鲁科化学选修4《化学反应的热效应》第一学案

1、第1章化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应第1课时化学反应的反应热与焓变学习目标1.了解化学反应中能量转化的原因，知道化学能与热能的转化是化学反应中能量转化的主要形式。2.了解焓变与反应吸热或放热的关系。理解反应热、焓变的含义及其表示方法。3.掌握热化学方程式的书写和意义。重点·难点1.反应热、焓变的概念。2.热化学方程式的书写。1反应热(1)化学反应在一定温度下进行时，反应所释放或吸收的热量。通常用符号Q表示。单位为J·mol1或kJ·mol1。(2)反应热(3)下列反应中，属于吸热反应的是，属于放热反应的是。燃烧反应铝热反应氯化铵与消石灰的反应金属与酸的

2、反应CH2O(g)COH22反应热的测定(1)仪器量热计(2)原理QC(T2T1)。其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。(3)在测定中和反应的反应热时，常用NaOH溶液与盐酸、KOH溶液与盐酸、NaOH溶液与硝酸的稀溶液进行探究实验。三个中和反应的反应热是否相同？为什么？答案相同。均为强酸强碱稀溶液的中和反应，实质均为HOH=H2O。3焓变(1)反应的焓变是指反应产物总焓与反应物总焓之差。吸热反应的H>0，放热反应的H<0，H的单位是J·mol1或kJ·mol1。(2)满足怎样的条件才能使反应的焓变等于该反应的反应热？答案在

3、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，则反应前后物质的焓的改变就等于该反应的反应热。4热化学方程式(1)298 K时，1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(l)放热285.8 kJ，此反应的热化学方程式可表示为H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ·mol1。(2)解释下述热化学方程式的含义：4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H905 kJ·mol1答案4 mol NH3(g)与5 mol O2(g)完全反应生成4 mol NO(g)和6 mol H2O(g)时，放出热量9

4、05 kJ。(3)下列反应的热化学方程式中H1与H2大小如何？是放热反应还是吸热反应？答案H1>H2放热反应H1<H2放热反应H1>H2放热反应一、化学反应的反应热与焓变1测定中和反应的反应热时，能否用NaOH溶液与稀醋酸反应？NaOH溶液与浓H2SO4反应呢？答案不能，醋酸电离出H时吸收热量，所测中和反应的反应热的数值小于强酸强碱的中和反应的反应热。也不能，浓H2SO4溶解过程放热，使所测数值偏大。2焓变与物质能量的关系类型比较放热反应吸热反应关系反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量反应物具有的总能量小于反应产物具有的总能量表示方法H<0H>0图示实例H2

5、(g)Cl2(g)= 2HCl(g)H183 kJ·mol1C(s)H2O(g)= CO(g)H2(g)H131.3 kJ·mol13.焓变与化学键的形成和断裂过程中能量变化的关系化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因(如图)。吸收能量E1反应物反应产物放出能量E2E1>E2反应吸收能量H>0E1<E2反应放出能量H<04由化学键的形成和断裂过程的能量变化求焓变的公式H反应物的化学键断裂吸收的能量总和反应产物的化学键形成时放出的能量总和。反应物的化学键断裂吸收的能量总和>反应产物的化学键形成时放出的能量总和，反应吸热。反应物的化学键断

6、裂吸收的能量总和<反应产物的化学键形成时放出的能量总和，反应放热。归纳总结1.测定中和反应的反应热时，应用强酸和强碱的稀溶液，不能用稀醋酸(因电离时吸热)或浓硫酸(因溶解时放热)。2反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发，例如FeSFeS；也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行，例如Ba(OH)2·8H2O2NH4Cl=2NH3·H2OBaCl28H2O。典例1 下列说法正确的是()A反应焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化B当反应放热时，H>0，反应吸热时，H<0C在加热条件下发生的

