2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 第1課時 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓變學(xué)案 魯科版選修4.doc

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第1課時　化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓變 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量的常見轉(zhuǎn)化形式。2.了解反應(yīng)熱、焓、焓變的概念及其表示方法，了解焓變與反應(yīng)熱、物質(zhì)能量之間的關(guān)系。(重點(diǎn))3.了解定量測定反應(yīng)熱的基本原理和方法。 [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 一、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 1．反應(yīng)熱 (1)定義 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時，反應(yīng)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(yīng)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(yīng)前和反應(yīng)后體系的溫度。 微點(diǎn)撥：在定量實(shí)驗(yàn)中為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，一般采取多次測量取平均值的方法。 二、化學(xué)反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差，符合：ΔH。 (2)表達(dá)式及單位 ΔH＝H(反應(yīng)產(chǎn)物)－H(反應(yīng)物)，單位：kJmol－1或Jmol－1。 (3)化學(xué)反應(yīng)的焓變示意圖 3．與反應(yīng)熱的關(guān)系 在等壓條件下，反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能時，焓變與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱相等，數(shù)學(xué)表達(dá)式為ΔH＝Qp。 [基礎(chǔ)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(xué)反應(yīng)過程中一定伴隨著能量的變化。(　　) (2)反應(yīng)熱、焓變均指化學(xué)反應(yīng)中的熱量變化，單位為kJ或J。(　　) (3)化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物總能量一定大于反應(yīng)產(chǎn)物總能量。(　　) (4)吸熱反應(yīng)的ΔH＜0，放熱反應(yīng)的ΔH＞0。(　　) (5)反應(yīng)A＋B===C放熱，則說明能量：A＞B。(　　) [提示]　(1)√　(2)　反應(yīng)熱、焓變指化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，單位為kJmol－1或Jmol－1?！?3)　放熱反應(yīng)：E(反應(yīng)物)＞E(反應(yīng)產(chǎn)物)，吸熱反應(yīng)：E(反應(yīng)物)＜E(反應(yīng)產(chǎn)物)。　(4)　吸熱反應(yīng)：ΔH＞0，放熱反應(yīng)：ΔH＜0?！?5)　能量：E(A＋B)＞E(C)。 2．下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：41722000】 ①物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)時放出的熱量來源于對反應(yīng)的加熱 ②化學(xué)反應(yīng)除了生成新物質(zhì)外，還發(fā)生能量變化 ③化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)總是放出熱量 ⑤反應(yīng)熱通常用Q表示，反應(yīng)放熱時，Q為負(fù)值；反應(yīng)吸熱時，Q為正值 A．①②③　　 B．①④⑤ C．②③⑤ D．①②④ C　[化學(xué)反應(yīng)遵循兩個守恒：質(zhì)量守恒和能量守恒?；瘜W(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)與反應(yīng)物總能量和反應(yīng)產(chǎn)物總能量的相對大小相關(guān)。] 3．量熱計直接測出的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)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(yīng)反應(yīng)前后的溫度差，再利用公式計算得到中和反應(yīng)的反應(yīng)熱。] [教師備選] 下列反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng)又是吸熱反應(yīng)的是(　　) A．鋁片與稀硫酸反應(yīng) B．Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng) C．灼熱的炭與CO2反應(yīng) D．甲烷在O2中的燃燒反應(yīng) C　[A、D項的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，B、C項的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；B項的反應(yīng)方程式為Ba(OH)28H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，是非氧化還原反應(yīng)，C項的反應(yīng)方程式為C＋CO22CO，是氧化還原反應(yīng)，故答案選C。] [合 作 探 究攻 重 難] 焓變與物質(zhì)能量之間的關(guān)系 已知反應(yīng)A＋B→C(ΔH＜0)分兩步進(jìn)行：①A＋B→X(ΔH＞0)，②X→C(ΔH＜0)。 [思考交流] 1．反應(yīng)①②為放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？ [提示]　反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)。 2．請用圖像表示總反應(yīng)過程中能量是如何變化的？ (縱坐標(biāo)表示物質(zhì)的能量，橫坐標(biāo)表示反應(yīng)過程) [提示]　 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 1．下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：41722002】 A．焓變是指1 mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化 B．當(dāng)反應(yīng)放熱時ΔH＞0，反應(yīng)吸熱時ΔH＜0 C．在加熱條件下發(fā)生的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng) D．一個化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物總能量大于反應(yīng)產(chǎn)物總能量時，反應(yīng)放熱，ΔH為“－” D　[焓變與參加反應(yīng)的物質(zhì)有關(guān)，與其化學(xué)計算數(shù)成正比，A錯誤；在反應(yīng)中，物質(zhì)所具有的總能量減少，反應(yīng)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(yīng)也可能是放熱反應(yīng)，如燃燒反應(yīng)，故反應(yīng)是吸熱還是放熱與反應(yīng)條件無必然的聯(lián)系，C錯誤。] 2．已知某反應(yīng)的焓變?nèi)鐖D所示，下列說法正確的是(　　) A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng) B．