2019-2020年苏教版高中化学选修4《化学反应中的热效应》（第1课时）学案.doc

2019-2020年苏教版高中化学选修4化学反应中的热效应（第1课时）学案第1课时化学反应的焓变学习目标1.了解反应热和焓变的含义，知道吸热反应和放热反应的概念。2.理解化学反应过程中能量变化的原因。3.知道热化学方程式的概念，能通过比较的方法理解热化学方程式与化学方程式的区别。4.能正确书写热化学方程式并利用其进行简单计算。重点难点1.热化学方程式的书写及简单计算。2.反应过程中能量变化的原因。1反应热(1)定义：化学上规定，当化学反应的反应物与生成物的温度相同时，反应所吸收或释放的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热。(2)浓H2SO4稀释时放出的热是否为反应热？答案只有在化学反应过程中放出或吸收的热量才通常叫做反应热；而物理变化中的能量变化不是反应热，如NH4NO3溶于水的吸热、浓H2SO4的稀释放热等过程中所涉及的热量都不是反应热。2焓变在恒温和恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变。符号用H表示，单位一般用 kJmol1。3放热反应和吸热反应(1)生成物释放的总能量与反应物吸收的总能量的相对大小决定化学反应是吸热反应还是放热反应。当H0时，为放热反应，反应体系能量降低。当H0时，为吸热反应，反应体系能量升高。(2)下列反应中，属于吸热反应的是，属于放热反应的是。燃烧反应铝热反应氯化铵与消石灰的反应金属与酸反应CH2O(g)COH24热化学方程式(1)概念及表示意义能表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫做热化学方程式。热化学方程式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。H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.5 kJmol1，表示在25、101kPa，1 mol H2与 mol O2完全反应生成1 mol液态水时放出的热量是285.8 kJ。(2)书写热化学方程式各物质前的化学计量数只表示物质的量，不表示分子数，因此，它可以是整数，也可以是小数或分数。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其H不同。即使化学计量数相同，当反应物、生成物的状态不同时，H也不同。(3)写出下列反应的热化学方程式：(1)1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 366.8 kJ热量：_。(2)1 mol C(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量：_。(3)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kJ的热量：_。答案(1)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H1 366.8 kJmol1(2)C(石墨，s)H2O(g)=CO(g)H2(g) H131.3 kJmol1(3)4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g) H906.8 kJmol1或NH3(g)O2(g)=NO(g)H2O(g) H226.7 kJmol1解析(1)C2H5OH燃烧的化学方程式为C2H5OH3O22CO23H2O，那么，相应的热化学方程式为C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.8 kJmol1。(2)1 mol C(石墨)完全反应吸收131.3 kJ热量，则相应的热化学方程式为C(石墨，s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJmol1。(3)1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol，则4 mol NH3发生反应放出的热量为22.67 kJ40906.8 kJ，1 mol NH3完全反应放出的热量为226.7 kJ。那么相应的热化学方程式为4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H906.8 kJmol1或NH3(g)O2(g)=NO(g)H2O(g)H226.7 kJmol1。一、化学反应过程中能量变化的原因1物质的总能量与反应热的关系类型比较放热反应吸热反应关系反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量表示方法H0图示实例H2(g)Cl2(g)= 2HCl(g)H183 kJmol1C(s)H2O(g)= CO(g)H2(g) H131.3 kJmol12.化学键与反应热的关系化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因(如图)。吸收能量E1反应物生成物放出能量E2E1E2反应吸收能量H0E1E2反应放出能量H生成物的化学键形成时放出的能量总和，反应吸热。反应物的化学键断裂吸收的能量总和0，反应吸热时，H0时，物质的总能量增加，反应吸热；H0时，物质的总能量减少，反应放热，B项错误；在反应中若物质所具有的总能量减少，反应就放热，反之就吸热，因此D项正确。