NH3)=v(O2)B.
v(O2)=v(H2O)C.
v(NH3)=v(H2O)D.
v(O2)=v(NO)
三、化学反应速率的计算与比较
1.化学反应速率的计算
(1)求解化学反应速率的计算题的一般步骤:
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程计算。
例如:
反应 mA+ nB
pC
起始浓度(mol·L-1)abc
转化浓度(mol·L-1)x
某时刻浓度(mol·L-1)a-xb-
c+
典例2
在2L密闭容器中进行反应:
mX(g)+nY(g)
pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为物质系数。
在0min~3min内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质
时间
X
Y
Z
Q
起始(mol)
0.7
1
2min末(mol)
0.8
2.7
0.8
2.7
3min末(mol)
0.8
已知2min内v(Q)=0.075mol·L-1·min-1,
=
。
(1)试确定以下物质的相关量:
起始时n(Y)=________,n(Q)=________。
(2)方程式中m=______,n=______,p=________,q=________。
(3)用Z表示2min内的反应速率:
________。
(4)2min末Q的转化率为________。
变式训练2
一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示:
下列描述正确的是( )
A.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol·L-1·s-1
B.反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol·L-1
C.反应开始到10s时,Y的平衡转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)
Z(g)
变式训练3
反应A+3B
2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为:
①v(A)=0.15mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.01mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.40mol·L-1·min-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·min-1,则该反应进行的速率由快到慢的顺序为________。
第二节 影响化学反应速率的因素
[教学目标]
(1)理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
(2)使学生能初步运用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
[教学重点、难点]压强对化学速率的影响,用活化分子理论解释外界条件对化学反应速率的影响。
二:
影响化学反应速率的因素
内因
影响反应速率的外因主要有
(一)浓度对化学反应速率的影响
反应物浓度越大,化学反应速率________.
例下列四种X溶液,分别放入盛有10mL2mol/LHCl烧杯中,加水稀释至50mL,X和HCl和缓进行反应,其中反应速率最大的是()
A.20mL3mol/LX溶液B.20mL2mol/LX溶液C.10mL4mol/LX溶液D.10mL2mol/LX溶液
(二)温度对化学反应速率的影响
温度升高,化学反应速率__________.
(三)压强对化学反应速率的影响
[思考1]2L密闭容器中,投入5molN2,8molH2,在催化剂存在的条件下发生反应,2min时,测得容器内生成NH34mol,若将容器的体积减小为原来的一半,其他条件不变,同样生成4molNH3所花费的时间___2min(<,=,>,),为什么?
[思考2]在室温条件,通过什么途径可以改变容器体积?
[结论]有气体参与的反应,压强增大,化学反应速率____
参加反应的物质是固体,液体或溶液时,压强对反应速率___影响?
(填有,无)
[探讨]N2+3H2==2NH3反应在密闭容器中进行
1.容器若为恒定容器,在容器内充入惰性气体,则化学反应速率_____(加快,不变,减慢),原因是_________
2.容器若为恒压容器,在容器内充入惰性气体,则反应速率(加快,不变,减慢)_____,原因是________。
四:
催化剂
催化剂定义:
________________________________________________________________?
请例举几例催化剂对化学反应速率影响的实例./
[实验演示]H2O2分解:
现象____________________________________________________________________
结论____________________________________________________________________
[实验探讨]
如何加快铁与盐酸的反应速率?
2.下图为将Zn投入一定浓度一定体积的H2SO4中,解释图象的成因.(纵坐标为H2的生成速率)
v(H2)
.
时间
t1
例一定条件反应N2+3H2=2NH3达平衡,当单独改变下述条件后有关叙述错误的是()
A.加催化剂,V(正)和V(逆)都发生变化,且变化的倍数相等
B.加压,V(正)和V(逆)都增,且V(正)增加倍数大V(逆)增加倍数
C.降温,V(正)和V(逆)都减少,且V(正)减少倍
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- 化学反应 能量 变化