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1、20092009年高中会考复习年高中会考复习 十、十、化学反应与能量转化化学反应与能量转化 2021/8/8 星期日1（1 1）化学反应中的热量化学反应中的热量2021/8/8 星期日2（1 1）化学反应中的热量）化学反应中的热量任何化学反应都伴随有能量的变化。任何化学反应都伴随有能量的变化。化学反应化学反应的本质是：的本质是：旧化学键的断裂与新化学键的形成。旧化学键的断裂与新化学键的形成。断开断开旧的化学键要旧的化学键要吸收吸收能量，而能量，而形成形成新的化学键新的化学键要要放出放出能量。因此，化学反应中能量变化的主要能量。因此，化学反应中能量变化的主要原因：原因：化学键的断裂和形成。化学键
2、的断裂和形成。化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化的变化-吸热或放热，吸热或放热，也有其它的表现形式，如也有其它的表现形式，如电能，光能等。化学反应吸收能量或放出能量的电能，光能等。化学反应吸收能量或放出能量的决定因素：决定因素：反应物和生成物的总能量的相对大小反应物和生成物的总能量的相对大小。2021/8/8 星期日3a.a.吸热反应：吸热反应：反应物的总能量小于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量b.b.放热反应：放热反应：反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量大于生成物的总能量断开化学键所吸收的能量大于形成断开化学键所吸
3、收的能量大于形成化学键所放出的能量，即反应物所化学键所放出的能量，即反应物所具有的总能量小于生成物所所具有具有的总能量小于生成物所所具有的总能量，那么反应过程中就要吸的总能量，那么反应过程中就要吸收能量。收能量。断开化学键所吸收的能量小于形断开化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量，即反应成化学键所放出的能量，即反应物所具有的总能量大于生成物所物所具有的总能量大于生成物所所具有的总能量，那么反应过程所具有的总能量，那么反应过程中就要吸收能量。中就要吸收能量。2021/8/8 星期日4常见的放热反应：常见的放热反应：A.A.所有燃烧反应；所有燃烧反应；B.B.中和反应；中和反应；C.C.大
4、多数化合反应；大多数化合反应；D.D.活泼金属跟水或酸反活泼金属跟水或酸反应；应；E.E.物质的缓慢氧化物质的缓慢氧化常见的吸热反应：常见的吸热反应：A.A.大多数分解反应；大多数分解反应；C.C.氯化铵与氢氧化钡的反应氯化铵与氢氧化钡的反应2021/8/8 星期日5热化学方程式热化学方程式 表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热叫做热化学方程式化学方程式。热化学方程式不仅表明了化。热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。量变化。在热化学方程式中在热化学方程式中:（1）物
5、质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有）物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关。所以要标明反应物和生成物的状态，用关。所以要标明反应物和生成物的状态，用g、l、s分别分别代表气态、液态、固态。（代表气态、液态、固态。（2）在恒压条件下，方程式右）在恒压条件下，方程式右端用端用H 标明反应放出或吸收的热量，负值表示该条件下标明反应放出或吸收的热量，负值表示该条件下反应放热，正值表示该条件下反应吸热（反应放热，正值表示该条件下反应吸热（3）热化学方程）热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子、原子个数，只表式中各物质前的化学计量数不表示分子、原子个数，只表示物质的量。因此，它可以用
