学案2化学反应的热效应.docx
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学案2化学反应的热效应
第一章化学反应与能量变化
第一节化学反应的热效应
【学习目标】
⑴了解化学反应中能量变化的实质，理解反应热、放热反应、吸热反应、焓及焓变等概念。
⑵明确测定反应热的要点，测定反应热的基本原理和方法。
⑶能熟练书写热化学方程式，能利用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算
【重难点】1.理解放热反应和吸热反应的实质。
2．熟练书写热化学方程式。
3．掌握盖斯定律，并会计算反应的焓变。
第一课时、化学反应的反应热
【课堂学案】
1．化学反应的反应热
（一）反应热
1、定义：
2、符号：
Q>0，Q<0
3、获得Q值的方法：
（1）
（2）
4、①常见的放热反应有：
Ⅰ.活泼金属与酸或水的反应。
如：
Ⅱ.酸碱中和反应。
如：
Ⅲ.燃烧反应。
如：
Ⅳ.大多数的化合反应。
如：
V.铝热反应。
如：
②常见的吸热反应有：
Ⅰ.大多数的分解反应。
如：
Ⅱ.大多数持续加热或高温的反应。
如：
。
Ⅲ.Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应
（二）中和热
1、定义：
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol水时的反应热叫做中和热
理解要点：
①条件：
稀溶液。
稀溶液是指溶于大量水的离子。
②反应物：
（强）酸与（强）碱。
中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。
③生成1mol水，中和反应的实质是H+和OH—化合生成H2O，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。
④放出的热量：
57.3kJ/mol
2、中和热的测量
（1）仪器：
（、、）
（2）原理：
Q=（C为热容）
中和热：
Q=
=
与酸、碱的用量无关。
步骤：
1）组装量热器：
在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平（防止热量扩散到周围的空气中，造成误差）。
然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如上图所示。
2）药品取用：
用一个量筒最取50mL1.0mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。
然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
用另一个量筒量取50mL1.0mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。
3）酸碱混合：
把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计（注意不要洒到外面）。
立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒上下轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。
4）数据处理
5）重复以上实验两次
产生误差的原因有：
【提问】
（1）大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？
填碎纸条的作用是什么？
（2）酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？
（3）实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？
为什么？
（4）有人建议用50mL1.1mol/LNaOH进行上述实验，测得的中和热数值会更加准确。
为什么？
针对性练习：
1．吸热反应一定是（）
A．释放能量C．反应物的总能量低于生成物的总能量
B．储存能量D．反应物的总能量高于生成物的总能量
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．放热的反应常温下一定很易发生
C．反应是放热还是吸热取决于反应物和生成物所具有的总能量相对大小。
D．吸热反应在一定的条件下也能发生
[要点强化指导]：
实验探究
⑴测定中和热的实验中酸碱溶液一定用稀溶液的原因是：
酸和碱的电离是吸热过程，在稀溶液中强酸与强碱已经完全电离，不会影响产生水的反应所产生的热量测定。
另外，稀溶液的比热接近于水，密度与水相差不大，在粗略计算时误差小。
同时，也不能太稀，因温度改变量太小，测量时很困难，且测得的误差很大。
⑵简易的量热计（如图所示）中大小烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失。
⑶实验时酸或碱一方略过量反原因是使另一方完全反应生成水。
⑷不同的强酸与强碱之间的反应，若它们的体积和氢离子的浓度值相同，所测得反应热也相同。
因为参加反应的物质都是强酸与强碱，它们在水中是完全电离的，它们所发生的反应都是H＋＋OH－＝H2O，且它们所含的H＋和OH－的物质的量相同，产生的水的量也相同，所以测定的反应热也就相同。
针对性练习：
3.在做中和热实验测定中和热时，应使用的仪器正确组合是（）