7、反应均为吸热反应D一个化学反应中，当反应物能量大于反应产物能量时，反应放热，H为“”解析焓变是反应产物的总焓与反应物的总焓之差，它与反应物的量有关，而与反应条件(如是否加热)没有直接关系，所以A、C两项不正确；H>0时，物质的总能量增加，反应吸热；H<0时，物质的总能量减少，反应放热，B项错误；在反应中若物质所具有的总能量减少，反应就放热，反之就吸热，因此D项正确。答案D变式训练12SO2(g)O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的H99 kJ·mol1请回答下列问题：(1)该反应属于_反应(填“放

8、热”或“吸热”)。(2)图中A、C分别表示_、_。(3)从化学键的角度分析，E、F、H分别代表什么意义？E_；F_；H_。答案(1)放热(2)反应物的总能量反应产物的总能量(3)断裂旧键吸收的能量形成新键释放的能量2 mol SO2(g)完全氧化为2 mol SO3(g)时的焓变解析本题综合考查化学反应的热效应、焓变、化学键以及物质能量之间的关系。解题时应分析清楚图象含义以及其与上述四者之间的关系。(1)因H99 kJ·mol1<0，故为放热反应。(2)分析图象，纵坐标为能量变化，横坐标为反应过程，则A代表起始能量(即反应物的总能量)，C代表终态能量(即反应产物的总能量)。(3

9、)从化学键的角度分析化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，故E代表破坏旧键吸收的能量，F表示形成新键释放的能量，H表示形成新键释放的能量与破坏旧键吸收的能量差即反应的热效应。二、热化学方程式1热化学方程式与普通化学方程式的区别普通化学方程式热化学方程式化学计量数整数，既表示微粒个数又表示微粒的物质的量可以是整数也可以是分数，只表示微粒的物质的量物质状态不要求注明必须在物质或微粒之后注明H符号及单位无必须注明意义表明了化学反应中物质的变化不仅表明了化学反应中物质的变化，而且表明了化学反应中能量的变化2.下列热化学方程式书写正确的是；错误的是，错误的原因是中未注明物质状态，中单位不对，应

10、为kJ·mol1，中应标上“”，即H393.5_kJ·mol1。2SO2O2 2SO3H196.6 kJ·mol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ·mol1C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJC(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJ·mol1H2O(l)=H2(g)O2(g)H285.8 kJ·mol1总结与普通化学方程式相比，书写热化学方程式时除遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下五点：(1)注意标明物质的聚集状态方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s)，

11、不用标“”或“”，水溶液用aq表示。(2)注意注明必要的反应条件焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须在H后指明反应的温度和压强(298 K、100 kPa时，可不注明)。(3)注意明确系数的含义系数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数，因此热化学方程式中系数也可以是分数。(4)注意H的单位及符号H的单位是J·mol1或kJ·mol1，H只能写在化学方程式的右边，表示正向反应的焓变。H<0表示为放热反应；H>0，则表示为吸热反应。(5)注意同一反应中系数与H数值的对应关系化学方程式中各物质的系数加倍，则H的数值也加倍；若反应逆向进行，则H改变

12、符号，但绝对值不变。典例2 298 K、100 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol1，辛烷的燃烧热为5 518 kJ·mol1。下列热化学方程式书写正确的是()A2H(aq)SO(aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H57.3 kJ·mol1BKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l) H57.3 kJ·mol1CC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g) H5 518 kJ·mol1D2C8H18(g)25O2(g)=16CO2(g)18H

13、2O(l) H5 518 kJ·mol1解析H2SO4与Ba(OH)2溶液反应，不仅生成了H2O还有BaSO4生成，因此A项放出的热量比57.3 kJ×2还多，A项错误；辛烷的燃烧热是指1 mol辛烷完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量是5 518 kJ，C、D项均错误。答案B变式训练2已知在298 K,100 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()AC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g) H48.40 kJ·mol1BC8H18(l)O2(g)=8CO

