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化学反应与能量的变化（第1课时）【学习目标】1.了解反应热的概念，明确化学反应、热效应与反应的焓变之间的关系。2.理解反应热与反应物和生成物总能量、化学键的关系。3.掌握热化学方程式的书写、正误判断的方法。【学习过程】 从化学键的角度看化学反应包含两个过程：旧的化学键断裂和新的化学键形成。断裂化学键需要吸收能量，形成化学键要释放出能量，断开化学键吸收的能量和形成化学键释放的能量通常不相等。反应物和生成物的总能量通常不相等，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，化学能转化为其他形式的能量释放出来，当反应物的总能量小于生成物的总能量时，化学反应将其他形式的能量转化为化学能储存起来，所以化学反应过程中总会伴随着能量的变化。一、焓变与反应热 1反应热与焓变：化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以用热量(或换算成相应的热量)来表示,叫反应热，又称为“焓变”。符号为H，单位为kJ/mol 或 kJmol-1。(1)通常条件下,反应热就是焓变。(2)任何化学反应都有反应热,即都有焓变(H0)。(3)H的大小与反应条件无关。(4)物质越稳定,则自身含有的能量越低。2放热反应与吸热反应：（1）放热反应：化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应。规定放热反应H为“一”，所以H为“一”或H0时为放热反应。如1 mol H2与1 mol Cl2充分反应放出183 kJ的热量,则该反应的反应热表示为H=-183 kJmol-1。常见放热反应有：大多数化合反应；所有的燃烧反应；酸碱中和反应；金属与酸的反应。（2）吸热反应：化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应。规定H为“”，所以H为“”或H0时为吸热反应。常见放热反应有：大多数分解反应；盐的水解；Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应；C和CO2、C和H2O(g)的反应。反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。化学反应过程究竟是吸热还是放热,与反应条件没有关系,因此不能根据反应条件来判断一个化学反应是放热还是吸热。(1)有些放热反应常温下就能进行,如酸碱中和反应。有些放热反应常温下不能进行,需要加热才能反应,如炭的燃烧反应。(2)有些吸热反应常温下就能进行,如氢氧化钡晶体与NH4Cl的反应。有些吸热反应常温下不能进行,需要加热才能反应,如碳酸钙的分解反应。(3)一些吸热反应不但反应开始时需要加热,反应发生过程中仍需不断加热才能使反应继续进行下去。（4）放热反应有的在反应开始时也需要加热,反应发生后会放出一定的热量,如果此热量足够大可使反应维持下去,则反应过程中不需要再加热。3反应热与键能：根据质量守恒定律和能量守恒定律，特定反应的反应热等于反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子化学键形成时所释放的总能量之差。即：H E（反应物分子化学键总键能） E（生成物分子化学键总键能） 二、热化学方程式1.概念：能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。2.意义：既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。热化学方程式不单表示了反应物和生成物的关系，而且表示了反应的热效应。3.书写：（1）要注明反应物和生成物的聚集状态，因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关。即：反应物的物质相同、状态不同、H 也不同。书写热化学方程式必须注明物质的聚集状态。气体用“g”,液体用“l”,固体用“s”,溶液用“aq”。热化学方程式中不用标“”和“”。（2）要注明反应热测定时的温度和压强(若为同素异形体，要注明名称)。因为H 的大小和测定的温度、压强有关。如不特别注明，即表示在101 kPa和25。（3）热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数，相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其H也同等倍数地改变。（4）H 的表示：H只能写在热化学方程式的右边,且中间留空格。在热化学方程式中H 的“”与“”一定要注明，“”代表吸热，“”代表放热。4.判断正误：看各物质的聚集状态是否正确；看H的“+”“-”是否正确；看反应热的单位是否为kJmol-1；看反应热数值与化学计量数是否相对应。5.比较：化学方程式热化学方程式化学计量数是整数，即表示微粒个数又表示该物质的物质的量既可以是整数，也可以使分数，只表示物质的物质的量状态不要求注明必须在化学式后注明的正负号、数值及单位无必须注明意义表明了化学反应中的物质变化不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化【当堂检测】1.化学反应A2B2=2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是()A该反应是吸热反应B断裂1 mol AA键和1 mol BB键能放出x kJ的能量C断裂2 mol AB键需要吸收y kJ的能量D2 mol AB的总能量高于1 mol A2和1 mol B2的总能量2. 下列关于H的说法正确的是()A在任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热BH0时反应放热，HE(HBr)298 kJmol1 B表中最稳定的共价键是HF键CH2(g)2H(g)H436 kJmol1DH2(g)F2(g)=2HF(g)H25 kJmol14.下列说法正确的是()A热化学方程式中，化学式前面的化学计量数既可表示微粒数，又可表示物质的量B热化学方程式中，如果没有注明温度和压强，则表示在标准状况下测得的数据C书写热化学方程式时，不仅要写明反应热的符号和数值，还要注明各物质的聚集状态D凡是化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应5.我国成功发射“天宫一号”飞行器的长征火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水(H2O2)。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知：0.4 mol液态肼与足量的液态双氧水反应放出256.0 kJ的热量。(1)该反应的热化学方程式为_。(2)16 g液态肼与液态双氧水反应生成气态水时放出的热量是_kJ。(3)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外还有一个很大的优点是_。答案与解析题号答案解析1C 由图知1 mol A2和1 mol B2的总能量大于2 mol AB的总能量，该反应为放热反应，A、D错误；化学键断裂时吸热，B错误；由图知2 mol AB键断裂吸收y kJ的能量，C正确2D 等压条件下反应中的物质的能量变化全部转化为热能时，化学反应的反应热等于反应的焓变；当H0时反应吸热，H生成液体放出的热量生成气体放出的热量;若是吸热反应,生成气体吸收的热量生成液体吸收的热量生成固体吸收的热量。2. 对于反应物和生成物都相同的反应考虑反应的化学计量数。