①天平；②量筒；③烧杯；④滴定管；⑤温度计；⑥试管；⑦酒精灯。
A．①②④⑤B．②③⑤C．②③④⑦D．全部
4．50mL0.050mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH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热。
试回答下列问题：
⑴从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃仪器是。
⑵大小烧杯间填满碎纸条的作用是。
⑶大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将（填“偏大”、“偏小”、或“无影响”）。
⑷实验中改用60mL0.050mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应与上述实验相比，所放出的热量（填“相等”或“不相等”），所求中和热（填“相等”或“不相等”），简述理由。
⑸用相同浓度、相同体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会
（填“偏大”、“偏小”、或“无影响”）；用50mL0.50mol/LNaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会（填“偏大”、“偏小”、或“无影响”）。
（三）燃烧热：
101Kpa,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
意义：
H2（g）+
O2（g）=H2O（l）△H（298K）=-285.8kJ•mol—1
【达标练习】
1.下列说法不正确的是（）
A．化学反应可分为吸热反应和放热反应B．化学反应的实质是旧键的断裂与新键的生成
C．化学反应中的能量变化都是以热能的形式表现出来D．放热反应发生时不需加热
2．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（）
A．碳酸钙受热分解B．乙醇燃烧C．铝粉与氧化铁粉末反应D．氧化钙溶于水
3．下列叙述正确的是（）
A．在一个确定的化学反应中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
B．在一个确定的化学反应中，反应物的总能量总是低于生成物的总能量
C．物质发生化学反应都伴随着能量变化
D．伴随着能量变化的物质变化都是化学变化
4．下列各图中，表示正反应是吸热反应的是（）
AB
CD
二、化学反应的焓变
（一）焓与焓变
1、焓（H）：
【注意】①焓是一个物理量；②焓是物质固有的性质，与密度相似
2、焓变（△H）：
（1）单位：
（2）表达式：
△H>0或“+”反应
（3）△H
△H<0或“—”反应
从能量角度分析焓变与吸热反应、放热反应的关系：
吸热反应：
△H>0，即产物的焓（产物具有的总能量）反应物的焓（反应物具有的总能量），当由反应物生成产物时，需能量。
放热反应：
△H<0，即产物的焓（产物具有的总能量）反应物的焓（反应物具有的总能量），当由反应物生成产物时，需能量。
（4）对于等压条件下的化学反应，若只存在化学能与热能之间的相互转化，则该反应的反应热焓变，表示为：
（Qp为等压反应热）
反应焓变示意图
（二）热化学方程式
1、定义：
2、举例说明H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H（298K）=-285.8kJ•mol—1的意义：
【交流与讨论】
（1）、△H的单位中kj/mol—1的含义是什么？
（2）、观察下面三个热化学方程式：
①H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H（298K）=—241.8kJ•mol—1
②H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H（298K）=—285.8kJ•mol—1
③2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H（298K）=—571.6kJ•mol—1
试回答：
为什么①中的△H的值要比②中的△H值要大？
③中的△H的值为什么是②中的△H值的2倍？
（3）、298K，101kPa时，合成氨反应的热化学方程式N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）
△H=-92.38kJ/mol。
在该温度下，取1molN2（g）和3molH2（g）放在一密闭容器中，在催化剂存在进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ，其原因是什么。
3、热化学方程式的书写要点
①注明各物质的聚集状态；气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。
热化学方程式中不标反应条件，也不用↑和↓。
②注意反应热△H与测定条件（温度、压强等）有关。
因此书写热化学方程式时应注明△H的测定条件。
绝大多数△H是在298K、101325Pa下测定的，可不注明温度和压强。
③△H的单位J•mol—1或kJ•mol—1；
④注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示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。
