2017-2018学年高中化学选修四课堂学案(31份)-苏教版1

第课时焓变反应热[目标导航].知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。一、化学反应的实质与特征．实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。．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。二、焓变反应热．焓与焓变．反应热一定温度下，化学反应所释放或吸收的热量称为反应热。研究证明，化学反应在恒压条件下的反应热与焓变相同。()反应热的单位和焓变一样，为或·－；()反应热描述的是化学反应前后的热量变化；()任何化学反应都有反应热。．反应热和焓变的关系反应热焓变含义化学反应中吸收或放出的热量化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差二者的相互联系Δ是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行的反应的反应热等于焓变Δ.常见的放热反应和吸热反应()常见的放热反应有：①活泼金属与或酸的反应，如＋＋↑；②酸碱中和反应，如＋＋；③燃烧反应，如＋\(,\\(点燃))；④多数化合反应，如＋，＋()；⑤铝热反应，如＋\(,\\(高温))＋。()常见的吸热反应有：①多数分解反应，如\(,\\(高温))＋↑；②()＋()·()＋↑＋；③＋()\(,\\(高温))＋；④＋\(,\\(高温))。【合作探究】．化学反应放热还是吸热是否与反应条件有关？答案反应吸热还是放热与是否加热等条件无直接关系。．任何物质都具有一定的能量，怎样从物质所具有的总能量上理解放热反应和吸热反应？答案如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，有一部分能量就会以热能的形式释放出来，表现为放热反应；若反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，就会从环境吸收一部分能量，表现为吸热反应。三、热化学方程式．概念表示参加反应的物质的量与反应热的关系的化学方程式。．意义热化学方程式既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。．热化学方程式与普通化学方程式的区别化学方程式热化学方程式化学计量数只能是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量既可以是整数，也可以是分数，只表示物质的物质的量状态不要求注明必须在化学式后注明Δ的正负号、数值及单位无必须注明意义表明了化学反应中的物质变化既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化【合作探究】．()＋\()()()Δ＝－·－，表示的意义是什么？答案表示在℃，时，与\()完全反应生成液态水时放出的热量为。．Δ的单位中－的含义是什么？答案反应焓变单位中的－表明参加反应的各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：()＋\()()()Δ()＝－·－，表示时，()与()反应生成()，放热。一、焓变、反应热的产生原因【例】由下图分析，有关叙述正确的是()．→＋和＋→两个反应吸收或放出的能量不等．→＋是放热反应．具有的能量高于和具有的能量总和．→＋是吸热反应，则＋→必然是放热反应解析本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，＋的能量高于的能量，则反应＋→一定是放热反应；反之→＋则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。答案【归纳总结】焓变与反应物、生成物能量的关系一个化学反应是吸收能量还是放出能量，由反应物的总能量(∑反)与生成物的总能量(∑生)的相对大小来决定。若∑反＞∑生，则会放出能量；若∑反＜∑生，则需要吸收能量，如下图所示。变式训练反应＋→(Δ＜)分两步进行：①＋→(Δ＞)，②→(Δ＜)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()答案解析根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。反应①的Δ>，为吸热反应，故可排除项和项；反应②的Δ<，为放热反应，项错误，故选。【例】已知—键键能为·－，—键键能为·－，根据化学方程式：＋\(,\\(高温、高压),\\(催化剂))Δ＝－·－，则≡键键能是()．·－．·－．·－．·－解析Δ＝反应物键能总和－生成物的键能总和。所以－·－＝(≡)＋×·－－×·－×。(≡)＝·－。答案【规律总结】反应热与键能的关系()化学键的断裂要吸收能量，形成新化学键要释放能量，若反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键所释放的总能量，则为吸热反应，反之则为放热反应。即总(断键)＞总(成键)，为吸热反应；总(断键)＜总(成键)，为放热反应。Δ＝总(断键)－总(成键)。()以与反应生成为例来说明：上面分析过程可归纳如下表化学键吸收能量放出能量断开—－—－形成—－×()＋()()放出的能量为()利用键能计算反应热时，要准确判断化学键断裂或生成的数量。变式训练(·石家庄二中)通常人们把拆开某化学键时吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于估算化学反应的反应热(Δ)，化学反应的Δ等于反应中断裂旧化学键吸收的能量与反应中形成新化学键释放的能量的差。