6、整数或简单分数表示。示物质的量。因此，它可以用整数或简单分数表示。（4）对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其）对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其H 也不同，即也不同，即H 的值与计量数成正比。的值与计量数成正比。2021/8/8 星期日6一、依据事实，写出下列反应的热化学方程式一、依据事实，写出下列反应的热化学方程式。11molN2（气态）与适量（气态）与适量H2（气态）起反应，（气态）起反应，生成生成NH3（气态），放出（气态），放出92.2kJ的热量。的热量。21molN2（气态）与适量（气态）与适量O2（气态）起反应，（气态）起反应，生成生成NO2（气态），需吸收（气态），
7、需吸收68kJ的热量。的热量。2021/8/8 星期日73.依据下列条件，写出反应的热化学方程依据下列条件，写出反应的热化学方程式。式。在一定温度下，在一定温度下，1molCO气体与气体与1mol水水蒸气在催化剂存在下完全反应，生成蒸气在催化剂存在下完全反应，生成CO2气体和氢气，放出气体和氢气，放出41kJ。CO(g)H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-41kJmol-12021/8/8 星期日84、有人说，下列两个反应的、有人说，下列两个反应的H相同。这相同。这种说法是否正确，为什么？种说法是否正确，为什么？2CO（g）O2（g）=2CO2（g）2021/8/8 星期日95、试推测下
8、列两个反应放出的热量，哪个更大、试推测下列两个反应放出的热量，哪个更大些？说明推测的理由，并查阅有关数据证实你些？说明推测的理由，并查阅有关数据证实你的推测是否正确。的推测是否正确。CH4（g）2O2（g）=CO2（g）2H2O（g）CH4（g）2O2（g）=CO2（g）2H2O（l）2021/8/8 星期日10（2 2）燃料燃烧释放的热量大小）燃料燃烧释放的热量大小 燃料燃烧过程中放出热量的大小，取决于反燃料燃烧过程中放出热量的大小，取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。燃料燃烧放出热量的大小等于形成生成物分燃料燃烧放出热量的大小等于形成生成
9、物分子中化学键放出的总能量与燃烧时断裂反应物子中化学键放出的总能量与燃烧时断裂反应物分子中化学键吸收的总能量之差。分子中化学键吸收的总能量之差。燃料燃烧放出热量燃料燃烧放出热量=EE（生成物）（生成物）-E E（反应物）（反应物）2021/8/8 星期日111、已知断开、已知断开1mol氢气中的化学键需要消耗氢气中的化学键需要消耗436kJ能量，断开能量，断开1mol氧气中的化学键需要消耗氧气中的化学键需要消耗496kJ能能量，形成水分子中的量，形成水分子中的1molH-O键能够释放键能够释放463kJ能能量。试说明当量。试说明当1mol反应反应2H2+O22H2O，发，发生时的能量变化情况。
10、生时的能量变化情况。点燃点燃分析：分析：折开折开2mol氢气中的氢气中的H-H键需要吸收键需要吸收872kJ能量能量折开折开1mol氧气中的化学键需吸收氧气中的化学键需吸收 496kJ 能量能量 总共吸收能量总共吸收能量1368kJ形成水分子中的形成水分子中的4molH-O 键能放出键能放出1852kJ能量能量整个反应过程整个反应过程放出：放出：1852kJ-（872kJ+496kJ）=484kJ热量热量2021/8/8 星期日122、在反应、在反应H2+Cl22HCl中，已知中，已知HH键能为键能为436kJ/mol，ClCl键能为键能为247kJ/mol，HCl键能为键能为431kJ/mo
11、l，判断该反应是，判断该反应是放热放热反应反应解：解：(1)化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量为：化学键断裂时需要吸收能量。吸收总能量为：436kJ247kJ683 kJ，(2)化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：化学键形成时需要释放能量。释放总能量为：431kJ431kJ862 kJ，(3)反应中放出的热量的计算：反应中放出的热量的计算：862kJ683kJ=179kJ2021/8/8 星期日132、在在101kPa时，时，1molCH4完全燃烧生成完全燃烧生成CO2和液态和液态H2O，放出，放出890kJ的热量，写出的热量，写出在在101kPa时，时，1molCH4完全燃烧的热化学完
