化学反应与能量教案设计

化学反应与能量教案设计

一、化学反应与能量的变化

课标要求

　　1、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式

　　2、了解反应热和焓变的含义

　　3、认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式

要点精讲

1、焓变与反应热

　　（1）化学反应的外观特征

　　化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键生成，从外观上看，所有的化学反应都伴随着能量的释放或吸收、发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象的发生。能量的变化通常表现为热量的变化，但是化学反应的能量变化还可以以其他形式的能量变化体现出来，如光能、电能等。

　　（2）反应热的定义

　　当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为反应在此温度下的热效应，简称为反应热。通常用符号Q表示。

　　反应热产生的原因：由于在化学反应过程中，当反应物分子内的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。生成物分子形成时所释放的总能量与反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量的差即为该反应的反应热。

　　（3）焓变的定义

　　对于在等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能（同时可能伴随着反应体系体积的改变），而没有转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的改变，称为焓变，符号ΔΗ。

　　ΔΗ=Η（反应产物）—Η（反应物）

　　为反应产物的总焓与反应物总焓之差，称为反应焓变。如果生成物的焓大于反应物的焓，说明反应物具有的总能量小于产物具有的总能量，需要吸收外界的能量才能生成生成物，反应必须吸热才能进行。即当Η（生成物）>Η（反应物），ΔΗ>0，反应为吸热反应。

　　如果生成物的焓小于反应物的焓，说明反应物具有的总能量大于产物具有的总能量，需要释放一部分的能量给外界才能生成生成物，反应必须放热才能进行。即当Η（生成物）<Η（反应物），ΔΗ<0，反应为放热反应。

　　（4）反应热和焓变的区别与联系

2、热化学方程式

　　（1）定义

　　把一个化学反应中物质的变和能量的变化同时表示出来的学方程式，叫热化学方程式。

　　（2）表示意义

　　不仅表明了化学反应中的物质化，也表明了化学反应中的焓变。

　　（3）书写热化学方程式须注意的几点

　　①只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边。

　　若为放热反应，ΔΗ为“-”；若为吸热反应，ΔΗ为“+”。ΔΗ的单位一般为kJ·mol-1。②焓变ΔΗ与测定条件（温度、压强等）有关。因此书写热化学方程式时应注明ΔΗ的测定条件。

　　③热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不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。

　　④反应物和产物的聚集状态不同，焓变ΔΗ不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。若涉及同素异形体，要注明同素异形体的名称。

　　⑤热化学方程式是表示反应已完成的量。

　　由于ΔΗ与反应完成的物质的量有关，所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔΗ相对应，如果化学计量数加倍，则ΔΗ也要加倍。当反应向逆向进行时，其焓变与正反应的焓变数值相等，符号相反。

　　（4）热化学方程式与化学方程式的比较

3、中和反应反应热的测定

　　（1）实验原理

　　将两种反应物加入仪器内并使之迅速混合，测量反应前后溶液温度的变化值，即可根据溶液的热容C，利用下式计算出反应释放或吸收的热量Q。

　　Q=-C（T2-T1）

　　式中：C表示体系的热容；T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。

　　（2）实验注意事项：

　　①作为量热器的仪器装置，其保温隔热的效果一定要好。

　　②盐酸和NaOH溶液浓度的配制须准确，且NaOH溶液的浓度须大于盐酸的浓度。为了使测得的中和热更准确，所用盐酸和NaOH的浓度宜小不宜大，如果浓度偏大，则溶液中阴阳离子间相互牵制作用就大，电离度就会减少，这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补偿未电离分子的离解热，造成较大的误差。

　　③宜用有0.1分度值的温度计，且测量时尽可能读准，并估读到小数点后第二位。温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的

　　精度。

　　（3）实验结论

　　所测得的三次中和反应的反应热相同。

　　（4）实验分析

　　以上溶液中所发生的反应均为H++OH-=H2O。由于三次实验中所用溶液的体积相同，溶液中H+和OH-的浓度也是相同的，因此三个反应的反应热也是相同的。

4、中和热

　　（1）定义：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O（l）时所释放的热量为中和热。中和热是反应热的一种形式。

　　（2）注意：中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸收热等。中和反应的实质是H+与OH-化合生成H2O，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。

5、放热反应与吸热反应的`比较

本节知识树

二、燃烧热能源

课标要求

　　1、掌握燃烧热的概念

　　2、了解资源、能源是当今社会的重要热点问题

　　3、常识性了解使用化石燃料的利弊及新能源的开发

要点精讲

1、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，叫做该物质的燃烧热，单位为kJ·mol-1。如果是1g物质完全燃烧的反应热，就叫做该物质的热值。

　　（2）对燃烧热的理解

　　①燃烧热是反应热的一种，并且燃烧反应一定是放热反应，其ΔΗ为“-”或ΔΗ<0。

　　②25℃，101kPa时，可燃物完全燃烧时，必须生成稳定的化合物。如果该物质在燃烧时能生成多种燃烧产物，则应该生成不能再燃烧的物质。如C完全燃烧应生成CO2（g），而生成CO（g）属于不完全燃烧，所以C的燃烧热应该是生成CO2时的热效应。

　　（3）表示燃烧热的热化学方程式书写

　　燃烧热是以员1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准，来配平其余物质的化学计量数，故在其热化学方程

　　式中常出现分数。

　　（4）研究物质燃烧热的意义

　　了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。