2022高二化学学案11《化学反应的热效应》第一课时焓变反应热(人教版选修4).docx

第一章化学反响与能量第一节化学反响与能量的变化第1课时焓变反响热学习目标1.记住焓变的含义，能判断反响是放热还是吸热。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反响、放热反响、反响热等概念。3.能从微观角度，运用化学键的知识，解释化学反响过程中能量变化的原因。重点·难点重点：焓变、反响热的概念。难点：从化学键角度认识化学反响能量变化的原因。1焓变(1)焓变概念：焓(H)是与内能有关的物理量。在一定条件下，某一化学反响是吸热反响还是放热反响，由生成物与反响物的焓值差即焓变(H)决定。常用单位：kJ·mol1(或kJ/mol)。(2)焓变与反响热的关系恒压条件下，反响的热效应等于焓变。因此，我们常用H表示反响热。21molH2分子中的化学键断裂吸收436kJ的能量，1molCl2分子中的化学键断裂吸收243kJ的能量，2molHCl分子中的化学键形成释放862kJ的能量，那么H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反响放出的热量为183_kJ·mol1。3H的正、负和吸热、放热反响的关系(1)放热反响：反响完成时，生成物释放的总能量大于反响物吸收的总能量的反响。由于反响后放出热量(释放给环境)而使反响体系的能量降低，故H<0(填“<或“>)，即H为(填“或“)。(2)吸热反响：反响完成时，生成物释放的总能量小于反响物吸收的总能量的反响。由于反响时吸收环境能量而使反响体系的能量升高，故H>0(填“<或“>)，即H为(填“或“)。4化学反响中能量变化如以下列图所示：图1为放热反响，H1<0；图2为吸热反响，H2>0。5浓硫酸溶于水放出热量，是放热反响吗答案放热反响是放出热量的化学反响，而浓H2SO4溶于水是浓溶液的稀释过程，不是化学反响，故不属于放热反响。6以下反响属于放热反响的是()AAl与稀盐酸反响BCCO22COCKClO3受热分解DNaOH溶于水答案A一、放热反响与吸热反响的比较类型比较放热反响吸热反响定义释放热量的化学反响吸收热量的化学反响形成原因反响物具有的总能量大于生成物具有的总能量反响物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反响物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反响物分子断键时吸收的总能量表示方法H<0H>0图示常见的实例大多数化合反响；中和反响；金属与酸反响如：Mg2HCl=MgCl2H2 H<0燃烧反响铝热反响大多数分解反响；Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵反响：Ba(OH)2·8H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2OH>0；以C、CO为复原剂的氧化复原反响【典例1】H2(g)O2(g)=H2O(g)反响过程中能量变化如下列图，问：a、b、c分别代表什么意义该反响是放热反响还是吸热反响，H大于零还是小于零解析H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g)2H(g)和O2(g)O(g)过程中断开HH键和O=O键吸收的能量，故a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H(g)O(g)结合成H2O(g)中化学键所放出的能量，c代表断键吸收的能量与成键释放的能量之差；由图可知该反响中反响物总能量大于生成物总能量，故该反响为放热反响，H<0。答案a代表旧键断裂吸收的能量，b代表新键形成释放的能量，c代表反响热；该反响为放热反响，H<0。【变式训练1】以下说法正确的选项是()A需要加热才能发生的反响一定是吸热反响B化学反响中的能量变化都表现为热量变化C任何放热反响在常温下一定能发生D反响物和生成物所具有的总能量决定了反响是放热还是吸热答案D解析化学反响的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、转化为电能、转化为光能等。反响是放热还是吸热主要取决于反响物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反响和吸热反响都是在一定条件下发生，反响开始需要加热的反响可能是吸热反响，也可能为放热反响。