2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專(zhuān)題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第一單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng) 第1課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)的焓變學(xué)案 蘇教版選修4.doc

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第1課時(shí)　化學(xué)反應(yīng)的焓變 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過(guò)生產(chǎn)、生活中的實(shí)例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。2.了解反應(yīng)熱和焓變的含義。了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的定義。(重點(diǎn))3.知道鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。(重點(diǎn))4.掌握熱化學(xué)方程式的意義并能正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式。(重點(diǎn)) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 1．反應(yīng)熱　焓變 (1)反應(yīng)熱：在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時(shí)，所吸收或放出的熱量。 (2)焓變：在恒溫、恒壓的條件下，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或釋放的熱量，符號(hào)為ΔH，常用單位為kJmol－1。 微點(diǎn)撥：(1)焓變?yōu)楹銐簵l件下的反應(yīng)熱。(2)反應(yīng)熱、焓變的單位為kJmol－1，熱量的單位為kJ。 2．吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的定義及表示方法 吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) 定義 吸收熱量的反應(yīng) 放出熱量的反應(yīng) 表示方法 ΔH>0 ΔH<0 能量 變化 微點(diǎn)撥：(1)吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)研究的對(duì)象為化學(xué)反應(yīng)，不是物理反應(yīng)。 (2)反應(yīng)熱的大小取決于反應(yīng)物總能量與生成物總能量的相對(duì)大小，與反應(yīng)條件是否需要加熱無(wú)關(guān)。 3．熱化學(xué)方程式 (1)定義：能夠表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式。 (2)書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式需注意的問(wèn)題 ①書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)指明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，若在25 ℃(即298 K)、101 kPa時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)，可不注明。 ②注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)。一般用“g”表示氣體，“l(fā)”表示液體，“s”表示固體，“aq”表示水溶液。 ③在熱化學(xué)方程式中，化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以用整數(shù)或簡(jiǎn)單分?jǐn)?shù)表示。 ④在熱化學(xué)方程式后面注明ΔH的數(shù)值、正負(fù)號(hào)(正號(hào)可以省略)及單位(kJmol－1)。 ⑤同一化學(xué)反應(yīng)，熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，ΔH也不同，ΔH與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比關(guān)系。 4．化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 (1)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，是由化學(xué)反應(yīng)中舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的能量與新化學(xué)鍵形成時(shí)所放出的能量不同所導(dǎo)致的。 (2)N2(g)與O2(g)反應(yīng)生成NO(g)過(guò)程中的能量變化示意圖如下： 由圖可知： N2(g)與O2(g)反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2＋O2===2NO，該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于180 kJmol－1，熱化學(xué)方程式為N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJmol－1。 (3)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因：化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂和形成是反應(yīng)過(guò)程中能量變化的本質(zhì)原因。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”)。 (1)反應(yīng)熱與熱量單位相同。(　　) (2)反應(yīng)開(kāi)始前需要加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)，不需要加熱就能發(fā)生的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)。