答案D二、热化学方程式1热化学方程式与普通化学方程式的区别普通化学方程式热化学方程式化学计量数整数，既表示微粒个数又表示微粒的物质的量可以是整数也可以是分数，只表示微粒的物质的量物质状态不要求注明必须在物质或微粒之后注明H符号及单位无必须注明意义表明了化学反应中物质的变化不仅表明了化学反应中物质的变化，而且表明了化学反应中能量的变化2.下列热化学方程式书写正确的是；错误的是，错误的原因是中未注明物质状态，中单位不对，应为kJmol1，中应标上“”，即H393.5_kJmol1。 H196.6 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJC(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol1H2O(l)=H2(g)O2(g) H285.8 kJmol1总结与普通化学方程式相比，书写热化学方程式时除遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下五点：(1)注意标明物质的聚集状态方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s)，不用标“”或“”，水溶液用aq表示。(2)注意注明必要的反应条件焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须在H后指明反应的温度和压强(298 K、101 kPa时，可不注明)。(3)注意明确系数的含义系数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数，因此热化学方程式中系数也可以是分数。(4)注意H的单位及符号H的单位是Jmol1或kJmol1，H只能写在化学方程式的右边，表示正向反应的焓变。H0，则表示为吸热反应。(5)注意同一反应中系数与H数值的对应关系化学方程式中各物质的系数加倍，则H的数值也加倍；若反应逆向进行，则H改变符号，但绝对值不变。【典例导悟2】298 K、101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJmol1，辛烷的燃烧热为5 518 kJmol1。下列热化学方程式书写正确的是()A2H(aq)SO(aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H57.3 kJmol1BKOH(aq)H2SO4(aq)=K2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1CC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g) H5 518 kJmol1D2C8H18(g)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l) H5 518 kJmol1解析H2SO4与Ba(OH)2溶液反应，不仅生成了H2O还有BaSO4生成，因此A项放出的热量比57.3 kJ2还多，A项错误；辛烷的燃烧热是指1 mol辛烷完全燃烧生成CO2气体和液态水时放出的热量是5 518 kJ，C、D项均错误。答案B1下列说法正确的是()A化学反应中的能量变化，都表现为热量的变化B需要加热才能发生的化学反应，一定是吸热反应C放热反应在常温下一定很容易发生D反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的大小答案D解析放热和吸热是化学反应中能量表现的主要形式，它取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小，但吸热和放热不是化学反应中能量变化的惟一形式。反应开始需要加热，该反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，吸热反应和放热反应在一定条件下都能发生，但特定情况下也可能都不发生。2下列反应中既是氧化还原反应，又是吸热反应的是()A铝与稀盐酸反应B灼热的炭与二氧化碳反应C甲烷在空气中燃烧DBa(OH)28H2O与NH4Cl反应答案B解析A为放热反应；B为吸热反应且发生氧化还原反应；C为放热反应；D为吸热反应但不是氧化还原反应。3沼气是一种能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是()A2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l) H890 kJmol1BCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJmol1CCH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890 kJmol1D.CH4(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l) H890 kJmol1答案C解析0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出445 kJ热量，即1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时，放出890 kJ热量。根据书写热化学方程式的规定，要注明物质的聚集状态，标出反应的热效应，只有C项正确。