2018-2019學年高中化學 第1章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第1節(jié) 化學反應的熱效應 第1課時 化學反應的反應熱與焓變學案 魯科版選修4.doc
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第1課時 化學反應的反應熱與焓變 學習目標:1.了解化學反應中能量的常見轉(zhuǎn)化形式。2.了解反應熱、焓、焓變的概念及其表示方法,了解焓變與反應熱、物質(zhì)能量之間的關系。(重點)3.了解定量測定反應熱的基本原理和方法。 [自 主 預 習探 新 知] 一、化學反應的反應熱 1.反應熱 (1)定義 當化學反應在一定的溫度下進行時,反應所釋放或吸收的熱量。 (2)表示符號 用Q表示 (3)單位 kJmol-1或Jmol-1。 2.反應熱的測定 (1)儀器——量熱計 (2)原理 Q=-C(T2-T1),其中C表示溶液及量熱計的熱容,T1、T2分別表示反應前和反應后體系的溫度。 微點撥:在定量實驗中為了減少實驗誤差,一般采取多次測量取平均值的方法。 二、化學反應的焓變 1.焓:用來描述物質(zhì)所具有的能量的物理量,符號:H。 2.焓變 (1)定義:反應產(chǎn)物的總焓與反應物的總焓之差,符合:ΔH。 (2)表達式及單位 ΔH=H(反應產(chǎn)物)-H(反應物),單位:kJmol-1或Jmol-1。 (3)化學反應的焓變示意圖 3.與反應熱的關系 在等壓條件下,反應中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能時,焓變與化學反應的反應熱相等,數(shù)學表達式為ΔH=Qp。 [基礎自測] 1.判斷對錯(對的在括號內(nèi)打“√”,錯的在括號內(nèi)打“”。) (1)化學反應過程中一定伴隨著能量的變化。( ) (2)反應熱、焓變均指化學反應中的熱量變化,單位為kJ或J。( ) (3)化學反應中反應物總能量一定大于反應產(chǎn)物總能量。( ) (4)吸熱反應的ΔH<0,放熱反應的ΔH>0。( ) (5)反應A+B===C放熱,則說明能量:A>B。( ) [提示] (1)√ (2) 反應熱、焓變指化學反應中的能量變化,單位為kJmol-1或Jmol-1。 (3) 放熱反應:E(反應物)>E(反應產(chǎn)物),吸熱反應:E(反應物)<E(反應產(chǎn)物)?!?4) 吸熱反應:ΔH>0,放熱反應:ΔH<0。 (5) 能量:E(A+B)>E(C)。 2.下列說法正確的是( ) 【導學號:41722000】 ①物質(zhì)發(fā)生反應時放出的熱量來源于對反應的加熱 ②化學反應除了生成新物質(zhì)外,還發(fā)生能量變化 ③化學反應過程中放出或吸收的熱量,都是物質(zhì)本身所具有的能量變化的表現(xiàn) ④化學反應總是放出熱量 ⑤反應熱通常用Q表示,反應放熱時,Q為負值;反應吸熱時,Q為正值 A.①②③ B.①④⑤ C.②③⑤ D.①②④ C [化學反應遵循兩個守恒:質(zhì)量守恒和能量守恒。化學反應的熱效應與反應物總能量和反應產(chǎn)物總能量的相對大小相關。] 3.量熱計直接測出的是( ) 【導學號:41722001】 A.質(zhì)量的變化 B.能量的變化 C.溫度的變化 D.電流的變化 C [量熱計是通過測出中和反應反應前后的溫度差,再利用公式計算得到中和反應的反應熱。] [教師備選] 下列反應既是氧化還原反應又是吸熱反應的是( ) A.鋁片與稀硫酸反應 B.Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應 C.灼熱的炭與CO2反應 D.甲烷在O2中的燃燒反應 C [A、D項的反應為放熱反應,B、C項的反應為吸熱反應;B項的反應方程式為Ba(OH)28H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O,是非氧化還原反應,C項的反應方程式為C+CO22CO,是氧化還原反應,故答案選C。] [合 作 探 究攻 重 難] 焓變與物質(zhì)能量之間的關系 已知反應A+B→C(ΔH<0)分兩步進行:①A+B→X(ΔH>0),②X→C(ΔH<0)。 [思考交流] 1.