最新高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第1课时化学反应的焓变学案苏教.docx

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最新高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第1课时化学反应的焓变学案苏教

——参考范本——

2019-2020最新高中化学专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第1课时化学反应的焓变学案苏教版选修4

______年______月______日

____________________部门

学习目标：

1.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。

2.了解反应热和焓变的含义。

了解吸热反应、放热反应的定义。

（重点）3.知道键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

（重点）4.掌握热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。

（重点）

[自主预习·探新知]

1．反应热　焓变

（1）反应热：

在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量。

（2）焓变：

在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量，符号为ΔH，常用单位为kJ·mol－1。

微点拨：

（1）焓变为恒压条件下的反应热。

（2）反应热、焓变的单位为kJ·mol－1，热量的单位为kJ。

2．吸热反应、放热反应的定义及表示方法

吸热反应

放热反应

定义

吸收热量的反应

放出热量的反应

表示方法

ΔH>0

ΔH<0

能量

变化

微点拨：

（1）吸热反应、放热反应研究的对象为化学反应，不是物理反应。

（2）反应热的大小取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小，与反应条件是否需要加热无关。

3．热化学方程式

（1）定义：

能够表示反应热的化学方程式。

（2）书写热化学方程式需注意的问题

①书写热化学方程式时应指明反应的温度和压强，若在25℃（即298K）、101kPa时进行的反应，可不注明。

②注明反应物和生成物的聚集状态。

一般用“g”表示气体，“l”表示液体，“s”表示固体，“aq”表示水溶液。

③在热化学方程式中，化学计量数表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。

④在热化学方程式后面注明ΔH的数值、正负号（正号可以省略）及单位（kJ·mol－1）。

⑤同一化学反应，热化学方程式中物质的化学计量数不同，ΔH也不同，ΔH与化学计量数成正比关系。

4．化学键与化学反应中的能量变化

（1）化学反应中的能量变化，是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时所放出的能量不同所导致的。

（2）N2（g）与O2（g）反应生成NO（g）过程中的能量变化示意图如下：

由图可知：

N2（g）与O2（g）反应的化学方程式为N2＋O2===2NO，该反应的反应热等于180kJ·mol－1，热化学方程式为N2（g）＋O2（g）===2NO（g）　ΔH＝＋180kJ·mol－1。

（3）化学反应中能量变化的本质原因：

化学反应中化学键的断裂和形成是反应过程中能量变化的本质原因。

[基础自测]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）反应热与热量单位相同。

（　　）

（2）反应开始前需要加热的反应一定是吸热反应，不需要加热就能发生的反应一定是放热反应。

（　　）

（3）热化学方程式中物质前的化学计量数可以表示分子个数。

（　　）

（4）当反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0。

（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×

2．关于化学反应的说法错误的是（　　）

【737020xx】

A．如图所示的反应为放热反应

B．化学反应中有物质变化也有能量变化

C．需要加热的化学反应不一定是吸热反应

D．在一个确定的化学反应体系中，反应物总能量与生成物总能量一定不同

A　[由图可知：

反应物的总能量小于生成物的总能量，故图中表示的反应为吸热反应；需要加热的化学反应不一定是吸热反应。

]

3．下列有关热化学方程式的说法中不正确的是（　　）

【737020xx】

A．热化学方程式未注明温度和压强时，ΔH表示标准状况下的数据

B．热化学方程式中的化学计量数只代表反应物或生成物的物质的量

C．在加热或点燃条件下才能进行的化学反应既可以为放热反应，也可以为吸热反应

D．同一化学反应化学计量数不同，ΔH值不同。

化学计量数相同而状态不同，ΔH值也不同

A　[若热化学方程式未注明温度和压强，则说明在25℃、101kPa下进行，而非标准状况下，A不正确；B、C、D正确。

]

[合作探究·攻重难]

焓变与反应热的理解与计算

已知H2和Cl2在点燃的条件下生成HCl。

下面是反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）的能量变化示意图。

[思考交流]

1．示意图中的反应是放热反应，还是吸热反应？

请从成键、断键的角度解释说明为什么有能量变化？

【提示】　放热反应。

从微观角度看，在化学反应中，当反应物分子中旧化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用而吸收能量；当原子重新组合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。

