第一节 第1课时　反应热　焓变教学设计

第一节反应热第1课时反应热焓变[课程标准]1.知道内能是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态的影响。2.认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。3.能辨识化学反应中的能量转化形式，能解释化学反应中能量变化的本质。知识点一反应热及其测定1．体系与环境以研究盐酸与NaOH溶液的反应为例，我们将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系，简称体系(又称系统)，与体系相互影响的其他部分，如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作环境。2．反应热因温度不同而在体系与环境之间交换或传递的能量是热量。在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。3．实验探究——中和反应反应热的测定(1)测定原理环境温度不变时，根据测得的体系的温度变化和有关物质的比热容等来计算反应热。Q＝cmΔt。(2)实验装置(3)实验步骤及注意事项①分别量取50mL0.50mol·L－1盐酸和50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，测其温度的平均值记为t1℃，迅速将上述两溶液在量热计中混合后，测得最高温度值记为t2℃。[反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·(g·℃)－1，盐酸、氢氧化钠溶液密度近似认为都是1g·cm－3。]a．上述反应放出的热量Q＝0.418(t2－t1)kJ。b．上述反应生成H2O的物质的量n(H2O)＝0.025mol。c．上述反应生成1molH2O时，放出的热量为eq\f(0.418(t2－t1),0.025)kJ。②大量实验测得，25℃和101kPa下，强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量。【微自测】判断正误1．浓硫酸与NaOH溶液反应生成1molH2O(l)，放出的热量为57.3kJ()2．同一中和反应中生成1molH2O(l)的反应热与酸碱的用量有关()3．中和反应反应热的测定实验中的玻璃搅拌器换成铜质搅拌器效果更好()4．中和反应反应热的测定实验中，应将50mL0.55mol·L－1NaOH溶液分多次倒入小烧杯()5.中和反应反应热的测定实验中，测定盐酸后的温度计没有冲洗干净，立即测NaOH溶液的温度()答案：1.×2.×3.×4.×5.×1．能否用浓硫酸代替盐酸？对结果会产生什么影响？提示：不能。浓硫酸溶于水时放热，所测数值会偏大。2．能否将NaOH分多次倒入量热计中？提示：不能，操作时动作要快，尽量减少热量的散失。3．该实验小组获得实验数据如下表，请填写下表中的横线，并思考应如何处理实验数据？温度实验次数起始温度t/℃终止温度t2/℃温度差(t2－t1)/℃温度差平均值HClNaOH平均值126.226.026.129.53.4____227.027.427.232.35.1325.925.925.929.23.3426.426.226.329.83.5提示：3.4。本实验应先求终止温度和起始温度的差值，再取平均值，以便发现差别较大的数据。若某数据与其他数据相差太大，应舍去。归纳总结1.为了保证盐酸完全被中和，采用稍过量的NaOH溶液。2．测量完盐酸的温度后，温度计应冲洗干净并擦干。3．酸碱溶液一次迅速混合。1．下列有关中和反应反应热测定实验的说法正确的是()A．温度计能代替玻璃搅拌器，用于搅拌反应物B．强酸与强碱反应生成1molH2O(l)释放的热量都约为57.3kJC．测定中和反应反应热的实验中，读取混合溶液不再变化的温度为终止温度D．某同学通过实验测得盐酸和NaOH溶液反应生成1molH2O(l)时，放出的热量为52.3kJ，造成这一结果的原因不可能是所用酸、碱溶液浓度过大答案：D2.50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和反应反应热。回答下列问题：(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是________________。(2)如果不盖杯盖，所求得的中和反应反应热的绝对值将会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)实验中改用60mL0.50mol·L－1盐酸跟50mL0.55mol·L－1NaOH溶液进行反应，调整反应物用量后所放出的热量与原实验________(填“相等”或“不相等”，下同)；所求中和反应反应热与原实验________，简述理由：___________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)玻璃搅拌器(2)偏小(3)不相等相等中和反应反应热是指强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol水时的反应热，与酸碱的用量无关知识点二反应热与焓变1．内能(1)内能是体系内物质的各种能量总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。(2)反应热产生的原因是化学反应前后体系的内能(U)发生变化。2．焓变(1)焓：与物质内能有关的物理量，符号为H。(2)焓变：在等压条件下进行的化学反应的反应热。符号为ΔH，单位：kJ/mol或kJ·mol－1。