化学反应中的热效应教学案.docx
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化学反应中的热效应教学案
化学反应中的热效应教学案
专题1 化学反应与能量变化
单元化学反应中的热效应
第1课时 化学反应的焓变
[目标要求] 1.了解反应热的概念，知道化学反应、热效应与反应的焓变之间的关系。
知道反应热与化学键的关系。
3.知道反应热与反应物、生成物总能量的关系。
焓变 反应热
在化学反应过程中，不仅有物质的变化，同时还伴有能量变化。
．焓和焓变
焓是与物质内能有关的物理量。
单位：
j•ol－1，符号：
H。
焓变是在恒压条件下，反应的热效应。
单位：
j•ol－1，符号：
ΔH。
．化学反应中能量变化的原因
化学反应的本质是反应物分子中旧化学键断裂和生成物生成时新化学键形成的过程。
任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。
ΔH＝反应物分子的总键能－生成物分子的总键能。
．放热反应与吸热反应
当反应完成时，生成物释放的总能量与反应物吸收的总能量的相对大小，决定化学反应是吸热反应还是放热反应。
当ΔH为“－”或ΔH0时，为吸热反应，反应体系能量升高。
．反应热思维模型
放热反应和吸热反应
放热反应
吸热反应
反应热的本质
＋cl2===2Hcl
ΔH＝－186j•ol－1为例）
E1：
E＋E
E2：
2E
ΔH＝E1－E2
知识点一 反应热
．下列说法不正确的是
A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应
B．放热反应在常温下一定很容易发生
c．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D．吸热反应在一定条件下也能发生
答案 B
解析 化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。
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在一定的条件下都能发生。
反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。
吸热反应开始加热，反应后需不断加热才能使反应继续进行下去；放热反应开始加热，反应后会放出一定的热量，如果此热量足够大，可使反应维持下去，则反应过程不需要再加热，如煤的燃烧，一旦加热使煤燃烧起来后就可继续燃烧下去，不需外界再加热。
．已知在相同状况下，要使同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。
下列说法正确的是
A．电解熔融的Al2o3可以制得金属铝和氧气，该反应是一个放出能量的反应
B．水分解产生氢气和氧气时放出能量
c．相同状况下，反应2So2＋o2===2So3是一个放热反应，则反应2So3===2So2＋o2是一个吸热反应
D．氯化氢分解成氢气和氯气时放出能量
答案 c
解析 由题意可以推测，如果一个反应过程放出能量，那么使该反应向反方向进行则需要吸收能量，所以c正确；另外氢气和氧气反应、氢气和氯气反应、铝和氧气反应都是放出能量的反应，与它们相反的反应：
水、氯化氢和Al2o3的分解都应该是吸收能量的反应，故A、B、D错误。
知识点二 反应热与化学键键能的关系
．通常人们把拆开1ol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。
现给出化学键的键能：
化学键H—Hcl—clcl—H
键能/436243431
请计算H2＋cl2===2Hcl的反应热
A．＋862j•ol－1B．＋679j•ol－1
c．－183j•ol－1D．＋183j•ol－1
答案 c
解析 拆开1olH2和1olcl2中的化学键所吸收的能量是436j•ol－1＋243j•ol－1＝679j•ol－1；形成2olHcl所放出的能量是431j•ol－1×2＝862j•ol－1，所以该反应的反应热是679j•ol－1－862j•ol－1＝－183j•ol－1。
．已知H—H键键能为436j•ol－1，H—N键键能为391j•ol－1，根据热化学方程式：
N2＋3H22NH3 ΔH＝－92.4j•ol－1。
则NN键的键能是