12、全燃烧的热化学方程式，方程式，1000LCH4（标准状况）燃烧后所（标准状况）燃烧后所产生的热量为多少？产生的热量为多少？2021/8/8 星期日14【解】根据题意，在 101 kPa时，1mol CH4 完全燃烧的热化学方程式为：CH4（g）2O2（g）CO2（g）2H2O（l）H=890 kJ1000 L CH4（标准状况）的物质的量为：44.6mol1mol CH4 完全燃烧放出 890 kJ的热量，44.6 molCH4 完全燃烧放出的热量为：44.6 mol890 kJmol3.97104kJ2021/8/8 星期日15（2 2）太阳能、生物质能和氢能的利用）太阳能、生物质能和氢能的
13、利用2021/8/8 星期日16（2 2）太阳能、生物质能和氢能的利用）太阳能、生物质能和氢能的利用1 1太阳能是地球上最基本的能源太阳能是地球上最基本的能源太阳能太阳能（光）（光）生物质能生物质能（化学反应）（化学反应）物质中的化学能物质中的化学能（化学反应）（化学反应）热能热能光能光能电能电能2 2大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用 （1 1）光能转化为化学能。光能转化为化学能。在太阳光作用下，植物在太阳光作用下，植物体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而体内的叶绿素把水、二氧化碳转化为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素。生成淀粉、纤维素。20
14、21/8/8 星期日17 化学能转化为热能。化学能转化为热能。动物体内的淀粉、纤维素在酶的作用下，水解生动物体内的淀粉、纤维素在酶的作用下，水解生成葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，又释放成葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，又释放出热量。出热量。科学家估计，地球上每年通过光合作用储藏科学家估计，地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源年耗量的的太阳能相当于全球能源年耗量的1010倍左右倍左右 。2021/8/8 星期日183 3太阳能利用的一般方式：太阳能利用的一般方式：（1 1）光）光热转换：热转换：利用太阳辐射能加热物体而获利用太阳辐射能加热物体而获得热能。应用：地膜、大棚、温
15、室；得热能。应用：地膜、大棚、温室；太阳能热水器；反射式太阳灶；高温太阳炉。太阳能热水器；反射式太阳灶；高温太阳炉。（2 2）光）光电转换：电转换：光光热热电转换。电转换。原理：利用太阳辐射能发电，原理：利用太阳辐射能发电，一般是由太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的一般是由太阳能集热器发电，太阳能集热器吸收的热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。热能使水转化为水蒸气，再驱动汽轮机发电。光光电直接转换。电直接转换。原理：根据光电效应，将太阳原理：根据光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能。辐射能直接转换为电能。基本装置：太阳能电池。应用：电子仪表、光电信基本装置：太阳能电池。应用：电子仪表、光
16、电信号器件、无电人中继站、高山气象站、太阳能日用号器件、无电人中继站、高山气象站、太阳能日用电子产品等。电子产品等。2021/8/8 星期日19（3）光）光化学能转换。化学能转换。运用（运用（1）把芒硝晶体）把芒硝晶体(Na2SO410H2O晶体晶体)和其他物质装在密闭包装袋内。和其他物质装在密闭包装袋内。白天在阳光下暴晒，当温度达到白天在阳光下暴晒，当温度达到25C0时，时，Na2SO410H2O晶体失水，溶解吸热晶体失水，溶解吸热,晚上气温下晚上气温下降，袋内降，袋内Na2SO4溶液结晶，重新析出水合晶体，溶液结晶，重新析出水合晶体，释放热量，用于取暖。这是利用太阳能的一种简释放热量，用于