(　　) (3)熱化學(xué)方程式中物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以表示分子個(gè)數(shù)。(　　) (4)當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí)ΔH>0，反應(yīng)吸熱時(shí)ΔH<0。(　　) 【答案】　(1)　(2)　(3)　(4) 2．關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702001】 A．如圖所示的反應(yīng)為放熱反應(yīng) B．化學(xué)反應(yīng)中有物質(zhì)變化也有能量變化 C．需要加熱的化學(xué)反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng) D．在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物總能量與生成物總能量一定不同 A　[由圖可知：反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，故圖中表示的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；需要加熱的化學(xué)反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)。] 3．下列有關(guān)熱化學(xué)方程式的說(shuō)法中不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702002】 A．熱化學(xué)方程式未注明溫度和壓強(qiáng)時(shí)，ΔH表示標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù) B．熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)只代表反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量 C．在加熱或點(diǎn)燃條件下才能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)既可以為放熱反應(yīng)，也可以為吸熱反應(yīng) D．同一化學(xué)反應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，ΔH值不同?；瘜W(xué)計(jì)量數(shù)相同而狀態(tài)不同，ΔH值也不同 A　[若熱化學(xué)方程式未注明溫度和壓強(qiáng)，則說(shuō)明在25 ℃、101 kPa下進(jìn)行，而非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，A不正確；B、C、D正確。] [合 作 探 究攻 重 難] 焓變與反應(yīng)熱的理解與計(jì)算 已知H2和Cl2在點(diǎn)燃的條件下生成HCl。下面是反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量變化示意圖。 [思考交流] 1．示意圖中的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，還是吸熱反應(yīng)？請(qǐng)從成鍵、斷鍵的角度解釋說(shuō)明為什么有能量變化？ 【提示】　放熱反應(yīng)。從微觀角度看，在化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物分子中舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)，需要克服原子間的相互作用而吸收能量；當(dāng)原子重新組合成生成物分子，即新化學(xué)鍵形成時(shí)，又要釋放能量。若吸收的能量大于放出的能量，則為吸熱反應(yīng)，反之，為放熱反應(yīng)。 2．示意圖所示的反應(yīng)中的熱量變化是多少？ 【提示】　化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量，吸收的總能量為： 436 kJmol－1＋243 kJmol－1＝679 kJmol－1； 化學(xué)鍵形成時(shí)要釋放能量，釋放的總能量為： 431 kJmol－1＋431 kJmol－1＝862 kJmol－1； 反應(yīng)過(guò)程釋放的能量為： 862 kJmol－1－679 kJmol－1＝183 kJmol－1。 3．怎樣用焓變來(lái)表示該反應(yīng)的能量變化？ 【提示】　該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，用反應(yīng)熱(焓變)來(lái)表示該反應(yīng)的能量變化為ΔH＝－183 kJmol－1。 焓變的兩種求算方法 (1)ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量 由該關(guān)系式可知，如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量，此時(shí)ΔH＜0，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。反之，則為吸熱反應(yīng)。 (2)ΔH＝反應(yīng)物的鍵能之和－生成物的鍵能之和 根據(jù)鍵能計(jì)算ΔH時(shí)，重點(diǎn)之一是確定化學(xué)鍵的個(gè)數(shù)。例如N2＋3H2===2NH3的反應(yīng)中，2 mol NH3中含有6 mol的N—H，不是3 mol N—H。 熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)與正誤判斷 已知在25 ℃、101 kPa條件下，1 g丙烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出50.45 kJ的熱量。據(jù)此回答下列問(wèn)題。 [思考交流] 1．在該條件下，1 mol丙烷完全燃燒放出的熱量是多少？ 【提示】　設(shè)1 mol丙烷完全燃燒放出的熱量為x，1 mol丙烷的質(zhì)量為44 g，所以1 g∶44 g＝50.45 kJ∶x，x＝2 219.8 kJ。 2．某同學(xué)寫(xiě)的熱化學(xué)方程式為C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O　ΔH＝2 219.8 kJ。