1、第一章 化学反应中的能量变化第1节 化学反应的热效应【学习目标】1、理解反应热和焓的含义。2、理解测量反应热的实验原理。3、掌握热化学方程式的书写和焓变的计算【教学策略】授课时数：1课时教学重点：反应热、焓变、热化学方程式。教学难点：热化学方程式的书写和焓变的计算。【知识梳理】 1、反应热：概念： 符号： 2、理论计算反应的反应热：化学反应的实质：旧键 和新键 ，前者 热量，后者 热量。故一个反应是吸热反应还是放热反应，就取决于断键吸收的热量多，还是形成新键放出的热量多。需要用这些键的键能计算，以H2与Cl2反应生成HCl为例分析。分析：已知HH、ClCl、HCl键的键能分别为436kJ/mo
2、l、243kJ/mol、431kJ/mol，反应方程式为：H2Cl22HCl。由反应知每1molH2、1molCl2反应生成2molHCl。1molH2、1molCl2的化学键断裂时吸收的总能量为：Q吸1mol436kJ/mol1mol243kJ/mol679kJ。生成2molHCl放出的热量为：Q放2mol431kJ/mol862kJ。可知，放出的热量大于吸收的热量。该反应为放热反应，共放出热量：862kJ679kJ183kJ。 3、测反应的反应热：用量热计进行测定，如下图为简易量热计示意图，测定方法是：反应物溶液加入量热计内筒并迅速混合、搅拌，测量反应前后溶液温度的变化值，利用公式：Qc(
3、T2T1)计算，式中c为体系的热容。 热容：当物质吸收热量使温度每升高1K 所吸收的热量称为该物质的热容，用符号c表示，单位是JK-1。单位质量的物质的热容称为比热容，简称比热，单位是JK-1g-1。常温下，液态水的比热为4.18JK-1g-1，该数据可代入上式用于计算。 实验探究：测定中和反应的反应热：(1)量热计内筒中加入100mL、1.0mol/L的盐酸，记录初始温度T1。(2)取100mL、1.1mol/L的NaOH 溶液，温度与T1相同(NaOH 的浓度稍大些，是为了保证酸完全反应)。(3)碱溶液迅速倒入量热计的内筒中，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度T2。(4)计算反应热：Qc(T
4、2T1)。此处，可假设溶液的比热等于水的比热，用同样方法分别测定KOH溶液与盐酸、NaOH溶液与硝酸反应的反应热。发现这三个反应的反应热相同。因为三者都是强酸与强碱的反应。反应实质都为： HOHH2O，故反应热相同。 二、化学反应的焓变：1、焓与焓变(1)焓： (2)焓变： 符号及单位 解释数学表达式为QPH(QP表示在压强不变的条件下化学反应的反应热)成立条件： QPH（生成物）H（反应物）=H可见，焓变H能表示反应热，用H表示反应的吸热或放热。H0，反应产物的焓 反应物的焓，反应 热量，为 反应。H0，反应产物的焓 反应物的焓，反应 热量，为 反应。H、Q都可以表示吸热反应、放热反应，二者
5、表示角度不同，结果一致。2、热化学方程式：(1)概念： 含义： (2)热化学方程式的书写要注明反应的温度和压强，若反应是在298K和1.013105Pa条件下进行，可不予注明。要注明反应物和生成物的聚集状态或晶型。常用s、l、g分别表示固体、液体、气体。H与方程式计量系数有关，注意方程式中的化学计量系数与对应H不要弄错，计量系数以“mol”为单位，可以是小数或分数。若反应逆向进行，H改变符号，绝对值不变。在所写化学反应计量方程式后写下H的数值和单位，方程式与H应用分号隔开。当H为“”或H0时，为放热反应，当H为“”或H0时，为吸热反应。 三、反应焓变的计算。1、盖斯定律： 2、计算化学反应的焓
6、变盖斯定律表明反应的热效应与途径无关，可以利用该定律分析热效应。如：H2(g)O2(g)H2O(l)；H=285.5kJ/mol该反应可看成如下过程： 反应分步进行的热效应如下：1、H2(g)2H(g)；H1431.8kJ/mol2、O2(g)O(g)；H2244.3kJ/mol3、2H(g)O(g)H2O(g)；H3917.9kJ/mol4、H2O(g)H2O(l)；H444.0kJ/mol这4个反应合并出总反应为：H2(g)O2(g)H2O(l)；H431.8kJ/mol(244.3kJ/mol)(917.9kJ/mol)(44.0kJ/mol)285.8kJ/mol上述过程验证了盖斯定律
7、，同时运用盖斯定律，可任意计算一个反应的反应热。【典例解析】例1、下列说法正确的是( )A、需要加热才能发生的反应一定是吸热反应。B、任何放热反应在常温条件下一定能发生反应。C、反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热。D、吸热反应在一定条件下(如高温、加热等)也能发生反应。解析：本题考查学生对吸热反应和放热反应的基本概念的掌握情况。认为需加热的反应一定是吸热反应是错误的，事实上，若反应需持续不断地加热，则反应一定是吸热，如CCO22CO是吸热反应。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生
