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2019-2020年高中化學第一章化學反應與能量轉(zhuǎn)化第一節(jié)化學反應的熱效應第2課時學案魯科版 ■精準定位——學習目標導航 1.了解焓變與反應吸熱或放熱的關(guān)系。 2.掌握化學方程式的書寫和意義。 ■自主梳理—基礎(chǔ)知識導航 一、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。 【注意】① 焓是一個物理量；②焓是物質(zhì)固有的性質(zhì)，與密度相似 2.焓變 （1）定義：_______，符號___。是用來描述反應熱的物理量。 （2）表達式及單位 △H=H（反應產(chǎn)物) — H（反應物），單位：KJ/mol或J?mol—1 （3）意義P:從能量角度分析焓變與吸熱反應、放熱反應的關(guān)系：吸熱反應：____________，即產(chǎn)物的焓（產(chǎn)物具有的總能量）大于反應物的焓(反應物具有的總能量 )，當由反應物生成產(chǎn)物時，需吸收能量。 放熱反應：__________，即產(chǎn)物的焓（產(chǎn)物具有的總能量）小于反應物的焓(反應物具有的總能量 )，當由反應物生成產(chǎn)物時，需釋放能量。 問題思考1 ？（1）焓和焓變分別是用來描述什么的物理量？（2）反應焓變與反應熱有什么關(guān)系？在什么條件下，該關(guān)系成立？ 二、熱化學方程式 1.定義：表明_______________的化學方程式。 2.含義：不僅表明了__________，也表明了__________。 自主梳理參考答案 一、1. 用來描述物質(zhì)所具有的能量的物理量 H2. （1）生成物的總焓與反應物的總焓之差 △H（3）△H>0 △H<0 二、1.反應所放出或吸收熱量2.化學反應中的物質(zhì)變化 化學反應中的能量變化 問題思考參考答案 問題思考1：（1）焓用來描述物質(zhì)所具有的能量的物理量；焓變是是用來描述反應熱的物理量。（2）對于等壓條件下的化學反應，若只存在化學能與熱能之間的相互轉(zhuǎn)化，則該反應的反應熱等于焓變，表示為：Qp=△H （Qp為等壓反應熱） 問題思考2 ：反應焓變單位中的mol-1表明參加反應的各物質(zhì)的物質(zhì)的量與化學方程式中各物質(zhì)的化學式的系數(shù)相同。例如：反應熱△H的單位是kJ/mol，為每摩爾反應的熱效應。對于a A+b B→c C+d D的反應，每摩爾反應是指a mol A與b mol B作用生成c mol C和d mol D的反應。 ★【課堂探究導學】 ■合作探究-名師保駕護航 探究一：反應熱與焓變的區(qū)別與聯(lián)系 反應熱 焓變 含義 化學反應中吸收或放出 的熱量 化學反應中生成物所具有的焓與反應物所具有的焓之差 符號 Q △H 與能量變化關(guān)系 Q>0,反應吸收熱量 Q<0，反應放出熱量 △H>0，反應吸收熱量 △H<0，反應放出熱量 二者的相互聯(lián)系 △H是化學反應在恒定溫度和壓強下（即敞口容器中進行的化學反應）且不與外界進行電能、光能等其他能量的轉(zhuǎn)化時的反應熱（Qp）； △H= Qp，中學階段二者通用 與鍵能的關(guān)系 △H= Qp=反應物的鍵能—生成物的鍵能 探究二：熱化學方程式的書寫 1.熱化學方程式與普通化學方程式的區(qū)別 化學方程式 熱化學方程式 化學計量數(shù) 是整數(shù)，既表示粒子個數(shù)又表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量 是整數(shù)也可以是分數(shù)，只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量 狀態(tài) 不需注明 必須在分子式后注明 △H正負號及單位 無 必須注明 意義 表示化學反應中的物質(zhì)變化 不僅表明了化學反應中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應中的能量變化 2.正確書寫熱化學方程式 ① 注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學方程式中不標反應條件，也不用↑和↓。 ② 注意反應熱△H與測定條件（溫度、壓強等）有關(guān)。因此書寫熱化學方程式時應注明△H的測定條件。 絕大多數(shù)△H是在298K、101325Pa下測定的，可不注明溫度和壓強。 ③ △H的單位J?mol—1或kJ?mol—1； ④ 注意熱化學方程式中各物質(zhì)化學式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)。因此化學計量數(shù)可以是整數(shù)、也可以是分數(shù)。 ⑤△H的的值與方程式中的物質(zhì)前的系數(shù)成正比，若反應逆向進行，△H的數(shù)值改變符號，但絕對值不變。 ⑥△H的的值指的是反應物完成轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所放出的熱量。 ■典例剖析-名師釋疑助航 例1. 