若吸收的能量大于放出的能量，则为吸热反应，反之，为放热反应。

2．示意图所示的反应中的热量变化是多少？

【提示】　化学键断裂时需要吸收能量，吸收的总能量为：

436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1＝679kJ·mol－1；

化学键形成时要释放能量，释放的总能量为：

431kJ·mol－1＋431kJ·mol－1＝862kJ·mol－1；

反应过程释放的能量为：

862kJ·mol－1－679kJ·mol－1＝183kJ·mol－1。

3．怎样用焓变来表示该反应的能量变化？

【提示】　该反应为放热反应，用反应热（焓变）来表示该反应的能量变化为ΔH＝－183kJ·mol－1。

焓变的两种求算方法

（1）ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量

由该关系式可知，如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，此时ΔH＜0，该反应为放热反应。

反之，则为吸热反应。

（2）ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和

根据键能计算ΔH时，重点之一是确定化学键的个数。

例如N2＋3H2===2NH3的反应中，2molNH3中含有6mol的N—H，不是3molN—H。

热化学方程式的书写与正误判断

已知在25℃、101kPa条件下，1g丙烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出50.45kJ的热量。

据此回答下列问题。

[思考交流]

1．在该条件下，1mol丙烷完全燃烧放出的热量是多少？

【提示】　设1mol丙烷完全燃烧放出的热量为x，1mol丙烷的质量为44g，所以1g∶44g＝50.45kJ∶x，x＝2219.8kJ。

2．某同学写的热化学方程式为C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O　ΔH＝2219.8kJ。

请分析上述热化学方程式出现了哪些错误？

【提示】　①未注明反应物、生成物状态；②ΔH未标明“－”；③单位书写不正确，应为kJ·mol－1。

3．试写出正确的热化学方程式。

【提示】　C3H8（g）＋5O2（g）===3CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH＝－2219.8kJ·mol－1。

（1）一个反应正向反应的焓变与逆向反应的焓变绝对值相等，符号相反。

像下面两个热化学方程式，知道其中的一个即可推导出另一个。

H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）

ΔH＝－184.6kJ·mol－1

2HCl（g）===H2（g）＋Cl2（g）

ΔH＝＋184.6kJ·mol－1

（2）判断热化学方程式正误的“五审”

一审焓变的“＋”“－”：

放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。

二审焓变的单位：

ΔH的单位一般为kJ·mol－1，易错写成kJ或mol，有时会漏写。

三审物质聚集状态：

物质的状态必须正确，常用s、l、g、aq分别表示固态、液态、气态、溶液。

特别注意水溶液中，溶剂水为液态l，溶质或溶质离子标为溶液aq。

四审焓变的数值：

ΔH的数值与化学计量数必须相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

如果反应为逆反应，则焓变绝对值不变，符号相反。

五审是否符合概念要求：

如表示中和热的热化学方程式等。

[当堂达标·固双基]

题组1　焓变与物质能量的关系

1．已知反应X＋Y===M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（　　）

A．X的能量一定高于M

B．Y的能量一定高于N

C．X和Y的总能量一定高于M和N的总能量

D．因为是放热反应，故不必加热就可以发生

C　[一个化学反应是放热还是吸热，决定于所有反应物的总能量之和与所有生成物的总能量之和的相对大小，前者大的为放热反应，后者大的为吸热反应。

所以，放热反应中每种反应物的能量不一定比每种生成物的能量都高。

放热反应也往往需要加热才能进行，如碳的燃烧；吸热反应不一定都需要加热，如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，不用加热就能发生。

]

2．反应A＋B―→C（ΔH＜0）分两步进行：

①A＋B―→X（ΔH＞0），②X―→C（ΔH＜0）。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

【737020xx】

A　　　　　　　　　　B

C　　　　　　　　　　D

D　[由A＋B―→X为吸热反应，故X的能量大于A和B的能量和，可排除A项和C项；而总反应A＋B―→C为放热反应，故C的能量小于A和B的能量和，B项错误，D项正确。

]

化学反应中的能量曲线一般以体系能量为纵坐标，反应过程为横坐标。

解答这类题时要特别注意：

吸热反应的生成物能量高于反应物能量；放热反应的反应物能量高于生成物能量。

破坏反应物中的化学键要吸收能量；形成生成物中的化学键会放出能量。

消耗的能量减去放出的能量就是反应的热效应。

题组2　放热反应与吸热反应

3．下列说法中正确的是（　　）

①需要加热方能发生的反应一定是吸热反应　②放热反应在常温下一定很容易发生　③反应是吸热还是放热可以看反应物和生成物所具有的总能量的大小　④某些吸热反应在一定条件下也能发生

