化学反应的焓变 导学案 高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

1.1.1化学反应的焓变学习目标1.认识化学能可以与热能相互转化，认识化学反应过程中同时存在着物质和能量的变化，了解能量的多少取决于反应物和生成物的质量。2.知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。3.了解反应热和焓变的涵义，了解热化学方程式的意义，能正确书写热化学方程式。能从化学键的角度解释化学反应中能量变化的本质。学习过程eq\a\vs4\al(活动一：了解物质的内能、焓、焓变的概念，了解化学反应中能量变化的应用)1.阅读教材，了解什么是内能，内能受哪些因素影响？2.物质处于一定状态就具有一定的内能，状态发生改变，内能就会发生相应改变。科学家能测出物质内能的绝对值吗？物质变化过程中的内能变化可通过哪些形式表现出来？3.焓(H)是与内能有关的物理量，焓的数值变化称为什么？用什么符号表示？4.化学反应过程中既有物质变化，又有能量变化。能量转换的发生以发生化学变化的物质为基础，遵循能量守恒定律，释放或吸收热量是化学反应中能量变化的主要形式之一，释放或吸收热量的多少取决于什么？

eq\a\vs4\al(活动二：了解吸热反应与放热反应)1.写出常见的放热反应、吸热反应的化学方程式(不少于3类，各举1例)。放热反应吸热反应2.放热反应和吸热反应中的能量转化形式有什么不同？eq\a\vs4\al(活动三：学习焓变与吸热反应和放热反应的关系)1.阅读教材，什么是反应热？什么是焓变？焓变的单位是什么？2.阅读教材，一个化学反应是吸收能量还是放出能量取决于什么？什么反应会吸收热量，什么反应会放出热量？什么反应是放热反应，什么反应是放热反应？3.判断下图反应哪个是吸热反应，哪个是放热反应。INCLUDEPICTURE"CJ2.TIF"A：________反应，ΔH________0B：________反应，ΔH________04.交流讨论。请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水和水分解为氢气、氧气反应热效应的化学方程式，分析并讨论其在书写上与化学方程式有何不同。2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol-1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol-12H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH＝571.6kJ·mol-1H2O(l)=H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝285.8kJ·mol-1结合上面的热化学方程式分析。(1)氢气在氧气中燃烧是放出热的反应，称为放热反应，水分解是吸收热的反应，称为吸热反应，吸热反应和放热反应的焓变有什么不同？(2)焓变与化学方程式的化学计量数有什么关系？(3)一个反应的焓变与其逆反应的焓变之间有什么关系？(4)上述反应与普通的化学方程式有什么不同？eq\a\vs4\al(活动四：探讨热化学方程式的书写注意点)热化学方程式书写一般要指明反应温度、压强和物质的聚集状态，若不注明，则为25℃和101kPa。热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，不表示微粒个数。1.热化学方程式书写时为什么要标注物质的聚集状态？怎样标注？2.反应的焓变与温度、压强是否有关？一般的热化学方程式没有标注温度、压强，其表示的焓变是什么条件下的焓变？3.热化学方程式中化学式前面的计量数表示什么？4.列表比较热化学方程式与普通的化学方程式的不同之处。化学方程式热化学方程式化学计量数状态标注焓变标注意义遵循定律eq\a\vs4\al(活动五：学习反应热的计算、热化学方程式的书写)25℃、101kPa时，1g甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出55.64kJ的热，写出该反应的热化学方程式。解：甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O。设1mol甲烷完全燃烧放出的热为x，则有eq\f(1g,55.64kJ)＝eq\f(1mol×16g·mol-1,x)，解得x≈890.2kJ。则该反应的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.2kJ·mol-1。答：甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.2kJ·mol-1。eq\a\vs4\al(活动六：探讨化学反应过程中为什么会有能量变化)1.化学反应实质上是旧化学键断裂和新化学键的生成，旧键断裂吸收能量，新键生成放出能量。阅读教材第6页，N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化相关内容，学习该反应中反应热的计算方法，小结出用化学键键能计算反应热的方法。2.阅读教材中栏目“学科提炼”，化学反应过程中伴随能量变化的根本原因是什么？反应热与焓变之间是什么关系？eq\a\vs4\al(活动七：三大营养物质)1.人体生命活动能量主要依靠哪些营养物质提供？2.淀粉等多糖进入人体之后，如何为人体提供能量？3.为什么人体中储存的糖类很少？

课堂反馈1.下列反应属于放热反应的是()A.Ba(OH)2与NH4Cl固体混合B.氯化铵分解得氨气C.碳酸钙分解得二氧化碳D.实验室制备氢气2.关于化学反应中能量变化的说法正确的是()A.在CO2中，Mg燃烧生成MgO和C，该反应中化学能全部转化为热能B.氢气燃烧属于放热反应，所以氢气和氧气的总能量大于水的总能量C.需要加热的反应一定是吸热反应，常温下能发生的反应一定是放热反应D.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少有关3.下列说法正确的是()A.焓变是指1mol物质参加反应时放出的能量B.反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0C.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4.将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见()A.NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B.该反应中，热能转化为产物内部的能量C.反应物的总能量高于生成物的总能量D.同种物质的状态不同，具有的能量相同5.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下：则下列说法错误的是()A.生成CH3COOH的总反应是化合反应B.①→②过程形成了C—C键C.CH4→CH3COOH过程中，没有C—H键发生断裂D.①→②放出能量6.下列实验现象或图像信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是()选项ABCD反应装置或图像实验现象或图像信息温度计的水银柱不断上升反应物总能量大于生成物总能量反应开始后，甲处液面低于乙处液面反应开始后，针筒活塞向右移动7.热化学方程式C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝131.3kJ·mol-1表示()A.碳和水反应吸收131.3kJ的热量B.1mol碳和1mol水反应生成1mol一氧化碳和1mol氢气，并吸收131.3kJ热量C.1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，吸收热量131.3kJD.1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收热量131.3kJ8.最适合“即食即热型快餐”加热的化学物质组合是()A.浓硫酸和水B.生石灰和水C.熟石灰和水D.烧碱和水9.已知H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184.6kJ·mol-1，则eq\f(1,2)H2(g)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=HCl(g)的ΔH为()A.184.6kJ·mol-1B.－92.3kJ·mol-1C.－369.2kJ·mol-1D.92.3kJ·mol-110.断裂1mol化学键时需要吸收的能量叫作键能。已知下列化学键的键能。化学键键能/(kJ·mol-1)H—H436N—H391N≡N946(1)合成氨的反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。(2)计算：1molN2完全反应生成NH3的反应热为__________________，1molH2完全反应生成NH3的反应热为__________________。

