高中化学第1章化学反应与能量转化第1节第1课时化学反应的反应热焓变课件鲁科版选择性必修1

第1课时化学反应的反应热、焓变第1章2021内容索引0102课前篇素养初探课堂篇素养提升素养目标1.了解化学反应中能量的常见转化形式,随之形成宏观辨识与微观探析的学科核心素养。2.了解反应热、内能、焓、焓变的定义及其表示方法,了解焓变与反应热、物质能量之间的关系,体现证据推理与模型认知的学科核心素养。课前篇素养初探知识铺垫一、化学反应的实质与特征1.实质:反应物中化学键断裂和反应产物中化学键形成。2.特征:既有物质变化,又伴有能量变化;能量转化主要表现为热量的变化。化学反应从能量变化的角度分为两类:(1)放热反应:放出热量的化学反应。(2)吸热反应:吸收热量的化学反应。二、常见的放热反应和吸热反应有哪些?提示1.放热反应:大多数化合反应、所有的燃烧反应、酸碱中和反应、较活泼金属与酸的反应、活泼金属与H2O的反应、铝热反应等。2.吸热反应:大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应、C和CO2、H2O(g)的反应,如C+CO22CO等。必备知识一、化学反应的反应热1.反应热(1)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。(2)表示符号:用Q表示(3)热化学:用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支称为热化学。

【微思考1】使用反应热应该注意哪几方面问题?提示(1)物理变化中的能量变化不是反应热,如物质的三态变化,物质的溶解等过程中产生的热量变化不属于反应热。(2)反应放热或吸热与反应的条件无关。2.反应热的测定(1)测定反应热的仪器——量热计:(2)测定方法:将反应物加入量热计内筒并搅拌使之迅速反应,测量反应前后溶液温度的变化值。(3)计算公式:Q=-C(T2-T1)。其中C表示溶液及量热计的热容,单位是J·K-1;T1、T2表示反应前和反应后体系的温度,单位是K。二、化学反应的内能变化与焓变1.内能(符号:U)(1)定义:体系内物质所含各种微观粒子的能量总和。(2)内能的大小除了与物质的种类、数量及聚集状态有关外,还与体系的温度、压强有关。2.焓(1)定义:用来描述物质所具有的能量的物理量。与物质的种类、数量、聚集状态及温度和压强等有关,符号为H,单位为J或kJ。(2)焓和内能关系:H=U+pV3.焓变(1)定义:反应产物的焓与反应物的焓之差。符号:ΔH。(2)表达式及单位:ΔH=H(反应产物)-H(反应物),单位为kJ·mol-1或J·mol-1。(3)化学反应的焓变示意图4.焓变与反应热的关系在等压条件下,反应中物质的能量变化全部转化为热能时,焓变与该化学反应的反应热相等,数学表达式为ΔH=Qp。【微思考2】同一物质在不同聚集状态时的焓有什么关系?提示同一物质在不同聚集状态时所具有的能量也不同,即焓不相同,一般来说物质的焓:气态>液态>固态。正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)化学反应过程中一定伴随着能量的变化。(

)(2)反应热、焓变均指化学反应中的热量变化,单位为kJ或J。(

)(3)化学反应中反应物总能量一定大于反应产物总能量。(

)(4)吸热反应的ΔH<0,放热反应的ΔH>0。(

)(5)反应A+B==C放热,则说明能量:A>B。(

)(6)Na转化为Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热。(

)(7)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热。(

)答案(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×课堂篇素养提升探究反应热与物质能量及化学键的关系问题探究1.天然气的燃烧涉及哪些能量间的转化?提示天然气的燃烧是化学能转化为热能和光能。2.化学反应中的反应热与化学键的键能有什么关系?提示化学反应的反应热=断裂化学键吸收的总能量-形成化学键放出的总能量。深化拓展1.内能与反应热的关系(1)ΔU=U(反应产物)-U(反应物),当U(反应物)>U(反应产物),反应释放能量;U(反应物)<U(反应产物),反应吸收能量。化学反应体系与环境进行能量交换可以以热和功两种形式呈现,根据能量守恒定律:ΔU=U(反应产物)-U(反应物)=Q+W(2)内能与反应热的关系:若体系没有做功,ΔU=Q。当U(反应产物)>U(反应物)时,Q>0,反应吸收能量;当U(反应产物)<U(反应物)时,Q<0,反应释放能量。2.焓变与化学键的关系

3.焾变与物质能量变化的关系

反应类型放热反应吸热反应能量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ΔH<0ΔH>0图示实例H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g)

ΔH=-183kJ·mol-1C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ·mol-1【微点拨】(1)化学反应的能量变化主要表现为热量的变化,但这并不是唯一的表现形式,其他的还有发光、放电等。(2)化学反应表现为吸热或放热,与反应的条件没有必然关系,而是取决于反应物和反应产物具有的总能量(或焓)的相对大小。素能应用典例(2021广东汕头高二期末)化学反应A2(g)+B2(g)==2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是(