8、成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。答案：CD 。 例2、 试利用298K时，下述反应焓变的实验数据，计算在此温度下C(S，石墨)O2(g)CO(g)的反应焓变。C(S，石墨)O2(g)CO2(g)；H1393.5kJ/molCO(g)O2(g)CO2(g)；H2283.0kJ/mol解：把题中的两个反应相减：C(S，石墨)O2(g)CO2(g)；H1393.5kJ/molCO(g)O2(g)CO2(g)；H2283.0kJ/mol总反应为：C(S，石墨)O2(g)CO(g)；H3 由盖斯定律知，总反应H3H1H2393.5kJ/mol（283.0kJ/mol
9、）110.5kJ/mol答：298K时，C(S，石墨)O2(g)CO(g)的反应焓变为110.5kJ/mol盖斯定律是指分步反应与总反应的关系，上述例题中要体现出反应总和，可把第二个反应改写为：CO2(g)CO(g)O2(g)；HH2283.0kJ/mol。这种改写在题目中经常用到，反应改为逆反应，则焓变的符号也正好相反，但绝对值不能发生变化。结论：若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变为这几个化学反应焓变的代数和。例3、下列热化学方程式书写正确的是（）A、2SO2O2SO3；H196.6kJ/mol-1 B、H2(g)O2(g)H2O(1)；H241.8kJmol
10、-1 C、H2(g) O2(g)H2O(g)；H 285.8kJmol-1 D、2H2(g)O2(g)2H2O(1)；H571.6kJmol-1 E、C(s)O2(g)CO2(g)；H393.5kJmol -1 解析：要明确热化学方程式的书写规则，物质的状态变化伴随着热效应，H2和O2反应生成气态水比生成液态水放出的热量少。书写热化学方程式必须注意以下几点： 要注明反应热与生成物各物质的状态，A错； 吸热反应H0，体系能量升高；放热反应，H0，生成物的总量小于反应物的总能量，E错。氢气和氧气反应生成气态水比生成液态水放出的热量少，因为有部分热量用于水的气化，所以B、C都错。答案：D。 【随堂演
11、练】1、反应C(石墨) C(金刚石)是吸热反应，由此可知( )A、石墨比金刚石稳定。 B、石墨比金刚石不稳定。C、石墨和金刚石可以相互转化。 D、石墨和金刚石不可以相互转化。2、今有如下三个热化学方程式：H2(g)O2(g)H2O(g)；HakJ/molH2(g)O2(g)H2O(1)；HbkJ/mol2H2(g)O2(g)2H2O(1)；HckJ/mol关于它们的下列表述正确的是( )A、它们都是吸热反应。B、a，b和c均为正值。C、ab D、2bc3、已知反应XYMN为放热反应，该反应的下列说法正确的是( )A、X的能量一定高于M。B、Y的能量一定高于N。C、X和Y的总能量一定高于M和N的
12、总能量。D、因该反应为放热反应，所以一定不必加热就可以发生。4、已知在25，101kPa下，1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是( )A、C8H18(1)O2(g)8CO2(g)9H2O(g)H48.40kJmol-1B、C8H18(1)O2(g)8CO2(g)9H2O(1)H5518kJmol-1C、C8H18(1)O2(g)8CO2(g)9H2O(1)H5518kJmol-1 D、C8H18(1)O2(g)8CO2(g)9H2O(1)H48.40kJmol-1 5、在同温同压下，下列各组热化学方程式中，ab(a0，0)的
13、是（）A、S(s)O2(g)SO2(g)；HakJ/molS(g)O2(g)SO2(g)；Hb kJ/molB、2H2(g)O2(g)2H2O(1)；HakJ/mol2H2(g)O2(g)2H2O(g)；HbkJ/molC、H2(g)Cl2(g) 2HCl(g)；HakJ/molH2(g)Cl2(g)HCl(g)；HbkJ/molD、C(s)O2(g)CO2(g)；HakJ/molC(s)O2(g)CO(g)；H bkJ/mol6、已知方程式 2H2(g)O2(g)2H2O(1)；H1571.6kJmol-1，则关于方程式2H2O(1)2H2(g)O2(g)；H2？的说法中正确的是( )A、方