A．431j•ol－1B．946j•ol－1
c．649j•ol－1D．896j•ol－1
答案 B
解析 本题主要考查利用化学键键能计算化学反应的能量变化，ΔH＝－＝－[6×EN—H－]，得ENN＝6×EN—H－3×EH—H＋ΔH＝6×391j•ol－1－3×436j•ol－1－92.4j•ol－1≈946j•ol－1。
故正确答案为B。
白磷的化学式为P4，分子的空间构型是正四面体。
白磷在空气中燃烧生成十氧化四磷，在十氧化四磷分子里只存在P—o和P===o两种共价键。
已知几种共价键的键能：
P—o360j•ol－1；
P===o585j•ol－1；P—P198j•ol－1；
o===o498j•ol－1。
请问：
在P4＋5o2===P4o10中，ΔH＝______________。
答案 －2982j•ol－1
解析 由P4的分子结构和P4＋5o2=====点燃P4o10的物质变化，在P4o10分子中只存在P—o和P===o两种共价键，P4o10中P显＋5价、o显－2价等事实可知，在P4分子结构的基础上，每2个P原子之间插入1个o原子形成2个P—o键，每个P原子再结合1个o原子形成P===o键，就构成了P4o10的分子结构。
这样，在1个P4o10分子中共有12个P—o键、4个P===o键。
ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝6×198j•ol－1＋5×498j•ol－1－＝－2982j•ol－1。
知识点三 反应热与反应物、生成物总能量的关系
．已知25℃、101Pa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：
c＋o2===co2 ΔH＝－393.5j•ol－1①
c＋o2===co2 ΔH＝－395.4j•ol－1②
据此判断，下列说法正确的是
A．由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的低
B．由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的高
c．由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的低
D．由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的高
答案 A
解析 有两种方法判断：
方法一：
反应中放出的热量＝反应物的总能量－生成物的总能量；方法二：
由①－②得c===c ΔH＝1.9j•ol－1，该反应为吸热反应，石墨的能量比金刚石的能量低，石墨更稳定。
故正确答案为A。
由右图分析，有关叙述正确的是
A．A―→B＋c和B＋c―→A两个反应吸收或放出的能量不等
B．A―→B＋c是放热反应
c．A具有的能量高于B和c具有的能量总和
D．A―→B＋c是吸热反应，则B＋c―→A必然是放热反应
答案 D
解析 本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，B＋c的能量高于A的能量，则反应B＋c―→A一定是放热反应；反之，A―→B＋c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。
练基础落实
．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是
A．铝片和稀盐酸的反应
B．Ba2•8H2o与NH4cl的反应
c．灼热的碳与二氧化碳的反应
D．甲烷在氧气中的燃烧
答案 c
解析 注意知识的积累，记住常见的吸热反应。
B、c属于吸热反应，再从化合价变化角度来分析，知答案为c。
．下列说法不正确的是
A．任何化学反应都伴随着能量变化
B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化
c．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应
D．反应物的总能量低于生成物的总能量时，发生吸热反应
答案 B
解析 任何化学反应都伴随着能量变化，但能量变化不一定表现为热量变化，还可能以光能等其他形式的能量放出；E>E，反应放热，EQ3B．Q1＋Q2>2Q3c．Q1＋Q2d>0c．2a＝b0
答案 c
解析 抓比较的关键。