)A.每生成2molAB(g)吸收bkJ热量B.反应热ΔH=(a-b)kJ·mol-1C.该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量D.断裂1molA—A键和1molB—B键时放出akJ能量答案B解析根据图像可知,反应物的总能量低于反应产物的总能量,该反应是吸热反应,每生成2

mol

AB(g)吸收(a-b)

kJ热量,A、C项错误;根据反应热等于反应产物总能量与反应物总能量的差值可知,该反应的反应热ΔH=(a-b)

kJ·mol-1,B项正确;化学键断裂时吸收能量,D项错误。规律方法

ΔH的计算方法(1)ΔH=反应物断键吸收的总能量-反应产物成键释放的总能量。(2)ΔH=反应产物所具有的焓-反应物所具有的焓。变式训练1已知某反应的焓变如图所示,下列说法正确的是(

)A.该反应为放热反应B.该反应为吸热反应C.反应产物的焓小于反应物的焓D.反应物的总能量大于反应产物的总能量答案B解析ΔH=H(反应产物)-H(反应物),ΔH>0时为吸热反应。由图像可知,反应产物的焓大于反应物的焓,反应物的总能量小于反应产物的总能量。变式训练2已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中,破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ,破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ,形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ,下列关系式中正确的是(

)A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3答案D解析由于氢气在氯气中燃烧是放热反应,反应热Q<0,Q=Q1+Q2-2Q3,则Q1+Q2-2Q3<0,即Q1+Q2<2Q3,D项正确。素养脉络随堂检测1.下列说法正确的是(

)A.焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0C.需要加热才能发生的反应均为吸热反应D.一个化学反应中,当反应物总能量大于反应产物总能量时,反应放热,ΔH为“-”答案D解析反应产物的焓和反应物的焓之差即为反应的焓变,A错误;在化学反应中,反应物具有的总能量大于反应产物具有的总能量,反应放热,ΔH<0,反之吸热,ΔH>0,B错误,D正确;需要加热才能发生的反应也可能是放热反应,如燃烧反应,故反应是吸热还是放热与反应条件无必然的联系,C错误。2.下列关于反应ΔU的说法中,正确的是(

)A.ΔU>0时反应为放热反应B.ΔU<0时反应为放热反应C.ΔU=QD.ΔU=ΔH答案B解析ΔU=U(反应产物)-U(反应物),ΔU>0,反应吸收能量,ΔU<0,反应释放能量,若体系没有做功,ΔU=Q。B正确。3.下列变化为放热的化学反应的是(

)A.H2O(g)==H2O(l)B.2HI(g)==H2(g)+I2(g)C.形成化学键时共放出能量862kJ的化学反应D.能量变化如图所示的化学反应答案D解析A项不属于化学反应;B项为吸热反应;C项中化学反应是放热反应还是吸热反应取决于断开反应物中的化学键吸收的能量与形成反应产物中的化学键放出能量的相对大小,该项说法无法确定该反应是放热反应还是吸热反应。4.如图为N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化,下列说法中正确的是(

)A.1molN2(g)与1molO2(g)反应放出的能量为180kJB.1molN2(g)和1molO2(g)具有的总能量小于2molNO(g)具有的总能量C.常温下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NOD.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水答案B解析反应热就是断裂旧化学键吸收的总能量和形成新化学键所放出的总能量的差值,所以该反应的反应热是946

kJ·mol-1+498

kJ·mol-1-2×632

kJ·mol-1=180

kJ·mol-1,故该反应是吸热反应,A项错误,B项正确;氮气和氧气反应需要放电,C项错误;NO不是酸性氧化物,NO和氢氧化钠溶液不反应,D项错误。5.某学习小组设计了如图所示的实验装置,探究化学反应中的热效应。把试管放入盛有25℃澄清饱和石灰水的烧杯中,试管中开始时放入一小块镁片,再用滴管向其中滴加5mL稀盐酸。试回答下列问题:(1)实验中观察到的现象是

。

(2)产生(1)中现象的原因是

。

(3)写出试管中发生反应的离子方程式:

。

答案(1)试管中镁片逐渐溶解,并有气泡产生,烧杯中石灰水变浑浊(2)镁与稀盐酸反应产生H2,该反应是放热反应,该反应放出的热量使饱和石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小,因此有Ca(OH)2固体析出(3)Mg+2H+==Mg2++H2↑解析镁与稀盐酸反应产生H2,该反应是放热反应,该反应产生的热量使饱和石灰水的温度升高,Ca(OH)2的溶解度随着温度的升高而减小,因此有Ca(OH)2固体析出。6.已知1molH2(g)与mo