已知25℃、101kPa下，石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為 C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–393.51 kJ mol-1 C(金剛石)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–395.41 kJ mol-1 據(jù)此判斷，下列說法中正確的是 ( ) A．由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低 B．由石墨制備金剛石是吸熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高 C．由石墨制備金剛石是放熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的低 D．由石墨制備金剛石是放熱反應；等質(zhì)量時，石墨的能量比金剛石的高 答案：A 解析：從題意知，1 mol金剛石燃燒生成CO2放出的熱量比1 mol石墨燃燒生成CO2放出的熱量多，說明石墨的能量比金剛石的低，因此由石墨制備金剛石應是吸熱反應。 【變式訓練1】 灰錫(以粉末狀存在)和白錫是錫的兩種同素異形體，已知： ①Sn(s、白)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)；DH1 ②Sn(s、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g)；DH2 ③Sn(s、灰)Sn(s、白)；DH3＝＋2.1 kJ/mol ； 下列說法正確的是 （ ） A．DH1＞DH2 B．錫在常溫下以灰錫狀態(tài)存在 C．灰錫轉(zhuǎn)化為白錫的反應是放熱反應 D．錫制器皿長期處于低于13.2 ℃的環(huán)境中，會自行毀壞 【例2】下列反應中生成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．鋁粉與氧化鐵粉末反應 D．氧化鈣溶于水 『答案』A 『解析』碳酸鈣受熱分解是吸熱反應，乙醇燃燒、鋁粉與氧化鐵粉末反應、氧化鈣溶于水都是放熱反應。在熱化學反應里，能量的變化以熱量的形式體現(xiàn)，當反應物總能量高于生成物總能量（生成物總能量低于反應物總能量）時，反應物能量的虧損主要是以熱量的形式散發(fā)，表現(xiàn)為放熱反應；當反應物總能量低于生成物總能量（生成物總能量高于反應物總能量）時，生成物能量的增加主要是以熱量的形式吸收，表現(xiàn)為吸熱反應。本題中生成物總能量高于反應物總能量為吸熱反應，選A 『規(guī)律方法』首先判斷四個選項的反應是放熱反應還是吸熱反應，然后回憶相關(guān)理論：放熱反應、吸熱反應中反應物和生成物能量的大小關(guān)系，結(jié)合選項做出判斷。 【變式訓練2】下列關(guān)于焓變ΔH的說法正確的是（ ） 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.在一個化學反應中，當反應物的總能量大于生成物的總能量時，反應放熱，ΔH為“-” 【例3】已知在1105Pa ，298K條件下，2mol氫氣燃燒生成水蒸氣放出484kJ熱量，下列熱化學方程式正確的是 （ ） A．H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH = + 242kJ/mol B．2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) ΔH = - 484kJ/mol C．H2(g)+O2(g) = H2O(g) ΔH = + 242kJ/mol D．2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) ΔH = + 484kJ/mol 答案：A。 解析：根據(jù)題意書寫熱化學方程式為：2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) ΔH = - 484kJ/mol （1）式 （1）式變形一： 2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) ΔH < - 484kJ/mol （2）式 （1）式變形二： H2(g)+ O2(g) = H2O(g) ΔH = -242kJ/mol （3）式 （3）式變形為： H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH = + 242kJ/mol 【變式訓練3】 已知：①1 mol H2分子中化學鍵斷裂時需要吸收436 kJ的能量；②1 mol Cl2分子中化學鍵斷裂時需要吸收243 kJ的能量；③由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子時釋放431 kJ的能量；下列敘述正確的是 A．氫氣和氯氣反應生成氯化氫氣體的熱化學方程式是 H2(g)＋Cl2(g) = 2HCl(g) B．氫氣和氯氣反應生成2 mol氯化氫氣體，反應的DH = 183 kJ/mol C．氫氣和氯氣反應生成2 mol氯化氫氣體，反應的DH =－183 kJ/mol D．