【变式训练2】由右图分析，有关表达正确的选项是()AABC和BCA两个反响吸收或放出的能量不等BABC是放热反响CA具有的能量高于B和C具有的能量总和DABC是吸热反响，那么BCA必然是放热反响答案D解析此题考查化学反响中的能量变化，由图可知，BC的能量高于A的能量，那么反响BCA一定是放热反响；反之，ABC那么是吸热反响。根据能量守恒定律，两反响的反响热在数值上相等，符号相反。二、H的计算方法从不同角度解释反响热，其计算方式也不同，H可表示为：(1)H反响物中化学键断裂吸收的能量之和生成物中化学键形成放出的能量之和。(2)H生成物总能量反响物总能量。【典例2】：1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量以下表达正确的选项是()A氢气和氯气反响生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)B氢气和氯气反响生成2mol氯化氢气体，反响的H183kJ·mol1C氢气和氯气反响生成2mol氯化氢气体，反响的H183kJ·mol1D氢气和氯气反响生成1mol氯化氢气体，反响的H183kJ·mol1解析因为H反响物中化学键断裂吸收的能量之和生成物中化学键形成释放的能量之和。根据反响方程式：H2Cl2=2HCl可知，该反响的H(436243431×2)kJ·mol1183kJ·mol1，故C正确。答案C【变式训练3】石墨和金刚石都是碳元素的单质，石墨在一定条件下可转化为金刚石。12 g石墨完全转化成金刚石时，要吸收EkJ的能量，以下说法正确的选项是()石墨不如金刚石稳定金刚石不如石墨稳定等质量的石墨与金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多ABCD答案B【变式训练4】白磷与氧可发生如下反响：P45O2=P4O10。断裂以下化学键需要吸收的能量分别为：PPakJ·mol1、PObkJ·mol1、P=OckJ·mol1、O=OdkJ·mol1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反响的H，其中正确的选项是()A(6a5d4c12b) kJ·mol1B(4c12b6a5d) kJ·mol1C(4c12b4a5d) kJ·mol1D(4a5d4c12b) kJ·mol1解析因为H等于反响物化学键断裂吸收的能量总和减去生成物化学键形成释放的能量总和，即HE反响物E生成物，根据反响方程式P45O2=P4O10和模型图分析可知，该反响的反响热H(6a5d4c12b)kJ·mol1，A正确。答案A1以下反响既属于氧化复原反响，又属于吸热反响的是()A铝片和稀盐酸反响BBa(OH)2·8H2O与NH4Cl的反响C灼热的碳与二氧化碳的反响D甲烷在氧气中的燃烧答案C解析注意知识的积累，记住常见的吸热反响。B、C属于吸热反响，再从化合价变化角度来分析，知答案为C。2氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反响过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ，以下关系式正确的选项是()AQ1Q2>Q3BQ1Q2>2Q3CQ1Q2<Q3DQ1Q2<2Q3答案D解析燃烧为放热反响，即生成物的键能之和大于反响物的键能之和。3以下反响中，生成物的总能量大于反响物的总能量的是()A氢气在氧气中燃烧B铁丝在氧气中燃烧C硫在氧气中燃烧D焦炭在高温下与水蒸气反响答案D解析A、B、C三项均为放热反响，说明它们的反响物的总能量大于生成物的总能量，多余的能量以热能的形式放出；而D项为吸热反响，正好相反，故D项正确。4以下变化一定为放热的化学反响的是()AH2O(g)=H2O(l)放出44kJ热量BH>0的化学反响C形成化学键时共放出能量862kJ的化学反响D能量变化如下列图的化学反响答案D解析化学反响放热还是吸热，取决于H(生成物)与H(反响物)的相对大小。假设H(生成物)>H(反响物)，那么反响吸热，反之放热。A项H2O(g)=H2O(l)为物理变化；B项H>0，即H(生成物)>H(反响物)，反响吸收热量；C项无法确定反响放热还是吸热；D项，由图可知H(生成物)<H(反响物)，反响放热。5关于化学反响的本质的说法正确的选项是()A化学反响都有新物质生成B化学反响都有能量变化C化学反响是旧键断裂新键形成的过程D化学反响的发生都需要在一定条件下答案C解析化学反响的本质是旧键断裂，新键形成。