江苏省连云港市赣榆县赣榆县海头高级中学高中化学 1.1 化学反应中的热效应学案 苏教版选修4.doc

江苏省连云港市赣榆县赣榆县海头高级中学2015高中化学 1.1 化学反应中的热效应学案 苏教版选修4疏导引导知识点1：化学反应的焓变1.反应热为了定量描述化学反应释放或吸收的热量，化学上规定，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该反应在此温度下的热效应，简称为反应热（heat of reaction）。有热量放出的化学反应叫放热反应，需要吸收热量的化学反应叫吸热反应。常见的放热反应有：（1）活泼金属与h2o或酸的反应；如fe+2hcl=fecl2+h2（2）酸碱中和反应。如2koh+h2so4=k2so4+2h2o（3）燃烧反应，如2h2+o22h2o（4）多数化合反应，如so3+h2o=h2so4 cao+h2o=ca(oh)2常见的吸热反应有：（1）多数的分解反应，如caco3cao+co2feso47h2ofeso4+7h2o（2）部分特殊反应2nh4cl（s）+ba(oh)28h2o（s）=bacl2+2nh3+10h2oc(s)+h2o(g) co+h2 co2+c2co2.反应条件与吸放热的关系 不同化学反应发生的条件不同，有的常温下就可以发生，有的则需要加热。实验证明，常温下进行的反应可能是放热反应，如中和反应；也可能是吸热反应，如nh4cl和ba(oh)28h2o的反应。加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，如c+co22co，也可能是放热反应，如2h2+o22h2o，两者的区别是放热反应撤去热源后仍能继续进行，吸热反应必须持续加热才能继续进行。由上可见，反应吸热还是放热与反应条件无关，而是由反应物总能量与生成物总能量的高低决定的。3.化学反应中能量变化的原因 有的化学反应会放出热量，有的化学反应要吸收热量，其原因是：（1）化学反应必有新物质生成，新物质的总能量与反应物的总能量不同；（2）能量是不能再生也不能消灭的，只能从一种形式转化为另一种形式，如电能转化为光能或热能等，或从一种物质中传递到另一种物质中去，即化学反应中能量守恒；（3）反应物与生成物的能量差若以热能形式表现，即为放热或吸热。如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，反应为放热反应；如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，反应为吸热反应；（4）物质所具有的能量可通过“焓”来描述。 放热反应 吸热反应4.热化学方程式（1）在化学中，常用热化学方程式（thermochemical equation）把一个化学反应中物质的变化和反应的焓同时表示出来。例如，温度为298 k时，2 mol h2(g)和1 mol o2(g)反应生成2 mol h2o(l)时，放热571.6 kj，此反应的热化学方程式可写为：2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h（298k）=-285.8 kjmol-1注：h单位中mol-1的含义反应焓变单位中的“mol-1”表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学式的化学计量数相同。例如，h2(g)+cl2(g)=hcl(g) h=-92.3 kjmol-1,表示 mol h2(g)与 mol cl2(g)反应生成了1 mol hcl(g)，放热92.3 kj。若将化学方程式写成h2(g)+cl2(g) =2hcl(g) h=-184.6 kjmol-1，则表示1 mol h2(g)与1 mol cl2(g)反应生成了2 mol hcl(g)放热184.6 kj。（2）书写热化学方程式时，要注意以下几点：要在物质的化学式后面用括号注明参加反应的物质的聚集状态。一般用英文字母g、l和s分别表示物质的气态、液态和固态，水溶液中溶质则用aq表示。在h后要注明反应温度，因为在不同温度下进行同一反应，其反应焓变是不同的。h的单位是kjmol-1。若为放热反应，h为“-”；若为吸热反应，h为“+”。注意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或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。根据焓的性质，若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则h的数值也加倍；若反应逆向进行，则h改变符号，但绝对值不变。热化学方程式中不用“”和“”，一般不写反应条件。知识点2：反应热的测量与计算1.反应热的测量 用于测定反应热的仪器称为量热计。如下图所示是一种简易量热计的示意图。量热计由内、外两个筒组成，外筒的外壁覆盖有保温层。将两种反应物加入筒并使之迅速混合，测量反应前后溶液温度的变化值，即可根据溶液及量热计的比热容c，利用下式计算反应释放或吸收的热量q。q=-c（t2-t1）式中：c表示体系的比热容；t1、t2分别表示反应前和反应后体系的温度。简易量热计2.盖斯定律及反应焓变的计算 盖斯定律是计算反应焓变的重要依据，在生产和科学研究中有重要意义。