氫氣和氯氣反應生成1 mol氯化氫氣體，反應的DH =－183 kJ/mol 變式訓練解析及答案 【變式訓練1】 答案：D 解析：白錫與鹽酸反應的熱化學方程式為：Sn(s、白)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g) DH1 （1）式 灰錫與鹽酸反應的熱化學方程式為：Sn(s、灰)＋2HCl(aq)＝SnCl2(aq)＋H2(g) DH2 （2）式 （1）式變形為：SnCl2(aq)＋H2(g)= Sn(s、白)＋2HCl(aq) －DH1 （3）式 （2）式和（3）式疊加，得到： Sn(s、灰)Sn(s、白)；DH3＝DH2－DH1 = ＋2.1 kJ/mol >0 （4）式 【變式訓練2】 答案：D 解析：焓變是從能量角度描述化學反應的變化的，并沒有限定反應物的物質(zhì)的量；就如同從物質(zhì)變化角度描述化學反應沒有限定物質(zhì)的多少一樣；反應熱是生成物的總焓與反應物的總焓的差，所以放熱焓減少，ΔH＜0。對于很多的放熱反應往往是需要加熱的，但反應一旦開始就不需要再加熱了。 【變式訓練3】 答案：C 解析：ΔH=E（反應物的鍵能總和）—E（生成物的鍵能總和） =436 kJ/mol+243 kJ/mol－2431 kJ/mol= －183 kJ/mol ■備選例題 1. 在相同條件下，一定量的氫氣在氧氣中充分燃燒并放出熱量。若生成液態(tài)水放出的熱量為Q1；若生成氣態(tài)水放出的熱量為Q2。那么Q1與Q2之間的大小關(guān)系是（ ） A.Q1＞Q2 B.Q1＜Q2 C.Q1＝Q2 D.不能確定 答案：A 解析：由于完全燃燒的氫氣是在相同條件下的定值，且燃燒后都生成水，若都是生成氣態(tài)水，則Q1＝Q2。但氫氣燃燒分別生成液態(tài)水和氣態(tài)水，由氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水還要放出熱量，故Q1＞Q2 2．已知葡萄糖的燃燒熱是2804kJ/mol，當它氧化生成1g水時放出的熱量是 （ ） A．26．0kJ B．51.9 kJ C．155.8 kJ D．467.3kJ 答案：A 解析：在101kPa時C6H12O6(s)+6O2(g)→6CO2(g)+6H2O(l) ； ΔH=-2804kJ/mol 618 2804 1 x=2804/108=26.0 3．平衡(A)C2H4(g) C2H2(g)+H2(g),(B)2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g),當升高溫度時（A）和（B）平衡皆向右移動。 (1)C(s)+2H2(g)====CH4(g) ΔH1; (2)2C(s)+H2(g)====C2H2(g) ΔH2; (3)2C(s)+2H2(g)====C2H4(g) ΔH3; 判斷（1）、（2）和（3）中ΔH1.ΔH2.ΔH3的大小順序排列正確的是（ ） A.ΔH1＞ΔH2＞ΔH3 B.ΔH2＞ΔH3＞ΔH1 C.ΔH2＞ΔH1＞ΔH3 D.ΔH3＞ΔH2＞ΔH1 答案：B 解析：(1)2-(3)得C2H4(g)+2H2(g)2CH4(g) ΔH=2ΔH1-ΔH3, (3)-(2)得C2H2(g)+H2(g)C2H4(g) ΔH=ΔH3-ΔH2，由升溫時平衡均向右移動知2ΔH1-ΔH3＜0,ΔH3-ΔH2＜0,故ΔH1＜ΔH3＜ΔH2 ■常用教學素材 研究反應熱的意義 化學反應常常伴隨著吸熱或放熱現(xiàn)象，從熱力學第一定律的觀點也不難理解，因為不同物質(zhì)有著不同的內(nèi)能，反映產(chǎn)的總內(nèi)能通常與反應物的總內(nèi)能是不同的，所以發(fā)生一反應，總是伴隨著能量變化，這種能量變化以熱的形式與外界交換就是反應的熱效應。 我們知道不同反應，反應熱量是不同的。 同一個化學反應究竟能放出多少熱量跟條件有關(guān)，不同的溫度不同的條件熱效應的值都不一樣。為了把各種化學反應所放出或吸收的熱量進行比較，計算和應用，需要規(guī)定一個相同的條件，所以熱力學規(guī)定：當體系發(fā)生變化之后，使反應產(chǎn)物的溫度回到反應前始態(tài)的溫度，體系放出或吸收的熱量稱為該反應的熱效應，也就是說反應在等溫過程中放出或吸收的熱量。 化學反應所釋放的能量是現(xiàn)代能量的主要來源之一?；瘜W反應一般是以熱和功的形式跟外界環(huán)境進行能量交換，但大多是以熱的形式進行能量交換。因此，研究化學反應中的能量變化，主要集中在熱量問題上。 化學反應中的熱量問題，對于化工生產(chǎn)有重要的意義。例如，合成氨反應是放熱的。如果不設(shè)法將這些熱量移走，反應器內(nèi)的溫度就會過高。這樣，不僅會燒毀催化劑，使產(chǎn)量降低，還可能發(fā)生爆炸事故。在制造原料氣的水煤氣反應中，是要吸收大量熱的。如果不及時供應所需要的熱量，反應就不能順利進行，甚至停止。因此，在進行化工設(shè)計時，為了保證生產(chǎn)的正常進行，就必須事先獲得準確的反應熱的數(shù)據(jù)，作為制造熱交換設(shè)備和規(guī)定工藝操作條件的依據(jù)。 在化工生產(chǎn)中，熱能的綜合利用問題，不但直接關(guān)系到產(chǎn)品成本的高低，而且影響產(chǎn)率的大小?；ぴO(shè)備中的熱交換器、余熱鍋爐、熱風爐等的設(shè)計和使用，都是為了綜合利用熱能，以便提高產(chǎn)品產(chǎn)率，降低成本。 綜上所述，研究反應熱，對于化工生產(chǎn)適宜條件的選擇和設(shè)備的設(shè)計、使用，對于熱能的綜合利用，都有很大意義。因此，以研究反應熱為主要內(nèi)容之一的化學熱力學，是化學科學的一門重要分支。