若一反应的化学计量数是另一反应的化学计量数的n倍,则反应热亦为另一反应的反应热的n倍。3. 可逆反应中的H是指完全反应时的反应热,因此要考虑反应的程度,反应的程度越大,反应热的数值越大。4. 要注意H的“+”和“-”。在比较大小时,正负号具有数学意义。二、中和热的测定1. 中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。（1）稀溶液一般要求酸溶液中的，碱溶液中的。这是因浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。（2）在中学化学主要研究强酸与强碱反应的中和热。强酸与强碱的中和反应其实质是反应(即与酸、碱的种类无关)，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。通过许多次实验测定，反应生成1mol时，放出热量57.3kJ。其热化学方程式为：，因此下列中和反应的H相同，都为57.3kJ/mol。（3）有弱酸或弱碱参加的中和反应，其中和热的数值都小于57.3。这是因为反应时弱酸或弱碱发生电离需要吸收热量。例如，下列中和反应的H的数值都小于57.3。 （4）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。（5）中和热是以生成1mol为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数。2. 中和热的测定：项目内容实验关键小烧杯与大烧杯之间的碎泡沫塑料或碎纸条要填满，小烧杯杯口与大烧杯杯口要相平，大烧杯杯口的泡沫塑料或硬纸盖板要盖得严，盖板上的两孔正好使温度计和环形玻璃棒通过；要求倒入NaOH溶液要迅速，尽可能减少实验过程中热量的散失；NaOH溶液最好是新制，因久置的NaOH溶液可能变质导致测定中和热有误差；量取溶液的体积要准确；反应前的温度和反应后的最高温度的读数要准确注意事项温度计不要靠在容器壁上或插入容器底部；不可将温度计当搅拌棒使用;环形玻璃搅拌棒应上下移动；为保证盐酸被完全中和,碱的浓度稍大【当堂检测】1. 已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化曲线如图所示，判断下列叙述中正确的是()A每生成2 mol AB时吸收b kJ热量B该反应热H(ab) kJmol1C该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D断裂1 mol AA和1 mol BB键时放出a kJ能量2. 已知：H2(g)O2(g)=H2O(g)H1a kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2b kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3c kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H4d kJmol1。下列关系式中正确的是()Aacd0 C2ab03. 强酸与强碱的稀溶液反应的热化学方程式为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，向1 L 0.5 molL1的NaOH溶液中加入下列物质：稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应的热效应分别为H1、H2、H3，三者的关系正确的是()AH1H2H3 BH1H3H2 DH1H3H24. 依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)甲硅烷(SiH4)是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态水。已知室温下1 g甲硅烷自燃放出热量44.6 kJ，其热化学方程式是_。(2)13 g C2H2(g)完全燃烧生成CO2和H2O(l)时，放出659 kJ的热量，该反应的热化学方程式为_。(3)2.3 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成2.7 g水和2.24 L CO2(标准状况)，并放出68.35 kJ的热量，则该反应的热化学方程式为_。(4)已知拆开1 mol HH键，1 mol NH键，1 mol NN键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_。5. 已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol。回答有关中和反应的问题。(1)用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出_kJ热量。(2)如图装置中仪器A的名称_，作用是_ ；仪器B的名称_，作用是_；碎泡沫塑料的作用是_。(3)若通过实验测定中和热的H，其结果常常大于57.3 kJ/mol，其原因可能是_。(4)用相同浓度和体积的氨水(NH3H2O)代替NaOH溶液进行上述实验，测得中和热的数值会_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。答案与解析题号答案解析1B1 mol A2(g)与1 mol B2(g)反应生成2 mol AB(g)时吸收(ab)kJ热量，A错误、B正确；由图可知生成物的总能量高于反应物的总能量，C错误；断裂化学键时吸收能量，D错误2C3D因为稀醋酸是弱电解质，在电离时吸热；浓硫酸溶于水时放热。故中和时放出的热量Q(浓硫酸)Q(稀硝酸)Q(稀醋酸)，因放热反应中，H为负值，即HQ，故H1H3H24(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1427.2 kJ/mol(2)2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l) H2636 kJ/mol(3) C2H6O(l)3O2(g)=(4) 2CO2(g)3H2O(l) H1367 kJ/mol(4)N2(g)3H2(g)=2NH3(g) H92 kJmol1热化学方程式的书写应注明物质的聚集状态，注意H与化学计量数的关系及“”、“”号，注意计算和转换。其中(4)由H反应物断键吸收的总能量生成物成键放出的总能量及N23H2=2NH3得：H946 kJmol13436 kJmol16391 kJmol192 kJmol15(1)11.46(2)环形玻璃搅拌棒搅拌，使溶液充分混合温度计测量温度减少实验过程中的热量损失(3)实验中不可避免的有少量热量损失(4)偏小(1)根据中和热的含义：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol，所以0.1 mol Ba(OH)2稀溶液与足量稀硝酸反应时生成0.2 mol H2O(l)，故放出的热量为11. 46 kJ。(2)由实验装置知，A为环形玻璃搅拌棒，作用是搅拌，使溶液充分混合；B为温度计，作用是测量温度；碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。(3)在测定中和热的实验中，减少热量损失是实验的关键，而在实验中会不可避免的有少量热量损失，导致结果常常大于57.3 kJ/mol。(4)用氨水代替NaOH(aq)，会使测得的中和热数值偏小，因为氨水(NH3H2O)是弱电解质，电离时需吸收热量
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