4下列说法或表示方法正确的是()A等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多B在稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3 kJC由C(石墨)=C(金刚石)H1.90 kJmol1可知，金刚石比石墨稳定D在101 kPa时，2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ热量，则H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H285.8 kJmol1答案B解析由于硫固体变成硫蒸气需要吸热，故等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量少，A错；浓硫酸稀释时放热，B正确；由C(石墨)=C(金刚石)H1.90 kJmol1，由吸热反应可知，金刚石能量比石墨高，所以，石墨比金刚石稳定，C错；根据燃烧热定义可知D错。5已知299 K时，合成氨反应N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.0 kJmol1，将此温度下的1 mol N2和3 mol H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应。测得反应放出的热量为(假定测量过程中没有能量损失)()A一定小于92.0 kJ B一定大于92.0 kJC一定等于92.0 kJ D无法确定答案A解析反应热是指反应完全进行时放出或吸收的热量。1 mol N2和3 mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在时进行的反应为可逆反应，是不能进行到底的，因此反应放出的热量一定小于92.0 kJ。6关于热化学方程式：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1的叙述正确的是()A一分子H2和Cl2反应，放出热量184.6 kJB1 mol H2和Cl2完全反应生成2 mol HCl放出的热量为184.6 kJC在298 K、101 kPa时，1 mol气态H2和1 mol气态Cl2完全反应生成2 mol HCl气体，放出的热量为184.6 kJD在298 K、101 kPa时，1 mol气态H2和1 mol气态Cl2完全反应生成2 mol HCl气体，吸收的热量为184.6 kJ答案C解析 7由右图分析，有关叙述正确的是()AABC和BCA两个反应吸收或放出的能量不等BABC是放热反应CA具有的能量高于B和C具有的能量总和DABC是吸热反应，则BCA必然是放热反应答案D解析本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，BC的能量高于A的能量，则反应BCA一定是放热反应；反之，ABC则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。8已知在相同状况下，要使同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。下列说法正确的是()A电解熔融的Al2O3可以制得金属铝和氧气，该反应是一个放出热量的反应B水分解产生氢气和氧气时放出热量C相同状况下，反应2SO2O2=2SO3是一个放热反应，则反应2SO3=2SO2O2是一个吸热反应D氯化氢分解成氢气和氯气时放出热量答案C解析由题意可以推测，如果一个反应过程放出热量，那么使该反应向反方向进行则需要吸收热量，所以C正确；另外氢气和氧气反应、氢气和氯气反应、铝和氧气反应都是放出热量的反应，与它们相 反的反应：水、Al2O3和氯化氢的分解都应该是吸收热量的反应，A、B、D错误。9“西气东输”是西部开发的重点工程，这里的气是指天然气，其主要成分是甲烷。工业上将碳与水在高温下反应制得水煤气，水煤气的主要成分是CO和H2，两者的体积比约为11。已知1 mol CO气体完全燃烧生成CO2气体放出283 kJ热量；1 mol H2完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量；1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出 890 kJ 热量。(1) 写出H2完全燃烧生成液态水的热化学方程式：_；若1 mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出的热量_890 kJ(填“”、“”或“”)。(2)忽略水煤气中其他成分，相同状况下若得到相等的热量，所需水煤气与甲烷的体积比约为_；燃烧生成的CO2的质量比约为_。答案(1)2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H572 kJmol10HCO(aq)H(aq)=H2O(l)CO2(g) H20NaHCO3(s)H(aq)=Na(aq)H2O(l)CO2(g)H30NaHCO3溶解是吸热过程，HCO(aq)和H(aq)的反应是吸热反应，NaHCO3(s)和盐酸反应的反应热近似等于H1和H2之和(因为还需加上NaHCO3的饱和溶液稀释成无限稀溶液所吸收的热量)，降温更明显；Na2CO3(s)=2Na(aq)CO(aq) H40CO(aq)2H(aq)=H2O(l)CO2(g) H50Na2CO3(s)2H(aq)=2Na(aq)H2O(l)CO2(g)H60Na2CO3的溶解是放热过程，CO(aq)和H(aq)的反应是放热反应，Na2CO3(s)和盐酸反应的反应热近似等于H4和H5之和(因为还需加上Na2CO3的饱和溶液稀释成无限稀溶液所吸收的热量)，升温更明显。由于NaHCO3固体溶解过程吸收的热量(H1)小于NaHCO3固体与盐酸反应吸收的热量(H3)，即H10，所以说明盐酸与NaHCO3溶液反应为吸热反应。同理Na2CO3溶液和盐酸的反应是放热反应。