【学习过程】活动一：1.对物质的量确定的体系而言，其中物质的各种能量的总和称为内能。内能受温度、压强、物质的聚集状态和组成的影响。2.不能。通过变化过程中体系吸收(或放出)的热和对内(或对外)所做的功的形式表现出来。3.焓变ΔH4.取决于化学反应中反应物的转化量。活动二：略活动三：1.在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热。在恒压条件下，化学反应中吸收或释放的热为反应的焓变，焓变单位常采用kJ·mol-1。2.一个化学反应是吸收能量还是释放能量，取决于反应物总能量和生成物总能量之间的相对大小。若反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应过程中吸收能量；若反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应过程中释放能量。化学反应中的能量变化通常以热等形式表现出来。吸收热的反应称为吸热反应(endothermicreaction)，其ΔH＞0；放出热的反应称为放热反应(exothermicreaction)，其ΔH<0。3.吸热>放热<4.(1)放热反应的焓变小于0，吸热反应的焓变大于0。(2)化学计量数和焓变可以同时增大或减小相同倍数。(3)数值相等，符号相反。(4)热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化，也表明能量变化。在化学方程式右边注明反应的ΔH；所有反应物和生成物都用括号注明它们在反应时的聚集状态。活动四：1.因为反应的焓变与反应物、生成物的聚集状态有关，所以书写热化学方程式时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分别表示气体、液体和固体，溶液用aq表示。2.有关。表示是25℃(即298K)、101kPa条件下的焓变。3.在热化学方程式中，物质化学式前面的化学计量数表示物质的量。不表示该物质的分子数或原子数，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。4.化学方程式热化学方程式化学计量数是整数，既表示粒子个数，又表示该物质的物质的量既可以是整数，也可以是分数，只表示该物质的物质的量状态标注不需要标明必须在化学式后标明焓变标注无必须标明意义表明了化学反应中物质的变化既表明了化学反应中物质的变化，又表明了化学反应中能量的变化遵循定律质量守恒定律质量守恒定律和能量守恒定律活动六：1.反应热(焓变)＝断裂反应物分子中的化学键吸收的总能量－形成生成物分子中的化学键释放的总能量2.化学键的断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因，在恒温、恒压条件下，化学反应中的能量变化以热的形式表现出来，这就是反应热，也称化学反应的焓变。活动七：1.人体所需的能量主要依靠三大营养物质——糖类、脂肪、蛋白质来提供。2.淀粉等多糖进入人体之后，首先在酶的作用下发生水解，生成葡萄糖。葡萄糖在人体内与氧气作用，发生如下反应：C6H12O6(s)＋6O2(g)=6H2O(l)＋6CO2(g)ΔH＝－2803kJ·mol-1。3.由于糖氧化产生能量的速率很快，因此，人体内糖类储存很少。当我们摄入的能量满足人体日常的需要之后，剩余的能量就会以脂肪的形式存储下来。【课堂反馈】1.DBa(OH)2与NH4Cl固体混合，为吸热反应，A错误；氯化铵分解得氨气和氯化氢，为吸热反应，B错误；碳酸钙分解属于吸热反应，C错误；实验室制备氢气，发生金属与酸的置换反应，为放热反应，D正确。2.D燃烧时化学能转化为热能和光能，不全部转化为热能，A错误；氢气燃烧属于放热反应，所以2molH2和1molO2的总能量大于2mol水的总能量，B错误；反应吸热或者放热与反应条件无关，铝热反应为放热反应，但是需要加热条件下才能进行，C错误；化学反应中能量变化的大小与反应物的质量成正比，D正确。3.C焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅是指1mol物质参加反应时放出的能量，A错误；放热反应的ΔH<0，吸热反应的ΔH>0，B错误；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，但反应物的总焓不一定高于生成物的总焓，C正确，D错误。4.B醋酸逐渐凝固，说明反应吸收热量导致醋酸溶液温度降低，即NH4HCO3与盐酸的反应为吸热反应，A错误；该反应为吸热反应，吸收的热量转化为产物内部的能量，B正确；该反应为吸热反应，生成物的总能量高于反应物的总能量，C错误；同种物质的状态不同，具有的能量也不同，如气态的水和液态水都是水，但两者具有的能量不同，D错误。5.C据图可知，甲烷和二氧化碳反应生成乙酸，总反应的原子利用率为100%，所以总反应是化合反应，A正确；据图可知，①→②的过程有C—C键形成，B正确；由图中变化可知甲烷在催化剂作用下经过选择性活化，其中甲烷分子中碳原子会与催化剂形成一个新的共价键，必有C—H键发生断裂，C错误；据图可知，①→②的过程中焓值降低，该过程放出热量，D正确。6.D选项D中的稀硫酸与锌粒反应后生