⑤△H的的值与方程式中的物质前的系数成正比，若反应逆向进行，△H的数值改变符号，但绝对值不变。
⑥△H的的值指的是反应物完成转化为产物所放出的热量。
【练习】1、比较下列各组热化学方程式中△H1与△H2的大小，并说明理由。
（1）2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H1
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H2
（2）S（g）+O2（g）=SO2（g）△H1
S（s）+O2（g）=SO2（g）△H2
（3）H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H1
1/2H2（g）+1/2Cl2（g）=HCl（g）△H2
（4）C（s）+
O2（g）=CO（g）△H1
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H2
2、在101325Pa和298K条件下,2molH2生成水蒸汽放出484kJ热量,下列热化学方程式正确的是（）
A.2H2+O2=2H2O△H=-484kJ/mol
B.H2O（g）=H2（g）+1/2O2（g）△H=+242kJ/mol
C.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-484kJ/mol
D.H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H=+242kJ/mol
3、已知热化学方程式2H2（g）+O2（g）==2H2O（l）△H1=—571.6kJ·mol-1，则关于热化学方程式“2H2O（l）==2H2（g）+O2（g）△H2=？
”的说法正确的是（）
A．方程式中化学计量数表示分子数B．该反应△H2大于零
C．该反应△H2=—571.6kJ·mol-1D．该反应可表示36g水分解时的热效应
【达标练习】
1．下列说法正确的是（）
A．反应热是指反应过程中放出的热量
B．热化学方程式的系数也可表示分子的个数
C．在热化学方程式中无论是反应物还是生成物必须表明聚集状态
D．所有的化学反应都伴随着能量变化
2．热化学方程式中化学计量数表示（）
A．分子个数B．原子个数C．物质的质量D．物质的量
3．关于热化学方程式：
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；△H=－571.6kJ·mol－1，
下列说法不正确的是（）
A．2molH2完全燃烧生成液态水时放出571.6kJ的热
B．1molH2完全燃烧生成液态水时放出285.8kJ的热
C．2个H2分子完全燃烧生成液态水时放出571.6kJ的热
D．上述热化学方程式可以表示为：
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）；△H=－285.8kJ/mol
4．下列热化学方程式书写正确的是（）
A．2SO2＋O2
2SO3；△H=－196.6kJ·mol－1
B．H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）；△H=－285.8kJ·mol－1
C．2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；△H=＋571.6kJ·mol－1
D．C（s）＋O2（g）
CO2（g）；△H=－393.5kJ
5．已知1mol白磷变成1mol红磷放出18.39kJ的热量。
下列两个方程式：
4P（白磷，s）＋5O2（g）＝2P2O5（s）；△H1
4P（红磷，s）＋5O2（g）＝2P2O5（s）；△H2
则△H1和△H2的关系正确的是（）
A．△H1＝△H2B．△H1＞△H2C．△H1＜△H2D．不能确定
6．在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：
（）
2CO（g）＋O2（g）
2CO2（g）；△H=－566kJ·mol－1
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（l）；△H=－890kJ·mol－1
由1molCO和3molCH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为（）
A．2912kJB．2953kJC．3236kJD．3867kJ
7．在相同温度和压强下，将32g硫分别在纯氧中和空气中完全燃烧，令前者放出的热量为Q1，后者放出的热量为Q2，则关于Q1和Q2的相对大小正确的判断是（）
A．Q1＝Q2B．Q1＞Q2C．Q1＜Q2D．无法判断
三、反应焓变的计算
（一）盖斯定律：
1、内容：
2、理解要点：
（1）反应焓变（反应热效应）只与、有关，与无关。
（2）焓变（反应热）总值一定。
△H=△H1+△H2=△H3+△H4+△H5
[要点强化指导]：
⑴反应热的计算是以其定义为基础的，要掌握其定义的涵义，同时注意单位的转化。
⑵依据热化学方程式的计算，要注意反应热是指反应按所该形式完全进行时的反应热。
⑶热化学方程式中的化学计量数与反应热成正比关系。
（二）焓变的计算方法
1、依据盖斯定律计算焓变
例1：
试利用298K时下述反应的实验数据，计算此温度下
C（s，石墨）+