在这个过程中，原子重新组合生成新物质，同时伴随着能量的变化。6以下说法正确的选项是()A反响热就是反响中放出的能量B在101kPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热C由C(石墨)C(金刚石)H1.9kJ·mol1可知，金刚石比石墨稳定D等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多答案D解析反响过程中所放出或吸收的热量都是反响热，因此A错；在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量叫做该物质的燃烧热，B选项未指明碳完全燃烧生成二氧化碳，是错误的；由C(石墨)C(金刚石)H1.9kJ·mol1可知，金刚石能量高，不稳定；因为硫固体变为硫蒸气要吸热，所以等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出的热量多是正确的(相同条件下，同一物质在气态时具有的能量最多，液态时次之，固态时最少，反响放出的热量等于反响物所具有的能量减去生成物所具有的能量，因为生成物是一样的，所以等量的硫蒸气燃烧时放出的热量比硫固体放出的多)。7以下反响中，生成物的总焓大于反响物总焓的是()A锌与稀硫酸反响制氢气B铁丝在氯气中燃烧C氧化钙与水反响D碳酸氢铵分解答案D解析A、B、C均为放热反响，说明它们的反响物的总焓大于生成物的总焓，多余的能量以热量的形式放出。而D为吸热反响，正好相反，故D正确。8以下说法中正确的选项是()A焓变是指1mol物质参加反响时的能量变化B反响放热时，H>0；反响吸热时，H<0C在一个确定的化学反响关系中，反响物的总焓与生成物的总焓一定不同D在一个确定的化学反响关系中，反响物的总焓总是高于生成物的总焓答案C9科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如下列图)，与白磷分子相似。断裂1molNN键吸收193kJ热量，断裂1molNN键吸收941kJ热量，那么()AN4的熔点比P4高B1molN4气体转化为N2时要吸收724kJ能量CN4是N2的同系物D1molN4气体转化为N2时要放出724kJ能量答案D解析N4与白磷(P4)结构相似，均为分子晶体，由于N4相对分子质量小于P4，故其分子间作用力弱于P4，其熔点低于P4，A错；N4与N2互为同素异形体，而不是同系物，那么C错；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个NN键，根据N4(g)=2N2(g)H，有H6×193kJ·mol12×941kJ·mol1724kJ·mol1，故B项错误，D项正确。10某学习小组设计以下实验，探究化学反响中的热效应，把试管放入盛有25的饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管往其中滴加5mL盐酸。试答复以下问题：(1) 实验中观察到的现象是(2) _。(3) 产生上述现象的原因是(4) _。(3)写出有关反响的离子方程式_。(4)由实验推知，MgCl2和H2的总能量_(填“大于、“小于或“等于)镁片和盐酸的总能量。(5)如果将此题中“25的饱和石灰水换成“20碳酸饮料进行实验探究，实验中观察到的另一现象是_，其原因是_。答案(1)试管中镁片逐渐溶解，并有气体产生，烧杯中石灰水变浑浊(2)镁与稀盐酸的反响是放热反响，该反响放出的热量使石灰水温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，故变浑浊(3)Mg2H=Mg2H2(4)小于(5)烧杯中液体放出气泡且速率逐渐加快气体的溶解度随着温度的升高而减小。解析镁与盐酸的反响是放热反响，镁与盐酸反响放出的热量使石灰水的温度升高，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小。气体的溶解度也随温度的升高而减小。11在一定条件下，A和B反响可生成C和D，其能量变化如下：(反响前)(反响后)(1)以下有关反响AB=CD的说法正确的选项是_。A反响前后原子的种类和数目一定不变B该反响假设有热量变化，那么一定是氧化复原反响C假设该反响为放热反响，那么不需加热反响就一定能自发进行D反响物的总质量与生成物的总质量一定相等，且遵循能量守恒(2)假设E1<E2，那么生成物的总能量_(填“>、“<或“)反响物的总能量，为_(填“吸热或“放热)反响。