17、取暖。这是利用太阳能的一种简易方法。（易方法。（2）氢气是二级能源，利用太阳辐射能）氢气是二级能源，利用太阳辐射能和催化剂可以使水分解（光解水）制得氢气。用和催化剂可以使水分解（光解水）制得氢气。用途很广，既可以作为燃料，又是化工原科。这是途很广，既可以作为燃料，又是化工原科。这是一种很有前途的光化学能转换方式。一种很有前途的光化学能转换方式。2021/8/8 星期日20（4 4）光）光生物质能转换。生物质能转换。主要是通过地球上众多主要是通过地球上众多植物的光合作用，将太阳辐射能转化为生物质能。植物的光合作用，将太阳辐射能转化为生物质能。光生物质能转换的本质也是光化学能转换。光生物质能转换的
18、本质也是光化学能转换。化学方程式：化学方程式：2021/8/8 星期日214.4.生物质能的利用途径生物质能的利用途径1 1直接燃烧：直接燃烧：2 2生物化学转换生物化学转换（1 1）沼气：）沼气：（2 2）乙醇：）乙醇：3 3热化学转换热化学转换2021/8/8 星期日225.5.氢能的开发氢能的开发（1 1）氢能的三大优点：）氢能的三大优点：氢气完全燃烧放出的热量是等质量汽油完全燃烧氢气完全燃烧放出的热量是等质量汽油完全燃烧放出热放出热量量的的3 3倍多；倍多；制取它的原料是水。资源不受限制；制取它的原料是水。资源不受限制；它燃烧产物是水，不会污染环境，是理想的清洁它燃烧产物是水，不会污染
19、环境，是理想的清洁燃料。燃料。（2 2）氢能的利用途径）氢能的利用途径燃烧放热（如以液态燃烧放热（如以液态氢作为火箭的燃料）；氢作为火箭的燃料）；用高压氢气、氧气制用高压氢气、氧气制作氢氧燃料电池；作氢氧燃料电池；2021/8/8 星期日23利用氢的热核反应释放的核能（如氢弹）利用氢的热核反应释放的核能（如氢弹）（3 3）氢能的产生方式：）氢能的产生方式：大规模生产氢气的工艺，要求氢气的生产成本低、大规模生产氢气的工艺，要求氢气的生产成本低、环境污染少、工艺简单、生产安全等。在生活和生环境污染少、工艺简单、生产安全等。在生活和生产中大量应用氢能源，首先要解决由水制备氢气的产中大量应用氢能源，首
20、先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的贮存和运输等问题。能耗、氢气的贮存和运输等问题。目前人类制取氢气的方法有：目前人类制取氢气的方法有：1 1）以天然气、石油、和煤为原料，在高温下与水）以天然气、石油、和煤为原料，在高温下与水蒸气反应或用部分氧化法制氢气蒸气反应或用部分氧化法制氢气 2 2）电解水制氢气）电解水制氢气 3 3）在光分解催化剂存在下，在特定的装置中，利）在光分解催化剂存在下，在特定的装置中，利用太阳能分解水制氢气用太阳能分解水制氢气 4 4）利用蓝藻等低等植物和微生物在阳光作用下释）利用蓝藻等低等植物和微生物在阳光作用下释放出氢气。放出氢气。2021/8/8 星期日24（4 4）、
21、氢气的储存）、氢气的储存氢气密度小，氢气密度小，1.5107Pa1.5107Pa下，下，40L40L钢瓶只能装约钢瓶只能装约0.5kgH20.5kgH2。且。且H2H2熔点低，难液化，液氢储存困难，也熔点低，难液化，液氢储存困难，也不安全。不安全。贮氢合金的发现和应用，开辟了解决氢气贮存、贮氢合金的发现和应用，开辟了解决氢气贮存、运输难题的新途径。运输难题的新途径。贮氢金属材料是指那些具备良好的吸收和释放氢气能贮氢金属材料是指那些具备良好的吸收和释放氢气能力的金属或合金。在一定的温度和压力条件下，贮氢力的金属或合金。在一定的温度和压力条件下，贮氢金属吸氢，形成氢化物。改变条件发生逆向反应，再金属吸氢，形成氢化物。改变条件发生逆向反应，再释放出气态氢。这个过程可以循环进行，直至贮氢金释放出气态氢。这个过程可以循环进行，直至贮氢金属失效。如：镧镍合金（属失效。如：镧镍合金（LaNi5LaNi5）在室温或适当压力）在室温或适当压力下可吸收氢气，形成下可吸收氢气，形成LaNi5HLaNi5H；在一定条件下，所吸收；在一定条件下，所吸收的氢气能释放出来。的氢气能释放出来。2021/8/8 星期日25再见2021/8/8 星期日262021/8/8 星期日27