1、第二单元化学反应中的热发 展 目 标体 系 构 建1.能从宏观与微观相结合的角度解释化学反应中的能量变化。2.能正确表示化学反应中热的释放或吸收。3.能利用化学反应中的能量变化解决生产、生活中的简单问题。4.能运用化学计量单位定量分析化学变化伴随的能量转化。一、放热反应与吸热反应1放热反应与吸热反应(1)放热反应：放出热量的化学反应，如燃烧反应、中和反应等。(2)吸热反应：吸收热量的化学反应，如高温下煅烧石灰石等反应。微点拨：需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应(如炭的燃烧)，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应（如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应）。2化学能与热能转化的实验探
2、究(1)镁与盐酸反应实验操作实验现象实验结论产生大量气泡、温度计指示温度升高镁与盐酸反应的离子方程式为Mg2H=Mg2H2，该反应放出热量(2)Ba(OH)28H2O与NH4Cl晶体反应实验操作实验现象实验结论a.有刺激性气味气体产生b用手摸烧杯底部有冰凉感觉c用手拿起烧杯，玻璃片黏结到烧杯的底部d烧杯内反应物成糊状化学方程式为Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O，该反应吸收热量由上述实验可知，化学反应都伴随着能量变化，有的放出能量，有的吸收能量。3热化学方程式(1)概念：表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式。(2)意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明
3、了化学反应中的能量变化。(3)实例： 8 g CH4气体完全燃烧生成CO2和液态水，放出445 kJ的热量，则该反应的热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1。微点拨：(1)在热化学方程式中，要标明所有物质在反应条件下的状态(气态、液态、固态分别用g、l、s表示)。(2)反应放出或吸收的热用H表示，负值表示在该条件下反应放热，正值表示在该条件下反应吸热。CaCO3受热分解的热化学方程式为CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H178.2 kJmol1，该热化学方程式表示的含义是什么？提示表示1 mol CaCO3固体完全分解生成1 mol C
4、aO固体和1 mol CO2气体吸收178.2 kJ的热量。4化学反应中能量变化的原因(1)宏观解释反应物与生成物的总能量不同。宏观解释放热反应示意图吸热反应示意图(2)微观角度反应物断键吸收的能量与生成物成键释放的能量不同。微观解释反应物、生成物中化学键的变化关系能量变化断裂旧化学键吸收的总能量形成新化学键释放的总能量放出能量断裂旧化学键吸收的总能量形成新化学键释放的总能量吸收能量已知下列物质的键能：HHClClHCl键能/(kJmol1)436.4242.7431.8对于反应：H2Cl2=2HCl，若生成2 mol HCl，反应过程中断裂化学键共吸收的能量是多少？形成化学键共放出的能量是多
5、少？依据以上两个数据判断该反应是放出还是吸收能量，并确定放出或吸收能量的多少。提示反应过程中断裂化学键共吸收的能量是436.4 kJ242.7 kJ679.1 kJ，形成化学键共放出的能量是431.8 kJ2863.6 kJ，由于863.6679.1，故该反应放出能量，放出的能量为863.6 kJ679.1 kJ184.5 kJ。二、燃料燃烧释放的能量1燃料的热值在一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热，单位是kJg1。2燃料使用的现状与问题(1)当前我国使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然气。(2)化石燃料需亟待解决的问题：(3)解决燃料燃烧存在问题的研究方向研究化石燃料完全燃烧
6、的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施；防止燃料燃烧造成的环境污染；通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料；开发氢能、核能、太阳能等清洁、高效的新能源。三、氢燃料的应用前景1氢能的优点2氢能利用存在的问题(1)廉价的制氢技术首要难点原因：制氢需要消耗大量的能量且效率低。解决途径：将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性进展。(2)安全可靠的贮氢和输氢方法关键原因：H2密度小、熔点低、难液化，贮存液氢的容器要求高。解决途径：研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金(如镧镍合金等)。1判断正误(正确的打“”，错误的