该反应是放热反应，ΔH ①28.65 ②17.19
知识点二 盖斯定律
．已知298、101Pa条件下：
①4Al＋3o2===2Al2o3ΔH＝－2834.9j•ol－1
②4Al＋2o3===2Al2o3ΔH＝－3119.1j•ol－1
由此得出的正确结论是
A．等质量的o2比o3能量低，由o2变为o3为吸热反应
B．等质量的o2比o3能量低，由o2变为o3为放热反应
c．o3比o2稳定，由o2变为o3为吸热反应
D．o2比o3稳定，由o2变为o3为放热反应
答案 A
解析 据盖斯定律，①式－②式得：
3o2===2o3 ΔH＝284.2j•ol－1
即等质量的o2比o3能量低，o2比o3稳定，由o2变为o3为吸热反应。
．已知：
H2o===H2o ΔH＝Q1j•ol－1
c2H5oH===c2H5oH ΔH＝Q2j•ol－1
c2H5oH＋3o2===2co2＋3H2oΔH＝Q3j•ol－1
若使46g酒精液体完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为
A．j
B．0.5j
c．j
D．j
答案 D
解析 46g酒精即1olc2H5oH
根据题意写出目标反应
c2H5oH＋3o2===2co2＋3H2o ΔH
然后确定题中各反应与目标反应的关系
则ΔH＝j•ol－1
．科学家盖斯曾提出“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的。
”利用盖斯定律可测某些特别反应的热效应。
①P4＋5o2===P4o10
ΔH1＝－2983.2j•ol－1
②P＋54o2===14P4o10
ΔH2＝－738.5j•ol－1
则白磷转化为红磷的热化学方程式为_____________________________________。
答案 P4===4P ΔH＝－29.2j•ol－1
解析 方法一：
待求的方程式：
P4s，白磷===4Ps，红磷
――→由①－4×②得到热化学方程式P4s，白磷===4Ps，红磷ΔH＝－29.2j•ol－1
方法二：
知识点三 反应热计算
．由氢气和氧气反应生成4.5g水蒸气放出60.45j的热量，则反应：
2H2＋o2===2H2o的ΔH为
A．－483.6j•ol－1B．－241.8j•ol－1
c．－120.6j•ol－1D．241.8j•ol－1
答案 A
解析 要求方程式中生成2olH2o的ΔH，已知4.5g水蒸气生成时放热60.45j，
比例关系：
4.5g241.8g•ol－1＝60.45jQ
解得Q＝483.6j，故ΔH＝－483.6j•ol－1。
．已知：
H2＋o2===2H2o
ΔH＝－571.6j•ol－1
co＋12o2===co2
ΔH＝－282.8j•ol－1
现有co、H2、co2组成的混合气体67.2L，经完全燃烧后放出的总热量为710.0j，并生成18g液态水，则燃烧前混合气体中co的体积分数为
A．80%B．50%c．60%D．20%
答案 B
解析 根据生成18g液态H2o知混合气体中含1olH2，该反应产生的热量为571.62j＝285.8j。
co燃烧放出的热量为710.0j－285.8j＝424.2j，则co的物质的量为n＝424.2j282.8j•ol－1＝1.5ol，V%＝1.5ol×22.4L/ol67.2L×100%＝50%。
练基础落实
．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是
A．生成物总能量一定低于反应物总能量
B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
c．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变
D．同温同压下，H2＋cl2===2Hcl在光照和点燃条件下的ΔH不同
答案 c
解析 放热反应生成物总能量低于反应物总能量，吸热反应生成物总能量高于反应物总能量，A错误；化学反应的速率与反应物本身的性质、温度、压强、浓度、催化剂等因素有关，与吸热、放热反应无关，B错误；通过盖斯定律可以间接测量某些难以直接测量的反应的焓变，c正确；同温同压下，H2＋cl2===2Hcl的反应条件不会影响ΔH的值，D错误。
．含有11.2goH的稀溶液与1L0.1ol•L－1的H2So4溶液反应，放出11.46j的热量，能表示该反应中和热的化学方程式的为