反應①②為放熱反應還是吸熱反應? [提示] 反應①為吸熱反應,反應②為放熱反應。 2.請用圖像表示總反應過程中能量是如何變化的? (縱坐標表示物質(zhì)的能量,橫坐標表示反應過程) [提示] [對點訓練] 1.下列說法正確的是( ) 【導學號:41722002】 A.焓變是指1 mol物質(zhì)參加反應時的能量變化 B.當反應放熱時ΔH>0,反應吸熱時ΔH<0 C.在加熱條件下發(fā)生的反應均為吸熱反應 D.一個化學反應中,當反應物總能量大于反應產(chǎn)物總能量時,反應放熱,ΔH為“-” D [焓變與參加反應的物質(zhì)有關,與其化學計算數(shù)成正比,A錯誤;在反應中,物質(zhì)所具有的總能量減少,反應就放熱,ΔH<0,反之就吸熱,ΔH>0,B錯誤,D正確;在加熱條件下發(fā)生的反應也可能是放熱反應,如燃燒反應,故反應是吸熱還是放熱與反應條件無必然的聯(lián)系,C錯誤。] 2.已知某反應的焓變?nèi)鐖D所示,下列說法正確的是( ) A.該反應為放熱反應 B.該反應為吸熱反應 C.反應產(chǎn)物的焓小于反應物的焓 D.反應物的總能量大于反應產(chǎn)物的總能量 B [ΔH=H(反應產(chǎn)物)-H(反應物),ΔH>0時,為吸熱反應。此時,反應產(chǎn)物的總焓大于反應物的總焓,反應物的總能量小于反應產(chǎn)物的總能量。] 3.已知:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH>0,則CO(g)+H2(g)===C(s)+H2O(g)是( ) A.放熱反應 B.吸熱反應 C.既不是放熱反應,也不是吸熱反應 D.無法判斷是吸熱反應還是放熱反應 A [化學反應的正反應為吸熱反應,則逆反應為放熱反應。] 物質(zhì)能量變化與焓變 放熱反應 吸熱反應 關系 反應物具有的總能量大于反應產(chǎn)物具有的總能量 反應物具有的總能量小于反應產(chǎn)物具有的總能量 表示 方法 ΔH=H(反應產(chǎn)物)-H(反應物) ΔH<0 ΔH>0 圖示 焓變與化學鍵之間的關系 已知H2和O2反應過程中能量的變化如圖所示: [思考交流] 1.圖中a、b、c分別代表什么意義? [提示] a代表斷開1 mol氫氣中的化學鍵和0.5 mol氧氣中的化學鍵所吸收的總能量;b代表1 mol氫氣和0.5 mol氧氣生成1 mol氣態(tài)水放出的能量;c代表形成2 mol O—H鍵放出的能量。 2.上述反應的焓變ΔH與a、b、c有什么關系? [提示] ΔH=a-c=b。 3.上述反應是放熱反應還是吸熱反應?說明理由。 [提示] 放熱反應;ΔH<0,故為放熱反應。 [對點訓練] 1.已知氫氣在氯氣中燃燒時產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應過程中,破壞1 mol氫氣中的化學鍵消耗的能量為Q1 kJ,破壞1 mol氯氣中的化學鍵消耗的能量為Q2 kJ,形成1 mol氯化氫中的化學鍵釋放的能量為Q3 kJ,下列關系式中正確的是( ) A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3 C.Q1+Q2<Q3 D.Q1+Q2<2Q3 D [由于氫氣在氯氣中燃燒是放熱反應,則Q<0,Q=Q1+Q2-2Q3,則Q1+Q2-2Q3<0,即Q1+Q2<2Q3,D項正確。] 2.如圖為N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化,下列說法中正確的是( ) 【導學號:41722003】 A.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反應放出的能量為180 kJ B.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的總能量小于2 mol NO(g)具有的總能量 C.通常情況下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO D.NO是一種酸性氧化物,能與NaOH溶液反應生成鹽和水 B [反應熱就是斷裂舊化學鍵吸收的能量和形成新化學鍵所放出的總能量的差值,所以該反應的反應熱是946 kJmol-1+498 kJmol-1-2263 kJmol-1=180 kJmol-1,所以該反應是吸熱反應,所以選項A不正確,B正確;氮氣和氧氣反應需要放電,選項C不正確;NO不是酸性氧化物,和氫氧化鈉溶液不反應,選項D不正確。] 