(3)定义式：ΔH＝H生成物－H反应物eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(>0：吸热,<0：放热))3．吸热反应与放热反应(1)从焓(或能量)的高低角度理解(宏观角度)放热反应吸热反应图示能量高低反应物的总能量大于生成物的总能量，ΔH<0反应物的总能量小于生成物的总能量，ΔH>0说明①a表示断裂旧化学键吸收的能量，也可以表示反应的活化能②b表示形成新化学键放出的能量，也可以表示活化分子结合成生成物分子所释放的能量③c表示反应的反应热(2)从化学键角度理解(微观角度)化学反应能量变化的原因与ΔH的计算以H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化为例说明：化学键反应中能量变化断裂或形成1mol化学键的能量变化断裂或形成化学键的总能量变化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ结论H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应热ΔH＝－183kJ·mol－1(3)常见放热反应①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属与水或酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥少数分解反应，如H2O2分解。(4)常见吸热反应①大多数分解反应；②盐的水解反应；③Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应；④碳和水蒸气的反应；⑤C和CO2的反应。【微自测】判断正误1．化学变化中的能量变化都是化学能与热能间的相互转化()2．所有的化学反应都伴有能量的变化()3．伴有能量变化的一定是化学反应()4．加热条件下发生的反应均为吸热反应()5．在一个化学反应中，当反应物总焓大于生成物的总焓时，反应放热，ΔH为负值()6．浓硫酸溶于水时，体系的温度升高，该过程属于放热反应()7．石墨转化为金刚石需要吸收能量，所以石墨更稳定()答案：1.×2.√3.×4.×5.√6.×7.√1．放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不反应，对吗？提示：不对。反应放热还是吸热，与反应物和生成物具有的能量有关，与加热与否无必然联系。2．做实验时，不管吸热反应和放热反应都用到酒精灯，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？提示：持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热目的一般是加快反应速率。3．已知某反应A(g)＋B(g)=C(g)＋D(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。①该反应是吸热反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的ΔH＝E1－E2kJ·mol－1(用含E1、E2的代数式表示)，1mol气体A和1mol气体B具有的总能量比1mol气体C和1mol气体D具有的总能量一定低(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。②若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，E1和E2的变化是：E1减小，E2减小，ΔH不变(填“增大”“减小”或“不变”)。归纳总结ΔH的计算①根据反应物和生成物的焓值计算：ΔH＝H(生成物)－H(反应物)②根据反应物和生成物的键能计算：ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和③根据正、逆反应的活化能计算：ΔH＝Ea1(正反应活化能)－Ea2(逆反应活化能)1．焓是与物质内能有关的物理量。一定压强下，下列有关焓或焓变的说法错误的是()A．物质状态发生变化时，物质的焓也发生变化B．等量的硫单质的焓：S(s)<S(l)<S(g)C．吸热反应中生成物的焓高于反应物的焓D．化学键断裂时焓值一定增大，同时会伴随化学反应的发生答案：D2．下列说法正确的是()A．焓变单位中kJ·mol－1，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.一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为“－”D．一个化学反应中，生成物总键能大于反应物的总键能时，反应吸热，ΔH为“＋”答案：C3．已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表：共价键H—HH—O键能/(kJ·mol－1)436463热化学方程式2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－482kJ·mol－1则2O(g)=O2(g)的ΔH为()A．428kJ·mol－1 B．－428kJ·mol－1C．498kJ·mol－1 D．－498kJ·mol－1答案：D归纳总结1.反应热(ΔH)取决于反应物具有的总能量和生成物具有的总能量。2．加入催化剂可以使反应历程—能量曲线的“山峰”降低，改变了反应历程，但加入催化剂前后反应物和生成物的总能量差不变，即前后的“落差”不变，故加入催化剂不影响反应的ΔH，如图所示(图中b曲线表示加入催化剂后的能量变化)。1．H2在O2中的燃烧是放热反应，下列说法正确的是()A．