4.2化学变化中的能量变化（第二课时）

4.2化学变化中的能量变化（第二课时）

课前自主预习

基础梳理

[阅读与思考]阅读教材P_84-87，思考并完成下列内容：

一、热化学方程式

1．定义：______________________________________________________________。

如：2H₂(g) + O₂(g)→2H₂O(g) + 483.6 kJ        H₂(g) +1/2O₂(g)→H₂O(g) + 241.8 kJ

C(s) + O₂(g)→CO₂(g) + 393.5kJ        C(s) + H₂O (g)→CO (g) + H₂(g) -131.3kJ

2．热化学方程式的意义：

不仅表明了一个反应中的反应物和生成物，还表明了____________________________。

3．热化学方程式与一般的化学方程式相比，不同点是：

    ① 热化学方程式需注明反应物和生成物的______________（g、l、s）；

    ② 热化学方程式需在方程式右边注明热量的_______（+、-）、数值和单位（kJ）；

    ③ 热化学方程式中，化学式前的化学计量数只表示______________________。因此，化学式前的化学计量数可以是____________。

二、燃料的充分利用

1．讨论：在等物质的量和等质量两种情况下，下列四种物质充分燃烧时放出热量的大小，并完成下列表格。

物质名称	分子式	物质状态	燃烧产生的热量（kJ/mol）	燃烧产生的热量（kJ/kg）
甲烷	CH4	气态	890.3
乙炔	C2H2	气态	1230
丁烷	C4H10	气态	2876
酒精	C2H5OH	液态	1365

2．阅读教材P86【资料库】，回答问题：

（1）什么叫燃料的热值？为什么要引入热值这一概念？

（2）比较城市煤气、液化气、天然气、氢气的热值大小。

 

3．使燃料充分利用，通常需要考虑两点：一是_______________________________________；二是_____________________________________。使燃料充分燃烧的措施有：工业上常常把固体燃料__________，把液体燃料_____________，增加燃料与空气的接触面积。燃料进一步加工，如：煤的__________和__________是高效、清洁地利用煤的重要途径。将焦炭在高温下与水蒸气反应，能得到CO和H₂，C(s) + H₂O (g) CO (g) + H₂(g) -131.3kJ，CO和H₂混合物称为____________，燃烧时不仅污染少，而且燃烧效率高。

4．为了充分利用燃料的能量，除了要使燃料完全燃烧外，还要提高热能的利用率。一般通过_______________、_______________、_______________。

热交换是工业上利用反应热的常用方法，它通过__________________来实现。热交换器内部装有许多平行管道或蛇形管，目的是_________________。当一种流体在管道内流动，另一种液体在管道外__________流动时,它们通过管壁进行____________，使热的流体得到____________，冷的流体得到____________。

5．第一代能源________、第二代能源________、第三代能源________。我国的能源构成中，以_________为主。

 

 

自我测评

1．下列属于热化学方程式的是（      ）

A．CaCO₃→CaO+CO₂-1185kJ           B．CaCO₃(s)→CaO(s)+CO₂(g)

C．CaCO₃(s)→CaO(s)+CO₂(g)-1185kJ     D．CaCO₃→CaO+CO₂

2．已知C（石墨，s）→ C（金刚石，s）-Q；P（白磷，s）→ P（红磷，s）+Q。下列判断正确的是（      ）

A．说明金刚石比石墨稳定              B．说明红磷比白磷稳定

C．说明红磷比金刚石稳定              D．此变化为物理变化

3．N₂（g）＋O₂（g）→ 2NO（g）+180.58 kJ ，用文字表述上述热化学方程式的含义：

_________________________________________________________________________。

4．已知：4g甲烷完全燃烧，生成液态水时放出热量222.6kJ，请写出热化学方程式。

 

 

课堂互动探究

核心突破

1．书写下列反应的热化学方程式：

（1）1g甲烷在空气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出55.65kJ的热量。 ________________________________________________________________________。

（2）4g粉在O₂中完全燃烧生成SO₂气体，放出37 kJ热量。

________________________________________________________________________。

2．已知：热化学方程式为CH₄(g)+2O₂(g)→ CO(g)+2H₂O(l) + 890kJ，则1m³CH₄在标准状况时燃烧所放出的热量为多少kJ？

 

 