一些化学键的键能数据如表所示：化学键————键能(·－根据键能数据估算反应()＋()()＋()的反应热Δ为()．－·－．·－．－·－.·－答案解析化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差，根据键能数据可知，所求反应的反应热Δ＝·－×＋·－×－·－×－·－×＝－·－。二、热化学方程式的书写及判断(一)热化学方程式的书写【例】写出下列反应的热化学方程式：()()完全燃烧生成()和()，放出热量：。()(石墨)与适量()反应生成()和()，吸收热量：。()()发生催化氧化反应生成气态产物，放出的热量：。解析已知反应物的物质的量及放出或吸收的热量，要写出热化学方程式，关键是要确定与方程式中的化学计量数相对应的Δ。()燃烧的化学方程式为＋\(→,\\(点燃))＋，那么，相应的热化学方程式为()＋()()＋()Δ＝－·－。()(石墨)完全反应吸收热量，则相应的热化学方程式为(石墨，)＋()()＋()Δ＝＋·－。()的物质的量为，则发生反应放出的热量为×＝，完全反应放出的热量为。那么相应的热化学方程式为()＋()()＋()Δ＝－·－或()＋\()()()＋\()()Δ＝－·－。答案()()＋()()＋()Δ＝－·－()(石墨，)＋()()＋()Δ＝＋·－()()＋\()()()＋\()()Δ＝－·－【方法总结】热化学方程式的书写方法要求()遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。()在方程式右端注明能量的变化：吸热反应，Δ>；放热反应，Δ<。()要注明反应物和生成物的聚集状态。()化学计量数只表示物质的“物质的量”，因此可以是整数，也可以是分数。()化学计量数改变，Δ要相应改变；逆反应的Δ数值与正反应的相等、符号相反。变式训练根据要求，写出下列反应的热化学方程式：()()与适量()反应，生成()和()，放出的热量。。()()与适量()发生反应，生成()，放出的热量。()某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成液态水和(标准状况)并放出的热量。答案()()＋()()＋()Δ＝－·－()()＋()()Δ＝·－()()＋()()＋()Δ＝－·－解析()结合题意，首先确定某液态有机物的化学式为，书写出化学方程式后注明每种物质的状态，再计算Δ即可。(二)热化学方程式的正误判断【例】已知在℃、下，(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()．()＋\()()()＋()Δ＝－·－．()＋\()()()＋()Δ＝－·－．()＋\()()()＋()Δ＝＋·－．()＋\()()()＋()Δ＝－·－解析在℃、下，燃烧生成和液态水时放出的热量为\()×＝。解答该题关键要看三点：\(一看各物质的状态)→项中的状态标错。\(二看Δ正负号)→反应放热，Δ＜，项错误。\(\\(三看热量数值与化,学计量数是否对应))→、项中显然不对应，错误。答案【方法总结】“五看”法判断热化学方程式的正误一看方程式是否配平二看各物质的聚集状态是否正确三看Δ的“＋”、“－”符号是否正确四看反应热的单位是否为“·－”五看反应热的数值与化学计量数是否对应变式训练在常温常压下，在足量中燃烧生成气体，放出的热量。下列热化学方程式中正确的是()．()＋()()Δ＝－·．()＋()()Δ＝＋·－．()＋()()Δ＝＋·－．()()＋()Δ＝＋·－答案解析在中燃烧生成气体，燃烧放出的热量，则()燃烧放出的热量，化学反应放出热量，Δ为“－”。则在中燃烧生成气体的热化学方程式为()＋()()Δ＝－·－。一个放热反应的逆反应是吸热反应，并且在其他条件相同时，Δ是原Δ的相反数。则该题的四个选项中只有是正确的。．下列说法正确的是()．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应．化学反应中的能量变化都表现为热量变化．任何放热反应在常温下一定能发生．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热答案解析化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、电能、光能等。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都是在一定条件下发生的，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。．化学反应()＋()()的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是()．每生成()吸收热量．反应热Δ＝＋(－)·－．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量．断裂—键和—键，放出能量答案解析根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成()吸收(－)热量，、项错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热Δ＝＋(－)·－，项正确；化学键断裂吸收能量，项错误。．已知()＋()()Δ＝－·－，则下列关于热化学方程式()()＋()的Δ的说法中正确的是()．方程式中的化学计量数表示分子数．该反应Δ大于零．该反应Δ＝－·－．该反应可表示水分解时的热效应答案解析在书写热化学方程式时，若反应物和生成物对换，则Δ的符号相反，数值不变，故正确，不正确；项未注明水为液态。[基础过关]一、放热反应和吸热反应．下列说法不正确的是()．化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化．