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) C．反應(yīng)產(chǎn)物的焓小于反應(yīng)物的焓 D．反應(yīng)物的總能量大于反應(yīng)產(chǎn)物的總能量 B　[ΔH＝H(反應(yīng)產(chǎn)物)－H(反應(yīng)物)，ΔH＞0時，為吸熱反應(yīng)。此時，反應(yīng)產(chǎn)物的總焓大于反應(yīng)物的總焓，反應(yīng)物的總能量小于反應(yīng)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(yīng) B．吸熱反應(yīng) C．既不是放熱反應(yīng)，也不是吸熱反應(yīng) D．無法判斷是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng) A　[化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)。] 物質(zhì)能量變化與焓變 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng) 關(guān)系 反應(yīng)物具有的總能量大于反應(yīng)產(chǎn)物具有的總能量 反應(yīng)物具有的總能量小于反應(yīng)產(chǎn)物具有的總能量 表示 方法 ΔH＝H(反應(yīng)產(chǎn)物)－H(反應(yīng)物) ΔH＜0 ΔH＞0 圖示 焓變與化學(xué)鍵之間的關(guān)系 已知H2和O2反應(yīng)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(xué)鍵和0.5 mol氧氣中的化學(xué)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(yīng)的焓變ΔH與a、b、c有什么關(guān)系？ [提示]　ΔH＝a－c＝b。 3．上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？說明理由。 [提示]　放熱反應(yīng)；ΔH＜0，故為放熱反應(yīng)。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 1．已知?dú)錃庠诼葰庵腥紵龝r產(chǎn)生蒼白色火焰。在反應(yīng)過程中，破壞1 mol氫氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1 kJ，破壞1 mol氯氣中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2 kJ，形成1 mol氯化氫中的化學(xué)鍵釋放的能量為Q3 kJ，下列關(guān)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(yīng)，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(yīng)生成NO(g)過程中的能量變化，下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：41722003】 A．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反應(yīng)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(yīng)生成鹽和水 B　[反應(yīng)熱就是斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量和形成新化學(xué)鍵所放出的總能量的差值，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是946 kJmol－1＋498 kJmol－1－2263 kJmol－1＝180 kJmol－1，所以該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以選項A不正確，B正確；氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)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(yīng)，選項D不正確。] 焓變與化學(xué)鍵的關(guān)系 吸收能量E1 ↓ 反應(yīng)物反應(yīng)產(chǎn)物 ↓ 釋放能量E2 E1＞E2　反應(yīng)吸收能量　ΔH＞0 E1＜E2　反應(yīng)釋放能量　ΔH＜0 ΔH＝E1－E2 [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．下列反應(yīng)中反應(yīng)產(chǎn)物總能量高于反應(yīng)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(yīng) D．CaO溶于水 A　[反應(yīng)產(chǎn)物總能量高于反應(yīng)物總能量的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，B、C、D三項反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。] [教師備選] 已知反應(yīng)X＋Y===M＋N為放熱反應(yīng)，對該反應(yīng)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?yàn)槭欠艧岱磻?yīng)，故不必加熱就可以發(fā)生 C　[放熱反應(yīng)中反應(yīng)物總能量大于反應(yīng)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(yīng)的反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)中，下列敘述錯誤的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)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(shí)驗(yàn)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(yīng)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?yàn)闈饬蛩崛苡谒畷r會放出熱量，影響測定結(jié)果。] 3．化學(xué)反應(yīng)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(yīng)過程中能量變化的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：41722005】 A　[Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)過程中吸熱熱量，即反應(yīng)產(chǎn)物的總能量大于反應(yīng)物的總能量。] 4．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)反應(yīng)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(dǎo)學(xué)號：41722006】 (1)該反應(yīng)屬于________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。 (2)圖中C表示_____________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)從化學(xué)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(yīng)為放熱反應(yīng)。 (2)圖中C點(diǎn)為反應(yīng)過程的最終時刻，即代表反應(yīng)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(yīng)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(yīng)產(chǎn)物的總能量 (3)形成新鍵釋放的能量　(4)－198　(5)>