3．在同温同压下，下列各组热化学方程式中，Q₁ > Q₂的是（      ）

A．2H₂（g）+ O₂（g）→ 2H₂O（g）+ Q₁，   2H₂（g）+ O₂（g）→ 2H₂O（l）+ Q₂

B．S（s）+ O₂（g）→SO₂（g）+ Q₁ ，          S（g）+ O₂（g）→ SO₂（g）+ Q₂     

C．C（s）+ 1/2O₂（g）→ CO（g）+ Q₁ ，   C（s）+ O₂（g）→ CO₂（g）+ Q₂

D．H₂（g）+ Cl₂（g）→ 2HCl（g）+ Q₁ ，   1/2H₂（g）+ 1/2Cl₂（g）→ HCl（g）+ Q₂

4．同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知：

①P₄(s、白磷)+5O₂(g) → P₄O₁₀(s)+ 2983.2 kJ

②P(s、红磷)+5/4O₂(g) → 1/4P₄O₁₀(s)+ 738.5 kJ

试写出白磷转化为红磷的热化学方程式___________________________________________。

 

 

变式训练

1．已知葡萄糖（C₆H₁₂O₆）在人体组织里发生氧化反应：

C₆H₁₂O₆(s)+6O₂(g)→ 6CO₂(s)+6H₂O(l)+2804kJ

（1）用文字表达上面热化学方程式的含义___________________________________________

（2）根据以上热化学方程式，在下面的括号内正确填写

 

2．在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成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） +725.8 kJ/mol　　

B．2CH₃OH（l）+3O₂（g）→ 2CO₂（g）+4H₂O（l）－1452 kJ/mol　　

C．2CH₃OH（l）+3O₂（g）→ 2CO₂（g）+4H₂O（l）－725.8 kJ/mol　　

D．2CH₃OH（l）+3O₂（g）→ 2CO₂（g）+4H₂O（l）+1452 kJ/mol

 

3．灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知：

①Sn(s、白)＋2HCl(aq)===SnCl₂(aq)＋H₂(g)+Q ₁

②Sn(s、灰)＋2HCl(aq)===SnCl₂(aq)＋H₂(g)+Q ₂

③Sn(s、灰) Sn(s、白)—2.1 kJ/mol，下列说法正确的是（      ）

A．Q₂＜Q ₁

B．锡在常温下以灰锡状态存在

C．灰锡转化为白锡的反应是放热反应

D．锡制器皿长期处于低于13.2℃的环境中，会自行毁灭

 

课后巩固归纳

自主练习

基础题

一、选择题（每小题只有一个正确选项）

1．关于热化学方程式，正确的是（      ）

A．热化学方程式中的物质要注明状态，是为了区别一般的化学方程式

B．热化学方程式中的物质要注明状态，是因为物质呈现的状态与反应热有关

C．热化学方程式中物质前的化学计量数可表示微粒个数、物质的量

D．热化学方程式中吸热反应用“＋Q”表示

2．下列属于热化学方程式的是（      ）

A．CaCO₃→CaO+CO₂-1185kJ           B．CaCO₃(s)→CaO(s)+CO₂(g)

C．CaCO₃(s)→CaO(s)+CO₂(g)-1185kJ    D．CaCO₃→CaO+CO₂　

3．热化学方程式：2C(s)+O₂(g)→2CO(g)+252.7kJ表示的意义是（      ）

A．12g碳和氧气反应生成CO时放出252.7kJ热量

B．2g碳燃烧生成CO时放出252.7kJ热量

C．2mol碳燃烧生成CO₂吸收252.7kJ热量

D．2mol固体碳在氧气中燃烧生成CO气体时放出252.7kJ热量

高

C(s) + O2(g)

CO2 (g)

放出393.5kJ

低

 

4．据右图能量关系图，下列热化学方程式书写正确的是（     ）

A．C(s) + O₂(g) →CO₂ (g) + 393.5kJ       

B．C(s) + O₂(g) →CO₂ (g) - 393.5kJ        

C．C(g) + O₂(g) →CO₂ (g) + 393.5kJ              

D．CO₂ (g) →C(g) + O₂(g)+ 393.5kJ     

 

5．1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ热量，表示该反应的热化学方程式中，正确的是（      ）

 A．2H₂(g) + O₂(g)→2H₂O(l) + 142.9kJ     B．2H₂(g) + O₂(g)→2H₂O(g) + 571.6kJ

 C．2H₂ + O₂→2H₂O + 571.6kJ           D．H₂(g) + 1/2O₂(g)→H₂O(l) + 285.8kJ

6．相同温度下，有下列三个热化学方程式：

①2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(g)+Q₁ ②2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(l)+Q₂ ③H₂(g)+ O₂(g)→H₂O(g)+Q₃则Q₁、Q₂、Q₃的关系是（      ）