O2（g）=CO（g）的反应焓变。
C（s，石墨）+O2（g）=CO2（g）△H1=—393.5kJ•mol—1
CO（g）+
O2（g）=CO2（g）△H2=—283.0kJ•mol—1
练习1：
氢气和氧气生成液态水的反应，
可以通过两种途径来完成，如下图所示：
已知：
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）；△H=－285.8kJ·mol－1
H2O（g）=H2O（l）；△H2=－44.0kJ·mol－1
求：
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）的反应热△H1？
练习2．已知：
25℃、101kpa时，Mn（s）＋O2（g）＝MnO2（s）△H＝－520kJ/mol
S（s）＋O2（g）＝SO2（g）△H＝－297kJ/mol
Mn（s）＋S（s）＋2O2（g）＝MnSO4（s）△H＝－1065kJ/mol
SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_________________________________。
练习3.已知：
甲醇脱水反应①2CH3OH（g）＝CH3OCH3（g）＋H2O（g）△H1＝－23.9KJ·mol－1
甲醇制烯烃反应②2CH3OH（g）＝C2H4（g）＋2H2O（g）△H2＝－29.1KJ·mol－1
乙醇异构化反应③CH3CH2OH（g）＝CH3OCH3（g））△H3＝+50.7KJ·mol－1
则乙烯气相直接水合反应C2H4（g）＋H2O（g）＝C2H5OH（g）的△H＝KJ·mol－1
2、依据键能计算焓变
例2.已知在一定条件下的反应4HCl+O2=2Cl2 +2H2O中，有4molHCl被氧化时，放出115.6kJ的热量,且
则断开1molH—O键与断开1molH—Cl键所需能量相差为__________KJ。
化学键
P—P
P—O
O==O
P==O
键能/（kJ·mol－1）
172
335
498
X
练习4：
下表是部分化学键的键能数据：
已知白磷及完全燃烧后的产物结构如下图
经测定1mol白磷完全燃烧时，释放2378kJ的能量，则上表中X＝________。
3、.依据化学反应方程式计算焓变
例3.在101kPa时，0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O放出495.2kJ的热量，写出该反应的热化学方程式。
并计算224L（标准状况）甲烷燃烧放出的热量为多少？
480g呢？
练习5：
0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5kJ热量，乙硼烷燃烧的热化学方程式为：
【达标练习】
1．下列说法正确的是（）
A．反应热指的是反应过程中放出的热量
B．热化学方程式中的化学计量数意义之一是表示分子的个数
C．反应热的大小与反应的途径有关，理论上分多步完成时过程中热量损耗多，比一步完成时其反应热效应少。
D．依据盖斯定律，热化学方程式具有加和性，也可以进行加、减、乘、除四则运算。
2．下列各项与反应热的大小无关的是（）
A．反应物的状态B．生成物的状态C．反应物的多少D．表示反应热的单位
3．下列说法不正确的是（）
①在热化学方程式中无论是反应物还是生成物必须标明聚集状态；②所有的化学反应都伴随着能量变化；③放热的反应发生时不必加热；④一般来说，吸热反应在加热后才能发生；⑤化学反应的热效应数值与参加反应的物质的多少有关；⑥一般来说，吸热反应在一定条件下也能发生；⑦依据盖斯定律，反应热的大小与反应的途径有关，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热基本相同。
A．②③⑥⑦ B．③④⑤⑦C．④⑤⑦ D．③④⑦
4．同素异形体相互转化的反应热相当少而转化速率慢，有时还很不完全，测定时很困难，现可依据盖斯定律进行计算。
已知：
4P（白磷，s）＋5O2（g）＝2P2O5（s）；△H1＝ －283.2kJ·mol－1①
4P（红磷，s）＋5O2（g）＝2P2O5（s）；△H2＝ －184.0kJ·mol－1②
由热化学方程式看来，更稳定的磷的同素异形体是，试写出白磷转化成红磷的热化学方程式。
5．已知下列热化学方程式：
⑴Fe2O3（s）＋3CO（g）＝2Fe（s）＋3CO2（g）；△H＝－25kJ·mol－1
⑵3Fe2O3（s）＋CO（g）＝2Fe3O4（s）＋CO2（g）；△H＝－47kJ·mol－1
⑶Fe3O4（s）＋CO（g）＝3FeO（s）＋CO2（g）；△H＝＋19kJ·mol－1
写出FeO（s）被CO还原成Fe（s）和CO2的热化学方程式。
6．用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。
①
CaSO4（s）+CO（g）
CaS（s）+CO2（g）∆H1=—47.3kJ∙mol-1
②CaSO4（s）+CO（g）
CaO（s）+CO2（g）+SO2（g）∆H2=+210.5kJ∙mol-1
③CO（g）
C（s）+
CO2（g）∆H3=—86.2kJ∙mol-1
反应2CaSO4（s）+7CO（g）
CaS（s）+CaO（s）+6CO2（g）+C（s）+SO2（g）的∆H＝___________（用∆H1、∆H2和∆H3表示）
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