焓變與化學鍵的關系 吸收能量E1 ↓ 反應物反應產(chǎn)物 ↓ 釋放能量E2 E1>E2 反應吸收能量 ΔH>0 E1<E2 反應釋放能量 ΔH<0 ΔH=E1-E2 [當 堂 達 標固 雙 基] 1.下列反應中反應產(chǎn)物總能量高于反應物總能量的是( ) A.碳酸鈣受熱分解 B.乙醇燃燒 C.Al與Fe2O3反應 D.CaO溶于水 A [反應產(chǎn)物總能量高于反應物總能量的反應為吸熱反應,B、C、D三項反應均為放熱反應。] [教師備選] 已知反應X+Y===M+N為放熱反應,對該反應的下列說法中正確的是( ) A.X的能量一定大于M B.Y的能量一定大于N C.X和Y的總能量一定大于M和N的總能量 D.因為是放熱反應,故不必加熱就可以發(fā)生 C [放熱反應中反應物總能量大于反應產(chǎn)物總能量,故X和Y的總能量大于M和N的總能量。] 2.在測定中和反應的反應熱的實驗中,下列敘述錯誤的是( ) 【導學號:41722004】 A.向量熱計中加入鹽酸,蓋上杯蓋,攪拌后的溫度即為初始溫度 B.實驗中可使酸液或堿液稍微過量 C.向量熱計中加入堿液時,堿液的溫度應與酸液的溫度相同 D.可以用KOH溶液代替NaOH溶液,濃硫酸代替鹽酸 D [可以用KOH溶液代替NaOH溶液,但不能用濃硫酸代替鹽酸,因為濃硫酸溶于水時會放出熱量,影響測定結果。] 3.化學反應中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化,下列圖示能表示Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應過程中能量變化的是( ) 【導學號:41722005】 A [Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應過程中吸熱熱量,即反應產(chǎn)物的總能量大于反應物的總能量。] 4.2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g)反應過程的能量變化如圖所示。已知1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3(g)的ΔH1=-99 kJmol-1。 請回答下列問題: 【導學號:41722006】 (1)該反應屬于________反應(填“放熱”或“吸熱”)。 (2)圖中C表示_____________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)從化學鍵的角度分析,F(xiàn)代表什么意義? ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (4)圖中ΔH=________kJmol-1。 (5)若已知1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3(l)的ΔH2=-Q kJmol-1,則ΔH1________ΔH2(填“>”“<”或“=”)。 [解析] (1)由題目條件可知,1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3(g)的ΔH1=-99 kJmol-1<0,該反應為放熱反應。 (2)圖中C點為反應過程的最終時刻,即代表反應產(chǎn)物的總能量。 (3)E代表斷裂舊鍵時吸收的能量,則F代表形成新鍵時釋放的能量。 (4)圖示代表2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反應過程的能量變化,所以ΔH=2(-99)kJmol-1=-198 kJmol-1。 (5)SO3(g)SO3(l) ΔH<0(放熱過程),所以ΔH1>ΔH2。 [答案] (1)放熱 (2)反應產(chǎn)物的總能量 (3)形成新鍵釋放的能量 (4)-198 (5)>- 配套講稿:
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