答案(1)A、D(2)>吸热121 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且氧气中1molO=O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molHO键形成时放出热量463kJ，那么氢气中1molHH键断裂时吸收热量是多少答案436kJ解析因为1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，所以1molH2与molO2完全燃烧生成1mol水蒸气时放出热量242kJ。而化学反响中之所以存在能量的变化是因为在化学反响过程中存在旧键的断裂与新键的形成，其中旧键的断裂需要吸收能量而新键的形成需要放出能量。发生上述反响H2(g)O2(g)=H2O(g)H242kJ·mol1时所发生键的变化为断裂1molHH键和molO=O键、形成2molOH键，因此在此反响过程中断裂旧键需要吸收的能量为×496kJEHH，形成新键释放的能量为2×463kJ926kJ，此反响为放热反响，所以有926kJ×496kJEHH242kJ，解得EHH436kJ。13在研究化学反响中的能量变化时我们通常做如下列图的实验：在一个小烧杯里，参加约20 g已研磨成粉末的氢氧化钡晶体Ba(OH)2·8H2O，将小烧杯放在事先已滴有34滴水的玻璃片(或三合板)上，然后再参加约10 gNH4Cl晶体，并立即用玻璃棒迅速搅拌。试答复以下问题：(1)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是什么(2)如果实验中没有看到“结冰现象，可能的原因是什么(答复出三个以上的原因)(3)如果没有看到“结冰现象，我们还可以采取哪些方式来说明该反响吸热(答复出两种方案)(4)实验中即使不“结冰，将烧杯提起的时候，发现烧杯与玻璃片也“黏在一起了，原因是什么试用简单的方法说明烧杯与玻璃片之间是因“结冰而黏在一起的。答案(1)使反响物混合而迅速充分地反响，并使温度迅速下降。(2)药品用量太少；Ba(OH)2·8H2O未研成粉末，反响太慢；没有立即迅速搅拌；环境温度太高；玻璃片上滴加的水太多。(3)用皮肤感觉很凉；用温度计来检测，发现温度下降。(4)由于水排开了烧杯底部和玻璃片之间的空气，在大气压的作用下，烧杯与玻璃片“黏在一起了。将“黏在一起的烧杯和玻璃片提起，从侧面轻推玻璃片，假设烧杯和玻璃片能发生相对滑动，那么说明烧杯和玻璃片是“被水黏在一起的，假设不能发生相对滑动那么是被冰所黏。解析Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反响是吸热反响，二者充分反响后，温度会明显降低。为证明这一反响是吸热反响，可在烧杯和玻璃片之间滴入少量水，通过二者反响使周围的温度降低，烧杯与玻璃片之间的水结成冰，从而烧杯与玻璃片黏在一起。但实验时要注意以下几点：药品用量不能太少；反响要用玻璃棒充分迅速搅拌，使反响快速进行；玻璃片上的水不能太多，否那么不易结冰。14下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：物质Cl2Br2I2H2HClHIHBr键能/kJ·mol1243193151436431298366根据上述数据答复(1)(4)题。(1)以下物质本身具有的能量最低的是()AH2BCl2 CBr2DI2(2)以下氢化物本身具有的能量最低的是()AHClBHBrCHIDHF(3)X2H2=2HX(X代表Cl、Br、I)的反响是_反响。(填“吸热或“放热)(4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反响，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是_。答案(1)A(2)A(3)放热(4)Cl2解析(1)破坏物质中的化学键消耗能量越多，说明原物质越稳定，本身能量越少，由表知H2应具有最低能量。(2)物质越不活泼，与H2形成氢化物越不稳定，本身能量越高，应选A。(3)由表可知，反响物X2H2的能量都小于氢化物2倍的能量，故均为放热反响。(4)由表可知，反响物Cl2H2所具有的能量，与2倍HCl的能量相差最大，故放热最多，因化学反响的本质是旧键断裂吸热，新键形成放热。