A．Q₁>Q₂ ，Q₂=Q₃                B．Q₁=Q₂=Q₃

C．Q₁<Q₂ ，Q₁=2Q₃               D．Q₁>Q₂ ，Q₁=2Q₃

7．已知31 g 白磷变成红磷放出 18.39 kJ 热量，下列两反应中：

P₄(s)+ 5O₂(g)→ 2P₂O₅(s)，+ Q₁   4P(红,s)+ 5O₂(g)→2P₂O₅ (s)+Q₂ ，则下列说法中正确的是（      ）

A．Q₁ > Q₂，白磷比红磷稳定       B．Q₁ > Q₂，红磷比白磷稳定

C．Q₁ < Q₂，白磷比红磷稳定       D．Q₁ < Q₂，红磷比白磷稳定

8．已知葡萄糖的燃烧热是2804 kJ/mol,当它氧化生成1 g水时放出的热量是（      ）

A．26.0 kJ          B．51.9 kJ          C．155.8 kJ        D．467.3 kJ

9．已知1H₂（g）+1/2O₂（g）→H₂O(l)+285.8 kJ；CO(g)+1/2 O ₂(g) →CO₂(g)+ 282.9 kJ。

某H₂和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体的H₂和CO的物质的量之比（      ）

A．2∶1         B．1∶2          C．1∶1           D．2∶3

10．能源可划分为一次能源和二次能源，自然界中以现存形式提供的能源，称为一次能源；需依靠其他能源的能量间接制取的能源，称为二次能源。氢气是一种高效而无污染的二次能源。下列叙述正确的是（      ）

A．电能是一次能源                      B．水力是二次能源

C．天然气是一次能源                    D．焦炉气是一次能源

二、填空题

11．热化学方程式指_________________________________________________的化学方程式。它与化学方程式相比，不同点是：

    ① 热化学方程式需注明反应物和生成物的______________（g、l、s）；

    ② 热化学方程式需在方程式右边注明热量的_______（+、-）、数值和单位（kJ）；

    ③ 热化学方程式中，化学式前的化学计量数只表示______________________。因此，化学式前的化学计量数可以是____________。

12．N₂（g）＋O₂（g）→2NO（g）+180.58 kJ，用文字表述上述热化学方程式的含义：

__________________________________________________________。

13．已知：1molH₂与1/2 O₂化合，生成1mol液态水时，放出285.8kJ热量。

（1）写出上述反应的热化学方程式：

___________________________________________________________________

低

高

①（          ）

②（          ）

（      ）反应

（2）根据以上热化学方程式，填写下列能量变化示意图。

 

 

 

 

 

三、计算题

14．已知：1mol液态水气化时需要吸收44kJ热量，将10 kg 丁烷（C₄H₁₀）完全燃烧生成CO₂和液态H₂O放出热量5×10⁵ kJ。

（1）写出C₄H₁₀燃烧的热化学方程式。

（2）求1mol丁烷完全燃烧生成气态水时放出的热量。

 

提高题

一、选择题（每小题只有一个正确选项）

1．在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成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）+725.8 kJ

B．2CH₃OH（l）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（l）－1452 kJ

C．2CH₃OH（l）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（l）－725.8 kJ

D．2CH₃OH（l）+3O₂（g）→2CO₂（g）+4H₂O（l）+1452 kJ

2．根据热化学方程S ( s ) + O₂ ( g ) → SO₂ ( g )+297.23 kJ（反应在298K，101kPa下发生）分析下列说法不正确的是（      ）

A．标况下，燃烧1mol S放出的热量为297.23 kJ

B．S ( g ) + O₂ ( g ) → SO₂ ( g ) 放出的热量大于297.23 kJ

C．2S ( s ) + 2O₂ ( g ) → 2SO₂ ( g ) 放出的热量等于594.46 kJ

D．形成1 mol SO₂ 的化学键所释放的总能量大于断裂 1 molS ( s )和 1mol O₂ ( g )的化学键所吸收的总能量

3．根据碘与氢气反应的热化学方程式

(i)  I₂(g)+ H₂(g) 2HI(g)+ 9.48 kJ   (ii) I₂(s)+ H₂(g) 2HI(g) - 26.48 kJ

下列判断正确的是（      ）

A．254g I₂(g)中通入2gH₂(g)，反应放热9.48 kJ

B．1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ

    C．反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定

D．反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低

4．工业生产水煤气的反应为：C(s) + H₂O(g)→ CO(g) + H₂(g) －131.4kJ，正确的是（      ）

A．反应物能量总和大于生成物能量总和

B．CO(g) + H₂(g)→ C(s) + H₂O(l) + 131.4kJ

C．水煤气反应中生成1mol H₂(g)吸收131.4 kJ热量

D．水煤气反应中生成1体积CO₂(g)吸收131.4 kJ热量

5．将盛有NH₄HCO₃粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见（      ）

A． NH₄HCO₃和盐酸的反应是放热反应

B．该反应中，热能转化为产物内部的能量

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．反应的热化学方程式为：NH₄HCO₃+HCl→NH₄Cl+CO₂↑+H₂O-Q