对于Δ>的反应，反应物的能量小于生成物的能量．放热反应都不需要加热就能发生．吸热反应在一定条件(如常温、加热等)下也能发生答案解析化学反应中既有物质变化，又有能量变化，正确；Δ>的反应为吸热反应，则反应物的能量小于生成物的能量，正确；有些放热反应需要加热或点燃才能引发，错误；有些吸热反应如()·和在常温下就能反应，正确。．下列反应属于吸热反应的是()．炭燃烧生成一氧化碳．中和反应．锌粒与稀硫酸反应制取．()·与反应答案解析物质燃烧、酸碱中和、金属与水或酸的置换反应都为放热反应。二、反应热、焓变．下列说法中正确的是()．焓变是指物质参加反应时的能量变化．反应放热时，Δ>；反应吸热时，Δ<．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．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答案解析放热反应的Δ<，吸热反应的Δ>；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓不一定高于生成物的总焓；焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅是指物质参加反应时的能量变化。．在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用Δ和Δ表示：()＋()()Δ()＋()()Δ则()．Δ>Δ．Δ>Δ．Δ＝Δ．无法确定答案解析气态水液化时释放能量，放热越少，Δ越大。.科学家已获得了极具理论研究意义的分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂—键吸收热量，断裂≡键吸收热量，则()．的熔点比高．气体转化为时要吸收能量．是的同系物．气体转化为时要放出能量答案解析与白磷()结构相似，均为分子晶体，由于相对分子质量小于，故其分子间作用力弱于，其熔点低于，错；与互为同素异形体，而不是同系物，错；从结构图中可看出，一个分子中含有个—键，根据()()Δ，有Δ＝×·－－×·－＝－·－，故项错误，项正确。三、热化学方程式．已知()＋()()Δ＝－·－，下列说法正确的是()．氟化氢气体分解成氢气与氟气吸收热量．氢气与氟气反应生成液态氟化氢放出的热量小于．在相同条件下，氢气与氟气的能量总和大于氟化氢气体的能量．个氢气分子与个氟气分子反应生成个氟化氢气体分子放出热量答案解析在热化学方程式中，Δ的值与具体化学反应相对应，各物质前的计量数不再表示粒子数目，只表示物质的“物质的量”，故、错误；()→()会放出热量，故项中放出热量应大于，错；因该反应放热，故正确。．根据热化学方程式：()＋()()Δ＝·－(＝－)。分析下列说法，其中不正确的是()．()在()中燃烧的反应是放热反应．()＋()()Δ＝·－，则>．()所具有的能量低于()与()所具有的能量之和．固态硫在空气中充分燃烧，可吸收的热量答案解析由题中条件可知：反应的热效应Δ＝·－＝－·－，可知该反应的正反应为放热反应，故错误。．由氢气和氧气反应生成水蒸气放出的热量，水蒸气转化为液态水放出的热量，则下列热化学方程式书写正确的是()．()＋\()()()Δ＝－·－．()＋\()()()Δ＝－·－．()＋\()()()Δ＝＋·－．()＋\()()()Δ＝＋·－答案解析放热反应Δ为“－”，、错；水蒸气转化为相同条件下的液态水时要放出的热量，可求出Δ为－·－，错，故选项。．化学反应＋的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是()．()＋()()Δ＝(－－)·－．()＋()()Δ＝(－)·－\()()＋\()()()Δ＝(＋－)·－\()()＋\()()()Δ＝(＋)·－答案解析\()()与\()()完全反应生成()时放热(－)，生成()时放热(＋－)，故正确。[能力提升]．根据下图所示，写出反应的热化学方程式并回答问题。()反应过程Ⅰ的热化学方程式为。()反应过程Ⅱ的热化学方程式为。()与的关系：(填“＞”、“＜”或“＝”)。答案()()＋()()Δ＝－·－()()()＋()Δ＝·－()＝解析()据图Ⅰ中信息可知和为反应物，为生成物，反应过程中释放能量。()据图Ⅱ中信息可知为反应物，和为生成物，反应过程中(反应物)＜(生成物)，故吸收能量。()Ⅰ、Ⅱ两反应互为逆过程，故热化学方程式中各物质的计量数相等时，其放出和吸收的热量数值相等。．下表中的数据是断裂物质中的化学键所消耗的能量()：物质键能·－根据上述数据回答下列问题：()下列物质本身具有的能量最低的是。．．．．()下列氢化物本身具有的能量最低的是。．．．．()＋(代表、、)的反应是(填“吸热”或“放热”)反应。()相同条件下，(代表、、)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是。答案()()()放热()解析()破坏物质中的化学键消耗能量越多，说明原物质越稳定，本身能量越少，由表知应具有最低能量。()物质越不活泼，与形成氢化物越不稳定，本身能量越高，故选。()由表可知，反应物＋的能量都小于其氢化物倍的能量，故均为放热反应。()由表可知，反应物和所具有的能量与的能量相差最大，故放热最多。．已知：在热力学标准状态(、×)下，由稳定的单质发生反应生成化合物的反应热叫该化合物的生成热(Δ)。下图为氧族元素氢化物、、、的生成热数据示意图。试完成下列问题：()写出氧族元素中含有－的两种氢化物的电子式：。()请你归纳：非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热Δ的关系：。()写出硒化氢在热力学标准状态下，发生分解反应的热化学方程式：。答案()()非金属元素氢化物越稳定，Δ越小()()()＋()Δ＝－·－[拓展探究]．化学键的键能是原子间形成(或断裂)化学