A．oH＋12H2So4===122So4＋H2o ΔH＝－11.46j•ol－1
B．2oH＋H2So4===2So4＋2H2o ΔH＝－11.46j•ol－1
c．2oH＋H2So4===2So4＋2H2o ΔH＝－114.6j•ol－1
D．oH＋12H2So4===122So4＋H2o ΔH＝－57.3j•ol－1
答案 D
解析 中和热是以生成1olH2o所放出的热量来定义的，故书写中和热的热化学方程式时，应以生成1olH2o为标准来配平其余物质的化学计量数，故答案为D。
．在一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Qj，经测定完全吸收生成的co2需消耗5ol•L－1的oH溶液100L，恰好生成正盐，则此条件下反应c4H10＋132o2===4co2＋5H2o的ΔH为
A．＋8Qj•ol－1B．＋16Qj•ol－1
c．－8Qj•ol－1D．－16Qj•ol－1
答案 D
解析 建立关系式：
c4H10 ～ 4co2 ～ 8oH
～
ΔH
ol4ol8olΔH
ol•L－1×0.1LQj
则ΔH＝－8ol×Qj•ol－10.5ol＝－16Qj•ol－1
．已知：
Fe2o3＋32c===32co2＋2Fe ΔH1＝＋234.1j•ol－1
c＋o2===co2 ΔH2＝－393.5j•ol－1
则2Fe＋32o2===Fe2o3的ΔH是
A．－824.4j•ol－1B．－627.6j•ol－1
c．－744.7j•ol－1D．－169.4j•ol－1
答案 A
解析 32×－就可得2Fe＋32o2===Fe2o3，则ΔH＝32ΔH2－ΔH1＝－824.4j•ol－1。
．能源问题是人类社会面临的重大课题，H2、co、cH3oH都是重要的能源物质，它们的燃烧热依次为－285.8j•ol－1、－282.5j•ol－1、－726.7j•ol－1。
已知co和H2在一定条件下可以合成甲醇co＋2H2===cH3oH。
则co与H2反应合成甲醇的热化学方程式为
A．co＋2H2===cH3oHΔH＝－127.4j•ol－1
B．co＋2H2===cH3oHΔH＝127.4j•ol－1
c．co＋2H2===cH3oHΔH＝－127.4j•ol－1
D．co＋2H2===cH3oHΔH＝127.4j•ol－1
答案 A
解析 根据目标反应与三种反应热的关系，利用盖斯定律，首先计算出目标反应的反应热ΔH＝2×＋－＝－127.4j•ol－1。
练方法技巧
．将V1L1.00ol/LHcl溶液和V2L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。
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1.00ol•L－1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
答案 B
解析 从图中曲线可以看出，温度为22℃时，V1为5L，则V2为45L，此时已经开始发生反应，所以22℃一定不是室温，A错；曲线随V1增多而升高，随反应的进行，溶液温度升高，说明反应放热，化学能转化为热能，B正确；当V1＝30L时温度最高，说明此时两者恰好完全反应，则c＝30L×1.00ol•L－120L＝1.5ol•L－1，c错；该实验不能证明有水生成的其他反应也是放热的。
．已知下列热化学方程式：
①Fe2o3＋3co===2Fe＋3co2ΔH1＝－26.7j•ol－1
②3Fe2o3＋co===2Fe3o4＋co2ΔH2＝－50.75j•ol－1
③Fe3o4＋co===3Feo＋co2ΔH3＝－36.5j•ol－1
则反应Feo＋co===Fe＋co2的焓变为
A．7.28j•ol－1B．－7.28j•ol－1
c．43.68j•ol－1D．－43.68j•ol－1
解析 根据盖斯定律，首先考虑目标反应与三个已知反应的关系，三个反应中，Feo、co、Fe、co2是要保留的，而与这四种物质无关的Fe2o3、Fe3o4要通过方程式的叠加处理予以消去：
因此将①×3－②－③×2得到：
Feo＋6co＝6Fe＋6co2ΔH＝43.65j•ol－1
化简：
Feo＋co＝Fe＋co2ΔH＝7.28j•ol－1
答案 A