7、打“”)(1)所有化学反应都伴随着能量的变化。()(2)断裂化学键释放出能量而生成新键则吸收能量。()(3)当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学反应吸收能量。()(4)化学反应的过程实际上是一个旧键断裂的过程。()2下列热化学方程式书写正确的是()A2SO2O2=2SO3H196.6 kJmol1B2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H517.6 kJmol1CH2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H285.8 kJDC(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1BA项，未注明物质状态，错误；B项正确；C项，H的单位是kJmol1，错误；D项，C(s)O2(g)=CO2(
8、g)是放热反应，Ha，所以由 mol N2(g)和 mol H2(g)生成1 mol NH3(g)的过程释放出(ba) kJ能量。答案(1)释放(2)释放(ba)热化学方程式的书写与正误判断(素养养成证据推理与模型认知)氢气在氧气中燃烧的热量变化，可用下列热化学方程式分别表示：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1问题1与化学方程式2H2O22H2O相比较，有何特点？提示注明了反应物、生成物的状态；在化学方程式的右边注明了反应热H的正负、数值和单位。
9、问题2与相比较，H不同的原因是什么？提示化学计量数不同，参加反应的H2的物质的量不同，H不同。问题3和相比较，H不同的原因是什么？提示生成H2O的状态不同，H不同。问题4表示的意义是什么？提示在一定条件下，1 mol氢气与 mol氧气完全反应，生成1 mol气态水，放出241.8 kJ的热量。1热化学方程式的书写步骤及要求2“五看”法判断热化学方程式的正误一看方程式是否配平；二看各物质的聚集状态是否正确；三看H的“”“”符号是否正确；四看反应热的单位是否为“kJmol1”；五看反应热的数值与化学计量数是否对应。3在常温常压下，1 g H2在足量Cl2中完全燃烧生成HCl气体，放出92.3 kJ
10、 的热量。下列热化学方程式中正确的是()AH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H92.3 kJmol1BH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H92.3 kJmol1CH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1D2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H184.6 kJmol1DH2在Cl2中燃烧生成HCl气体，1 g H2燃烧放出92.3 kJ的热量，则1 mol (2 g)H2燃烧放出184.6 kJ的热量，化学反应放出热量，H符号为“”。则H2在Cl2中燃烧生成HCl气体的热化学方程式为H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1。一个放热反应的
11、逆反应是吸热反应，并且在其他条件相同时，H是原H的相反数。则该题的四个选项中只有D是正确的。4根据所给信息完成下列热化学方程式：(1)已知1 mol C(s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量，请写出该反应的热化学方程式：_。(2)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kJ的热量：_。(3)已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，请写出1 mol NH3分解对应的热化学方程式：_。(4)已知一些化学键的键能数据如表所示：化学键CHCFHFFF键能/(kJmol1)414489565155请根据键
12、能数据写出CH4(g)和F2(g)反应生成CF4(g)和HF(g)的热化学方程式：_。解析(2)1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol，则4 mol NH3发生反应放出的热量为22.67 kJ40906.8 kJ，1 mol NH3完全反应放出的热量为226.7 kJ。那么相应的热化学方程式为4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H906.8 kJmol1或NH3(g)O2(g)=NO(g)H2O(g)H226.7 kJmol1。(4)首先根据反应物和生成物写出反应方程式，注明各物质的状态，化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差，根据键能数