請(qǐng)分析上述熱化學(xué)方程式出現(xiàn)了哪些錯(cuò)誤？ 【提示】　①未注明反應(yīng)物、生成物狀態(tài)；②ΔH未標(biāo)明“－”；③單位書(shū)寫(xiě)不正確，應(yīng)為kJmol－1。 3．試寫(xiě)出正確的熱化學(xué)方程式。 【提示】　C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 219.8 kJmol－1。 (1)一個(gè)反應(yīng)正向反應(yīng)的焓變與逆向反應(yīng)的焓變絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。像下面兩個(gè)熱化學(xué)方程式，知道其中的一個(gè)即可推導(dǎo)出另一個(gè)。 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－184.6 kJmol－1 2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g) ΔH＝＋184.6 kJmol－1 (2)判斷熱化學(xué)方程式正誤的“五審” 一審焓變的“＋”“－”：放熱反應(yīng)的ΔH為“－”，吸熱反應(yīng)的ΔH為“＋”。 二審焓變的單位：ΔH的單位一般為kJmol－1，易錯(cuò)寫(xiě)成kJ或mol，有時(shí)會(huì)漏寫(xiě)。 三審物質(zhì)聚集狀態(tài)：物質(zhì)的狀態(tài)必須正確，常用s、l、g、aq分別表示固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、溶液。特別注意水溶液中，溶劑水為液態(tài)(l)，溶質(zhì)或溶質(zhì)離子標(biāo)為溶液(aq)。 四審焓變的數(shù)值：ΔH的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)必須相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。如果反應(yīng)為逆反應(yīng)，則焓變絕對(duì)值不變，符號(hào)相反。 五審是否符合概念要求：如表示中和熱的熱化學(xué)方程式等。 [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 題組1　焓變與物質(zhì)能量的關(guān)系 1．已知反應(yīng)X＋Y===M＋N為放熱反應(yīng)，對(duì)該反應(yīng)的下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．X的能量一定高于M B．Y的能量一定高于N C．X和Y的總能量一定高于M和N的總能量 D．因?yàn)槭欠艧岱磻?yīng)，故不必加熱就可以發(fā)生 C　[一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱，決定于所有反應(yīng)物的總能量之和與所有生成物的總能量之和的相對(duì)大小，前者大的為放熱反應(yīng)，后者大的為吸熱反應(yīng)。所以，放熱反應(yīng)中每種反應(yīng)物的能量不一定比每種生成物的能量都高。放熱反應(yīng)也往往需要加熱才能進(jìn)行，如碳的燃燒；吸熱反應(yīng)不一定都需要加熱，如Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，不用加熱就能發(fā)生。] 2．反應(yīng)A＋B―→C(ΔH ＜0)分兩步進(jìn)行： ①A＋B―→X(ΔH＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。下列示意圖中，能正確表示總反應(yīng)過(guò)程中能量變化的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702003】 A　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　D D　[由A＋B―→X為吸熱反應(yīng)，故X的能量大于A和B的能量和，可排除A項(xiàng)和C項(xiàng)；而總反應(yīng)A＋B―→C為放熱反應(yīng)，故C的能量小于A和B的能量和，B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。] 化學(xué)反應(yīng)中的能量曲線一般以體系能量為縱坐標(biāo)，反應(yīng)過(guò)程為橫坐標(biāo)。解答這類(lèi)題時(shí)要特別注意：吸熱反應(yīng)的生成物能量高于反應(yīng)物能量；放熱反應(yīng)的反應(yīng)物能量高于生成物能量。破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量；形成生成物中的化學(xué)鍵會(huì)放出能量。消耗的能量減去放出的能量就是反應(yīng)的熱效應(yīng)。 題組2　放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng) 3．下列說(shuō)法中正確的是(　　) ①需要加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)　②放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生?、鄯磻?yīng)是吸熱還是放熱可以看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的大小　④某些吸熱反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生 A．①②　 B．②③　　　C．①④　 D．③④ D　[反應(yīng)是吸熱還是放熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小。放熱反應(yīng)和某些吸熱反應(yīng)在一定條件下都能發(fā)生。反應(yīng)開(kāi)始需加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)。例如C＋O2CO2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，但反應(yīng)開(kāi)始也需要加熱，即需要向反應(yīng)體系先提供一定的能量。] 4．下列過(guò)程中ΔH小于零的是(　　) A．氯酸鉀分解制氧氣 B．氯化銨加熱制備氨氣 C．氫氣還原氧化銅 D．