该过程中热能转化为化学能B．该过程中化学能转化为热能C．生成物的总能量等于反应物的总能量D．该反应放热是因为成键过程放出能量B[H2在O2中燃烧生成水时会放出热量，是由于该过程中化学能转化为热能，A错误，B正确；放热反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；该反应放热是因为新化学键形成时所释放的总能量大于旧化学键断裂时所吸收的总能量，D错误。]2．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．化学反应中放热是产生了新的能量C．任何放热反应在常温下一定能发生D．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D[生成物的总能量大于反应物的总能量的反应是吸热反应，与反应条件无必然联系，A错误；化学反应过程中遵守能量守恒定律，该过程是将化学能转化为热能，无新能量的产生，B错误；生成物的总能量小于反应物的总能量的反应是放热反应，与反应条件无必然联系，C错误；生成物的总能量大于反应物的总能量的反应是吸热反应，生成物的总能量小于反应物的总能量的反应是放热反应，D正确。]3．已知中和热的数值是57.3kJ·mol－1。下列物质反应时产生的热量为57.3kJ的是()A．稀盐酸和稀NaOH溶液B．1.0mol·L－1稀盐酸和1.0mol·L－1NaOH溶液C．500mL2.0mol·L－1稀盐酸和500mL2.0mol·L－1NaOH溶液D．500mL2.0mol·L－1H2SO4溶液和500mL2.0mol·L－1Ba(OH)2溶液C[稀盐酸和稀NaOH溶液反应生成水的物质的量不一定是1mol，放出的热量不一定为57.3kJ，选项A错误；未给出体积，稀盐酸和稀NaOH溶液反应生成水的物质的量不一定是1mol，放出的热量不一定为57.3kJ，选项B错误；盐酸和NaOH溶液反应生成1mol水，放出的热量为57.3kJ，选项C正确；生成水的物质的量为2mol，且有硫酸钡沉淀生成，放出的热量比114.6kJ还要多，选项D错误。]4.铝热反应是以铝粉和氧化铁为主要反应物的放热反应。当温度超过1250℃时，铝粉剧烈氧化，燃烧而放出大量热。这种放热反应的温度可达3000℃以上。铝热反应非常迅速，作用时间短。用于浇注温度为1000～1100℃左右的铜合金铸件，可再加少量氧化剂，如氯酸钾等；还可加入镁作为点火剂，使其在较低温度下发生化学反应。该反应经常用于焊接钢轨，冶炼金属。(1)阅读材料思考，该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应是否不需要加热就能发生呢？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)写出铝与氧化铁反应的方程式，并用图示表示反应物与生成物能量的相对大小。答案：(1)铝热反应为放热反应，但是该反应需要在高温下引发，因此放热反应有时也需要加热才能发生。(2)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe。图示：课时精练(一)反应热焓变(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)[基础达标]题组一中和反应反应热及其测定1．(2022·山东滕州高二期末)中和反应反应热是一个在热化学中的重要概念，中和反应反应热的定义为在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O时的反应热叫做中和反应反应热。以下关于中和反应反应热的叙述正确的是()A．在稀溶液中所有酸和碱反应的中和反应反应热数值都相等B．在稀溶液中强酸与强碱反应的中和反应反应热都相等C．在稀溶液中1mol强酸和1mol强碱反应放出的热量都相等D．将浓硫酸滴入氢氧化钠溶液中刚好生成1mol水时，产生的热量即为中和反应反应热B[在稀溶液中所有酸和碱反应的中和反应反应热数值不一定都相等，A错误；在稀溶液中强酸与强碱反应的中和反应反应热都相等，B正确；在稀溶液中1mol强酸和1mol强碱反应放出的热量不一定相等，如一元酸和一元碱放出的热量小于二元酸和二元碱放出的热量，C错误；浓硫酸稀释时放热，所以生成1mol水时放出的热量大于中和反应反应热的数值，D错误。]2.用50mL0.50mol·L－1的盐酸与50mL0.55mol·L－1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量计算反应热。下列关于实验和中和反应的说法正确的是()A．如图条件下实验过程中没有热量损失B．玻璃搅拌器可用铜质材料代替C．中和反应的逆反应是吸热反应D．在25℃、101kPa下，强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ·mol－1的热量C[隔热层只能减少热量损失，无法避免热量损失，故图中条件下实验过程中一定有热量损失，A错误；铜有良好的传热性，用铜质材料代替玻璃搅拌器会增加热量损失，故不能用铜质材料代替玻璃搅拌器，B错误；中和反应是放热反应，则中和反应的逆反应是吸热反应，C正确；由中和反应反应热的定义可知，强酸和强碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时，放出57.3kJ的热量，D错误。]题组二焓变和反应热概念的理解3．下列说法正确的是()A．化学反应中的能量变化都表现为热量变化B．焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化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C[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；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，但总是不同；焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅仅指1mol物质参加反应时的能量变化。]4.如图表示有关反应的反应过程与能量变化的关系，据此判断下列说法中正确的是()A．白磷比红磷稳定B．等质量的白磷与红磷充分燃烧，白磷放出的热量多C．白磷转化为红磷是吸热反应D．红磷比白磷更容易与氧气反应生成P4O10B[由题图可知，白磷的能量更高，根据能量越低越稳定原则，红磷要比白磷稳定，故A项错误；等质量的白磷和红磷相比，白磷的能量更高，因此放出的能量更多，故B项正确；白磷的能量高于红磷，因此白磷转化为红磷是放热反应，故C项错误；由于白磷的能量更高，因此白磷更容易与氧气反应生成P4O10，故D项错误。]题组三放热反应和吸热反应5．(2022·信阳高二检测)化学反应原理的研究始终与物质变化、能量变化紧密相连，过程中释放或吸收的能量在生产、生活和科学研究中具有广泛的应用。下列变化过程中，属于放热反应的是()①NaOH固体溶于水②燃烧木炭取暖③煅烧石灰石制生石灰④铝热反应⑤酸与碱的中和反应⑥NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O混合搅拌A．①③⑥ B．①④⑤C．②③④ D．②④⑤答案：D6.将V1mL1.00mol·L－1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50)。下列叙述正确的是()A．做该实验时环境温度为22℃B．该实验表明化学能可以转化为热能C．NaOH溶液的浓度约为1.00mol·L－1D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应B[从图中曲线可以看出，温度为22℃时，V1为5mL，则V2为45mL，此时已经开始发生中和反应，所以22℃一定不是做该实验时的环境温度，A错误；由曲线可知，随着V1的增大，溶液温度先升高后降低，温度升高说明反应放热，表明化学能可以转化为热能，B正确；当V1＝30mL时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c(NaOH)＝eq\f(30mL×1.00mol·L－1,20mL)＝1.50mol·L－1，C错误；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的，D错误。]题组四反应热与化学键的关系7．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷(P4)和P4O6的分子结构如图所示；现提供以下化学键的键能；P—P键键能为198kJ·mol－1、P—O键键能为360kJ·mol－1、氧气分子内氧原子间的键能为498kJ·mol－1，则P4(s)＋3O2(g)=P4O6(s)的反应热ΔH为()A．＋1638kJ·mol－1 B．－1638kJ·mol－1C．－126kJ·mol－1 D．＋126kJ·mol－1B[反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，所以反应P4(s)＋3O2(g)=P4O6(s)的反应热ΔH＝6×198kJ·mol－1＋3×498kJ·mol－1－12×360kJ·mol－1＝－1638kJ·mol－1。]题组五能量变化图像8．化学反应A2＋B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是()A．该反应是吸热反应B．断裂1molA—A键和1molB—B键能放出xkJ的能量C．断裂2molA—B键需要吸收ykJ的能量D．2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量C[由题图知1molA2和1molB2的总能量大于2molAB的总能量，该反应为放热反应，A、D错误；化学键断裂时吸热，B错误；由题图知2molA—B键断裂吸收ykJ的能量，C正确。]9．关于下图的说法不正确的是()A．1mol固态碘与1mol氢气化合生成2molHI气体时，需要吸收5kJ的能量B．2molHI气体分解生成1mol碘蒸气与1mol氢气时需要吸收12kJ的能量C．1mol固态碘变为1mol碘蒸气时需要吸收17kJ的能量D．碘蒸气与氢气反应生成HI气体的反应是吸热反应D[1molI2(g)和1molH2(g)反应生成2molHI(g)放出12kJ能量，该反应为放热反应，D项错误。][能力提升]10．在一定条件下，A和B反应可生成C和D，其能量变化如下：(1)下列有关反应A＋B=C＋D的说法正确的是________(填字母)。A．反应前后原子的种类和数目一定不变B．该反应若有能量变化，则一定是氧化还原反应C．该反应若为放热反应，则不需加热反应就一定能发生D．反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且遵循能量守恒(2)若E1＜E2，则该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应，该反应的反应热为_________________________________________________________________________________