其内容为化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，如下图所示：h=h1+h2或h1=h-h2知识点3：能源的充分利用 燃料燃烧过程中放出的热能，是人类生活和生产所需能量的主要来源。我们所说的物质完全燃烧是指物质中含有的氮元素转化为n2(g)，氢元素转化为h2o（l），碳元素转化为co2（g）。活学巧用1.下列说法正确的是（ ）a.需要加热才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容易发生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解析：化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。吸热反应开始加热，反应后需不断加热才能使反应继续进行下去；放热反应开始加热，反应后会放出一定的热量，如果此热量足够大可使反应维持下去，则反应过程不需要再加热，如煤的燃烧，一旦加热使煤燃烧起来后就可继续燃烧下去，不需外界再加热。答案：cd点评：反应是吸热还是放热与反应开始是否需要加热无关，而决定于反应物和反应产物所具有的总能量的相对大小2.下列反应属于放热反应的是（ ）a.al+hcl（稀） b.ba(oh)28h2o+nh4cl（固体）c.kclo3受热分解 d.cao+h2o解析：金属与酸的反应及大多数化合反应是放热的，ba(oh)28h2o和nh4cl的反应和大多数分解反应是吸热的。答案：ad3.下列说法中正确的是（ ）a.物质发生化学反应都伴随着能量变化b.伴有能量变化的物质变化都是化学变化c.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同d.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓解析：物质发生化学反应都伴随着能量的变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化、核变化（如原子弹的爆炸）也都伴有能量变化。在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓（设为x)与生成物的总焓（设为y)之间的关系为：xy,化学反应为放热反应；xy，化学反应为吸热反应；xy。答案：ac4.下列反应中，反应产物的总焓大于反应物总焓的是（ ）a.氢气在氧气中燃烧 b.铁丝在氧气中燃烧c.硫在氧气中燃烧 d.焦炭在高温下与水蒸气反应解析：a、b、c均为放热反应，说明它们的反应物的总焓大于反应产物的总焓，多余的能量以热量的形式放出。而d为吸热反应正好相反，故d正确。答案：d点评：化学反应的焓变主要表现为放热或吸热。反应放热还是吸热主要取决于反应物和反应产物所具有的总焓的相对大小。5.已知在298 k、1105 pa条件下，2 mol 氢气燃烧生成水蒸气放出484 kj的热量，下列热化学方程式正确的是( )a.h2o(g)=h2(g)+1/2o2(g) h+242 kjmol-1 b.2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h484 kjmol-1c.h2(g)+1/2o2(g) =h2o(g) h+242 kjmol-1d.2h2(g)+o2(g) =2h2o(g) h+484 kjmol-1解析：热化学方程式的书写要求与普通化学方程式的区别有三：一定要标明各物质的状态，b选项中水为液态，排除。计量数可用分数表示其实际物质的量，且与热量成正比。用h表示时，吸热，其值为正；放热，其值为负。h2与o2反应生成水蒸气是放热反应，h应为负值，而其逆反应h则为正值。故排除c、d，而选a。答案：a点评：本题通过实验数据考查我们对热化学方程式的理解和书写。6.下列热化学方程式书写正确的是（ ）a.2so2+o22so3 h=-196.6 kjmol-1b.h2(g)+o2(g)=h2o(l) h=-285.8 kjmol-1c.2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h=-571.6 kjd.c(s)+o2(g) =co2(g) h=+393.5 kjmol-1解析：书写热化学方程式必须注意以下几点：要注明反应物和生成物的状态，a错。放热反应h为“-”，吸热反应h为“+”，d错。h的单位为kjmol-1，c错。答案为b。答案：b7.已知下列热化学方程式zn(s)+ o2(g)=zno(s) h1=-351.1 kjmol-1hg(l)+ o2(g) =hgo（s） h2=-90.7 kjmol-1由此可知zn(s)+hgo(s) =zno(s)+hg(l) h3。其中h3的值是（ ）a.-441.8 kjmol-1 b.-254.6 kjmol-1c.-438.9 kjmol-1 d.-260.4 kjmol-1解析：先将hg(l)+o2(g) =hgo(s)倒过来，得hgo(s) =hg(l)+ o2(g);h2=+90.7 kjmol-1再加上zn(s)+o2(g) =zno(s) h1=-351.1 kjmol-1即得zn(s)+hgo(s) =zno(s)+hg(l) h3=h1+h2=-260.4 kjmol-1答案：d点评：一个化学反应不管分几步进行，反应焓变是一样的，