13、据可知，所求反应的反应热H414 kJmol14155 kJmol14489 kJmol14565 kJmol141 940 kJmol1。答案(1) C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJmol1(2)NH3(g)O2(g)=NO(g)H2O(g)H226.7 kJmol1(3)NH3(g)N2(g)H2(g)H46.2 kJmol1(4)CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g) H1 940 kJmol1城市生活垃圾资源化清洁再生利用是近年新兴起来的朝阳产业。针对我国现阶段城市生活垃圾多组分、高水分、低热值的特点，浙大热能所提出了以内循环燃烧、气力输送式冷渣
14、分选回送，湍流式烟气净化法为主要内容的“城市生活垃圾清洁焚烧”新方法，并成功应用于日处理800吨城市生活垃圾的流化床焚烧炉的工程示范。该研究成果包括重金属、有机污染物、二噁英、氟、氯及其化合物、小颗粒、温室气体等污染物的生成机理及控制技术，特别是对多种污染物的同时脱除进行了开创性的研究工作。实现了城市生活垃圾的高效洁净焚烧和能源化利用。问题1阅读材料分析城市生活垃圾焚烧应注意哪些问题？ (素养角度科学态度与社会责任)提示生活垃圾焚烧时的热能利用；防止二次污染。问题2生活垃圾送到焚烧发电厂之后，卸至垃圾池内，发酵七天左右，可以实现脱水。然后才焚烧发电。分析这样操作的原因是什么？(素养角度科学探究
15、与创新意识)提示诸如果皮等生活垃圾富含水分，如果直接送到焚烧炉里，难以彻底燃烧。脱水之后的生活垃圾更容易燃烧，利用率自然更高，产生的固体废物也更少，生活垃圾的处理也更加彻底。问题3发酵的垃圾中含有沼气，沼气可以很好地助燃，炉内温度可达850 以上。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材等各种废弃物在燃烧温度低于400 时容易产生二英。但是燃烧炉温度保持在850 以上，可以有效分解二英，基本可以消除二英对环境的不良影响。沼气的主要成分是甲烷，已知1 g甲烷完全燃烧生成液态水时放出55.64 kJ的热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式，并计算出甲烷的燃烧热是多少。(素养角度宏观辨识与微观探析)提示CH4(g)
16、2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.24 kJmol1；甲烷的燃烧热是H890.24 kJmol1。1绿色能源是人类理想的能源，不会造成环境污染。下列能源不属于绿色能源的是()A氢能源B太阳能C风能D石油D氢能是氢气燃烧提供的，产物是水，无污染；太阳能是最清洁的能源；风能的使用也不会给环境带来污染；石油是化石燃料，其中硫元素燃烧生成的二氧化硫、不完全燃烧产生的一氧化碳、高温燃烧产生的氮氧化物等都是污染物，因此石油不是绿色能源。2下列图示变化为吸热反应的是()ABCDAA项中生成物的总能量高于反应物的总能量，只能通过吸收能量才能实现；B项则恰好相反；C项中浓硫酸溶于水要放出热量，但
17、此过程是物理变化，没有发生化学反应；D项是放热反应。3已知反应A2B2=2AB，断裂1 mol A2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，断裂1 mol B2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol AB中的化学键释放的能量为Q3 kJ，则下列说法正确的是()A若A2和B2的总能量之和大于生成的AB的总能量，则反应放热B若A2和B2的总能量之和小于生成的AB的总能量，则反应放热C若该反应放出能量，则Q1Q2Q3D若该反应吸收能量，则Q1Q2Q3A若反应物总能量之和大于生成物总能量之和，则反应放热，反之，反应吸热。若断裂反应物化学键消耗的能量小于形成生成物化学键释放的能量，则反应放热，反之，
18、反应吸热。4下列反应是吸热反应的是()A硫的燃烧B水的分解C食物的氧化变质D中和反应答案B5(1)20世纪30年代，Eyring和Pzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，说明这个反应是_(填“吸热”或“放热”)反应，NO2和CO的总能量_(填“大于”“小于”或“等于”)CO2和NO的总能量。(2)已知在高温、高压、催化剂作用下，1 mol石墨转化为金刚石，吸收1.9 kJ的热量。该反应_(填“是”或“不是”)吸热反应。石墨和金刚石相比，_能量高，_更稳定。推测石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧，_放出的热量多。解析(1)根据图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热；(2)1 mol石墨转化为金刚石吸收1.9 kJ的热量，属于吸热反应，金刚石的能量高，石墨的能量低，故石墨更稳定，石墨与金刚石各1 mol在相同条件下燃烧时金刚石放出的热量多。答案(1)放热大于(2)是金刚石石墨金刚石