14、2(g)9H2O(l) H5 518 kJ·mol1CC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H5 518 kJ·mol1DC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l) H48.40 kJ·mol1答案B解析在热化学方程式中，各物质化学式前的化学计量数表示物质的量。1 g C8H18燃烧生成二氧化碳和液态水时放热48.40 kJ，则1 mol C8H18燃烧放热48.40 kJ×1145 518 kJ，所以A、D错误；放热反应的H<0，为负值，所以C错误，答案为B。1下列说法正确的是()A化学反应中的能量变化，都表现为

15、热量的变化B需要加热才能发生的化学反应，一定是吸热反应C放热反应在常温下一定很容易发生D反应是放热还是吸热必须看反应物和反应产物所具有的总能量的大小答案D解析放热和吸热是化学反应中能量表现的主要形式，它取决于反应物和反应产物所具有的总能量的相对大小，但吸热和放热不是化学反应中能量变化的惟一形式。反应开始需要加热，该反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，吸热反应和放热反应在一定条件下都能发生，但特定情况下也可能都不发生。2下列反应中既是氧化还原反应，又是吸热反应的是()A铝与稀盐酸反应B灼热的炭与二氧化碳反应C甲烷在空气中燃烧DBa(OH)2·8H2O与NH4Cl反应答案B解析A为放热

16、反应；B为吸热反应且发生氧化还原反应；C为放热反应；D为吸热反应但不是氧化还原反应。3下列变化为放热反应的是()AH2O(g)=H2O(l)H44.0 kJ·mol1B2HI(g)=H2(g)I2(g)H14.9 kJ·mol1C形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应D能量变化如上图所示的化学反应答案D解析由题意，可排除A、B项；C项中未涉及吸收的能量是多少，故无法确定为放热反应；由图示可知，反应物的总能量大于反应产物的总能量，为放热反应。4在100 kPa和298 K时，有关反应的热化学方程式有：H2(g)O2(g)=H2O(g) H1241.8 kJ·m

17、ol1H2(g)O2(g)=H2O(l) H2285.8 kJ·mol1下列说法错误的是()AH2燃烧生成1 mol H2O(g)时，放出241.8 kJ的热量BO2前面的表示参加反应的O2的分子数目C1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量为燃烧热，H2的燃烧热为285.8 kJ·mol1D1 mol液态水变成水蒸气时吸收44 kJ的热量答案B解析热化学方程式中物质分子式前面的系数只表示“物质的量”，而不表示微粒个数。5沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的

18、是()A2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l) H890 kJ·mol1BCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJ·mol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJ·mol1D. CH4(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l) H890 kJ·mol1答案C解析0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445 kJ热量，即1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出890 kJ热量。根据书写热化学方程式的规定，要注明物质的聚集状态，标出反应

19、的热效应，只有C项正确。6下列说法或表示方法正确的是()A等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多B在稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ·mol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJC由C(石墨)=C(金刚石)H1.90 kJ·mol1可知，金刚石比石墨稳定D在100 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，则H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJ·mol1答案B解析由于硫固体变成硫蒸

20、气需要吸热，故等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量少，A错；浓硫酸稀释时放热，B正确；由C(石墨)=C(金刚石)H1.90 kJ·mol1，由吸热反应可知，金刚石能量比石墨高，所以，石墨比金刚石稳定，C错；根据燃烧热定义可知D错。7已知298 K时，合成氨反应N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.0 kJ·mol1，将此温度下的1 mol N2和3 mol H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量为(假定测量过程中没有能量损失)()A一定小于92.0 kJ B一定大于92.0 kJC一定等于92.0 kJ D无法确定答案A解析反应热是指反应完全进行时放出或吸收的热量。1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在时进行的反应为可逆反应，是不能进行到底的，因此反应放出的热量一定小于92.0 kJ。8关于热化学方程式：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJ·mol1的叙述正确的是()A一分子H2和Cl2反应，放出热量184.6 kJB1 mol H2和Cl2完全反应生成2 mol HCl放出的热量为184.6 kJC在298 K、100 kPa时，1 mol气态H2和1 mol气态Cl2完全反应生成2 mol HCl气体，放出的热量为184.6 kJ