．比较下列各组热化学方程式中ΔH的大小关系。
S＋o2===So2 ΔH1
S＋o2===So2 ΔH2
ΔH1______ΔH2
cH4＋2o2===co2＋2H2o ΔH1
cH4＋2o2===co2＋2H2o ΔH2
ΔH1______ΔH2
煤作为燃料有两种途径：
途径1——直接燃烧
c＋o2===co2 ΔH10
再燃烧水煤气：
co＋o2===2co2 ΔH3 Q2>Q3B．Q1>Q3>Q2c．Q3>Q2>Q1D．Q2>Q1>Q3
答案 A
．已知化学反应：
c＋1/2o2===co ΔH1异丁烷
c．乙烷燃烧的热化学方程式为
c2H6＋7o2===4co2＋6H2o ΔH＝－1560.8j•ol－1
D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多
答案 A
解析 由正丁烷和异丁烷的燃烧热数据可推出正戊烷比2 甲基丁烷的燃烧热略大些，A正确；正丁烷和异丁烷燃烧生成等量的相同的物质，即生成新化学键时所放出的热量相等，1ol正丁烷完全燃烧放出的热量比1ol异丁烷完全燃烧放出的热量多，即1ol正丁烷与o2反应时断键所吸收的能量比1ol异丁烷与o2反应时断键所吸收的能量少，从而说明正丁烷的热稳定性小于异丁烷；c项中的ΔH＝－3121.6j•ol－1且H2o应为液态；D项1gcH4燃烧放出55.69j的热量，1gc2H6燃烧放出52.03j的热量，D项错误。
．在25°c、101Pa下，1g甲醇燃烧生成co2和液态水时放热22.68j，下列热化学方程式正确的是
A．cH3oH＋32o2===co2＋2H2oΔH＝725.8j•ol－1
B．2cH3oH＋3o2===2co2＋4H2oΔH＝－1452j•ol－1
c．2cH3oH＋3o2===2co2＋4H2oΔH＝－725.8j•ol－1
D．2cH3oH＋3o2===2co2＋4H2oΔH＝1452j•ol－1
答案 B
解析 本题考查热化学方程式的书写及有关的计算。
因1ol甲醇燃烧生成co2和液态水，放出22.68j•g－1×32g＝725.8j热量，所以2ol甲醇燃烧生成co2和液态水的ΔH＝－1452j•ol－1。
练综合拓展
0．在101Pa时，H2在1olo2中完全燃烧生成2ol液态水，放出571.6j的热量，H2的燃烧热为________，表示H2燃烧热的热化学方程式为___________________。
00L1.00ol•L－1硫酸与2.00L1.00ol•L－1NaoH溶液完全反应，放出114.6j的
热量，该反应的中和热为____________，表示其中和热的热化学方程式为____________。
答案 －285.8j•ol－1 H2＋12o2===H2o ΔH＝－285.8j•ol－1
－57.3j•ol－1 12H2So4＋NaoH===
Na2So4＋H2o ΔH＝－57.3j•ol－1
点拨 抓概念要点：
燃烧热含义，中和热含义，1ol，稳定氧化物等关键词。
1．在101Pa时，4.0g硫粉在氧气中完全燃烧生成二氧化硫，放出27j的热量，硫的燃烧热为________，硫燃烧的热化学方程式为________________________________。
在101Pa时，氢气在1.0ol氧气中完全燃烧，生成2.0ol液态水，放出571.6j的热量，氢气的燃烧热为________，表示氢气燃烧热的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
答案 －216j•ol－1 S＋o2===So2； ΔH＝－216j•ol－1
－285.8j•ol－1 H2＋12o2===H2o； ΔH＝－285.8j•ol－1
解析 4.0g硫粉的物质的量为18ol，在o2中完全燃烧时放出27j的热量，1ol硫在o2中完全燃烧时放出的热量为27j•ol－1×8ol＝216j，故硫的燃烧热为216j•ol－1，硫燃烧的热化学方程式为S＋o2===So2 ΔH＝－216j•ol－1。
1olH2在o2中完全燃烧时，消耗o2的物质的量为12ol，故H2的燃烧热为571.62j•ol－1＝285.8j•ol－1，表示H2燃烧热的热化学方程式为H2＋12o2===H2o ΔH＝－285.8j•ol－1。
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