A．①②　B．②③　　　C．①④　D．③④

D　[反应是吸热还是放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。

放热反应和某些吸热反应在一定条件下都能发生。

反应开始需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。

例如C＋O2CO2的反应为放热反应，但反应开始也需要加热，即需要向反应体系先提供一定的能量。

]

4．下列过程中ΔH小于零的是（　　）

A．氯酸钾分解制氧气B．氯化铵加热制备氨气

C．氢气还原氧化铜D．实验室制备氢气

D　[ΔH<0意味着反应放热，实验室制备H2的反应是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，此反应为放热反应。

]

常见的吸热反应、放热反应

放热反应

吸热反应

①大多数化合反应

②所有的燃烧反应

③酸碱中和反应

④金属与酸的反应

①大多数分解反应

②Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应

③C和CO2、C和H2O（g）的反应

题组3　利用化学键断裂和形成时的能量变化计算反应热

5．已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且氧气中1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH—H键断裂时吸收热量为（　　）

【737020xx】

A．920kJB．557kJ

C．436kJD．188kJ

C　[首先写出氢气和氧气反应的化学方程式，求出该反应所放出的热量。

2H2＋O22H2O，由题意知，1g氢气完全燃烧放出121kJ热量，4g氢气要放出热量4×121kJ＝484kJ，现设断裂1molH—H键时吸收热量为x，故根据该反应为放热反应，放出的热量等于成键所放出的热量与断键吸收的热量的差。

列式可得：

Q（放出热量）＝484kJ＝4×463kJ－（2x＋496kJ），解得，x＝436kJ。

]

6．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。

已知：

1molS（s）转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1molF—F、S—F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。

则S（s）＋3F2（g）===SF6（g）的反应热ΔH为（　　）

【737020xx】

A．－1780kJ·mol－1B．－1220kJ·mol－1

C．－450kJ·mol－1D．＋430kJ·mol－1

B　[1molS（s）转化成气态S原子时吸收能量280kJ，断裂3molF—F键吸收能量3×160kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280kJ＋3×160kJ＝760kJ，释放的总能量为Q放＝330kJ×6＝1980kJ，由反应方程式：

S（s）＋3F2（g）===SF6（g）可知，ΔH＝760kJ·mol－1－1980kJ·mol－1＝－1220kJ·mol－1。

]

题组4　热化学方程式的书写与正误判断

7．已知0.1mol硫黄完全燃烧时放出的热量为29.6kJ，对应的热化学方程式是（　　）

A．S＋O2===SO2　ΔH＝－296kJ·mol－1

B．S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－29.6kJ·mol－1

C．S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－296kJ·mol－1

D．S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝＋296kJ·mol－1

C　[热化学方程式必须注明物质的状态，A项错误；常温下，硫黄是固体，O2、SO2是气体，1molS完全燃烧时放出的热量为296kJ，B、D项错误，C项正确。

]

8．请你写出298K、101kPa时，下列反应的热化学方程式。

【737020xx】

（1）1molC与1mol水蒸气反应生成1molCO和1molH2，吸热131.5kJ：

_____________________________________________________________。

（2）用CO（g）还原1molFe2O3（s），放热24.8kJ：

____________________________________________________________。

（3）1molHgO（s）分解生成液态汞和氧气时，吸热90.7kJ：

____________________________________________________________。

【解析】　

（1）1molC与1molH2O（g）反应生成CO和H2时吸收131.5kJ热量，则反应的ΔH＝＋131.5kJ/mol。

（2）用CO（g）还原1molFe2O3（s），放热24.8kJ，则反应的ΔH＝－24.8kJ/mol。

（3）1molHgO（s）分解生成液态汞和O2，吸热90.7kJ，则反应的ΔH＝＋90.7kJ/mol。

【答案】　

（1）C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）

ΔH＝＋131.5kJ/mol

（2）3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s）

ΔH＝－24.8kJ/mol

（3）HgO（s）===Hg（l）＋O2（g）　ΔH＝＋90.7kJ/mol