6．已知以下两个热化学方程式：

2H₂(g) + O₂ (g)→2H₂O(l)+571.6 kJ ，C₃H₈(g) + 5O₂ (g)→ 3CO₂(g) + 4H₂O(l)+2220 kJ

实验测得H₂(g)和C₃H₈(g)的混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847 kJ，则混合气体中H₂与C₃H₈的体积比是（      ）

A．1∶3               B．3∶1             C．1∶4           D．1∶1

 

二、填空题

7、已知： C(s) + O₂(g) →CO₂(g)+ 394 kJ/mol； 2CO(g) + O₂(g) →2CO₂(g)+566 kJ。则反应2C(s) + O₂(g) →2CO(g) 的反应热是__________。

8、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) -67.2kJ    ②N₂H₄(g)+O₂(g) → N₂(g)+2H₂O(l) +534kJ

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__________________________。

 

三、计算题

9．热值指在一定条件下每克物质完全燃烧所放出的热量（燃烧产物在该条件下是一种较为稳定的状态），下表是几种物质在温常压下的热值数据。

物质	H2	CO	CH4
热值（kg/g）	143	10	56

（1）根据以上热值数据，最理想的燃料是______________。

（2）根据以上热值数据，写出在该状态下H₂燃烧的热化学方程式______________________。

（3）若管道煤气（含体积比为了1：1的H₂和CO）价格为了1.00元/m³，天然气的价格为了2.50元/m³，使用哪种气体在经济上更为合算？理由是什么？

 

4.2    化学变化中的能量变化（第二课时）参考答案

【自主学习】

一、1、表示化学反应所放出或吸收热量的化学方程式。2、一定量物质在反应中所放出或吸收的能量。3、①聚集状态；②符号；③物质的量；分数。

二、1、14.24；31.98；166.81；62.79。  2、（1）单位质量或单位体积燃料燃烧放出的热量叫热值。我们实际使用的各种燃料如煤气、液化气、汽油等都是混合物，很难用热化学方程式来比较它们燃烧时放出的热量，而是用单位质量或单位体积燃料的热值来比较。（2）H2﹥液化石油气﹥天然气﹥城市煤气。3、燃料的充分燃烧；热能的充分利用；粉碎；喷成雾状；气化；液化；水煤气。4、改进设备、利用余热、防止热损失。热交换器；扩大传热面积；逆向；热交换；冷却；预热。5、薪柴；煤炭；石油。煤炭。

【跟我练】

【例1】（1）CH₄(g)+2O₂(g)→CO₂(g)+2H₂O(l)+890.4 kJ；（2）S(s)+ O₂(g)→SO₂(g)-296 kJ

【例2】Q=

【例3】C

【例4】P4（s，白磷）→4P（s，红磷）+29.2 kJ

【自主练习】

A组  基础练习

一、选择：

1、B；2、C；3、D；4、A；5、D；6、D；7、B；8、A；9、C；10、C

二、填空：

11、表示化学反应所放出或吸收能量；①聚集状态；②符号；③物质的量；分数。

12、1molN₂与1molO₂反应生成立2molNO，放出180.58kJ热量。

13、（1）H₂(g)+ O₂(g)→H₂O(l)+285.8kJ；（2）①H₂(g)+ O₂(g)；放热；H₂O(l)

三、计算：

14、（1）2C₄H₁₀(g)+ O₂(g)→8CO₂(g)+10H₂O(l)+5800 kJ；（2）2680 kJ

 

B组  拓展与提高

一、选择：

1、D；2、A；3、D；4、C；5、B；6、B。

二、填空：

7、222 kJ。 8、2NO₂(g)+2N₂H₄(g)→3N₂(g)+4H₂O(l)+1135.2 kJ

三、计算：

9、（1）H₂； （2）2H₂(g)+O₂(g)→2H₂O(l)+572 kJ ； （3）天然气更合算；因为相同价格的管道煤气和天然气相比，天然气产生的热量更多。