實(shí)驗(yàn)室制備氫氣 D　[ΔH<0意味著反應(yīng)放熱，實(shí)驗(yàn)室制備H2的反應(yīng)是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)。] 常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng) ①大多數(shù)化合反應(yīng) ②所有的燃燒反應(yīng) ③酸堿中和反應(yīng) ④金屬與酸的反應(yīng) ①大多數(shù)分解反應(yīng) ②Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應(yīng) ③C和CO2、C和H2O(g)的反應(yīng) 題組3　利用化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)的能量變化計(jì)算反應(yīng)熱 5．已知1 g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121 kJ，且氧氣中1 mol O===O鍵完全斷裂時(shí)吸收熱量496 kJ，水蒸氣中1 mol H—O鍵形成時(shí)放出熱量463 kJ，則氫氣中1 mol H—H鍵斷裂時(shí)吸收熱量為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702004】 A．920 kJ B．557 kJ C．436 kJ D．188 kJ C　[首先寫(xiě)出氫氣和氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式，求出該反應(yīng)所放出的熱量。2H2＋O22H2O，由題意知，1 g氫氣完全燃燒放出121 kJ熱量，4 g氫氣要放出熱量4121 kJ＝484 kJ，現(xiàn)設(shè)斷裂1 mol H—H鍵時(shí)吸收熱量為x，故根據(jù)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量等于成鍵所放出的熱量與斷鍵吸收的熱量的差。列式可得：Q(放出熱量)＝484 kJ＝4463 kJ－(2x＋496 kJ)，解得，x＝436 kJ。] 6．SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知：1 mol S(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280 kJ，斷裂1 mol F—F、S—F鍵需吸收的能量分別為160 kJ、330 kJ。則S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反應(yīng)熱ΔH為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702005】 A．－1 780 kJmol－1 B．－1 220 kJmol－1 C．－450 kJmol－1 D．＋430 kJmol－1 B　[1 mol S(s)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)S原子時(shí)吸收能量280 kJ，斷裂3 mol F—F鍵吸收能量3160 kJ，則吸收的總能量為Q吸＝280 kJ＋3160 kJ＝760 kJ，釋放的總能量為Q放＝330 kJ6＝1 980 kJ，由反應(yīng)方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760 kJmol－1－1 980 kJmol－1＝－1 220 kJmol－1。] 題組4　熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)與正誤判斷 7．已知0.1 mol硫黃完全燃燒時(shí)放出的熱量為29.6 kJ，對(duì)應(yīng)的熱化學(xué)方程式是(　　) A．S＋O2===SO2　ΔH＝－296 kJmol－1 B．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－29.6 kJmol－1 C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝－296 kJmol－1 D．S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH＝＋296 kJmol－1 C　[熱化學(xué)方程式必須注明物質(zhì)的狀態(tài)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；常溫下，硫黃是固體，O2、SO2是氣體，1 mol S完全燃燒時(shí)放出的熱量為296 kJ，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。] 8．請(qǐng)你寫(xiě)出298 K、101 kPa時(shí)，下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：73702006】 (1)1 mol C與1 mol水蒸氣反應(yīng)生成1 mol CO和1 mol H2，吸熱131.5 kJ： _____________________________________________________________。 (2)用CO(g)還原1 mol Fe2O3(s)，放熱24.8 kJ： ____________________________________________________________。 (3)1 mol HgO(s)分解生成液態(tài)汞和氧氣時(shí)，吸熱90.7 kJ： ____________________________________________________________。 【解析】　(1)1 mol C與1 mol H2O(g)反應(yīng)生成CO和H2時(shí)吸收131.5 kJ熱量，則反應(yīng)的ΔH＝＋131.5 kJ/mol。 (2)用CO(g)還原1 mol Fe2O3(s)，放熱24.8 kJ，則反應(yīng)的ΔH＝－24.8 kJ/mol。 (3)1 mol HgO(s)分解生成液態(tài)汞和O2，吸熱90.7 kJ，則反應(yīng)的ΔH＝＋90.7 kJ/mol。 【答案】　(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.5 kJ/mol (2)3CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝－24.8 kJ/mol (3)HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋90.7 kJ/mol