14、程式中化学计量数表示分子数。B、该反应H2大于零。C、该反应H2571.6kJmol-1。D、该反应可表示36g水分解时的热效应。【能力提升】7、甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25molCH4完全燃烧生成液态水时放出222.5kJ热量，则下列方程式正确的是( )A、2CH4(g)4O2(g)2CO2(g)4H2O(1)H890kJmol-1 B、CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(1)H890kJmol-1 C、CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(1)H890kJmol-1 D、CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(g)H890kJmol-1 8、已知：2H2(g
15、)O2(g)2H2O(1)H571.6kJmol-1 CO(g)O2(g)CO2(g)H282.8kJmol-1 现有CO、H2和CO2组成的混合气体67.2L(标准状况)经完全燃烧后放出的总热量为710.0kJ。并生成18g液态水。则燃烧前混合气体中CO的体积分数为( )A、80%B、50%C、60%D、20%9、下列各组热化学方程式中，化学反应的H前者大于后者的是( )C(s)O2(g)=CO2(g)；H1 C(s)O2(g)=CO(g)；H2S(s)O2(g)=SO2(g)；H3 S(g)O2(g)=SO2(g)；H4H2(g)O2(g)=H2O(l)；H5 2H2(g)O2(g)=2H
16、2O(l)；H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)；H7 CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s)；H8A B C D10、我国发射的“神舟五号”载人飞船的燃料是铝粉与高氯酸铵的混合物。点燃时，铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应2NH4ClO4=N2+4H2O+Cl2+O2；H0。关于该反应叙述不正确的是 （ ） A该反应属于分解反应、氧化还原反应、放热反应B该反应瞬间能产生大量高温气体，推动飞船飞行C从能量变化上看，该反应是化学能转变为热能和动能D反应中NH4ClO4只起到氧化剂的作用11、50mL0.50molL-1盐酸与50mL0.55molL-1NaOH溶液在图所示的装置中进行
17、中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热，回答下列问题：(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是。(2)烧杯间填满碎纸条的作用是。(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(4)实验中改用 60mL0.50molL-1盐酸跟50mL0.55molL-1NaOH 溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量(填“相等”或“不相等”) ，所求中和热(填“相等”或“不相等”)，简述理由。(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会；用50mL0.50mol L-1NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值
18、会。(均填“偏大”、“偏小”或“无影响”) 12、. 2003年10月17日晨6时许，载着航天英雄杨利伟的“神舟”五号飞船在内蒙古大草原成功着陆，我国首次载人航天飞行取得圆满成功。发射“神舟”飞船的长征2号火箭用了肼（N2H4）作燃料，N2H4与NH3有相似的化学性质。（1）写出肼与盐酸反应的离子方程式 。（2）用拉席希法制备肼，是将NaClO和NH3按物质的量之比1：2反应生成肼，试写出该反应的化学方程式 。该反应中 氧化产物是 。（3）发射火箭时肼（N2H4）为燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知4gN2H4（g）在上述反应中放出71kJ的热量，写出热化学方程式 。（4）
19、为使宇航员有良好的生存环境，宇宙飞船中装有盛Na2O2颗粒的供氧装置，如用KO2（超氧化钾）代替Na2O2，能达到同样的目的。写出KO2与CO2反应的方程式 。若仅从飞船携带物品宜轻便考虑，这两种物质中哪种更好，请用计算结果加以说明： 。【参考答案】 第一节1、A，C；2、D；3、C；4、B；5、A；6、B；7、C；8、B；9、C10、 D 11、(1)环形玻璃搅拌棒。(2)减少实验过程中热量损失。(3)偏小。(4)不相等；相等； 因为酸、碱发生中和反应放出的热量与酸、碱的用量有关，而中和热是指酸跟碱发生中和反应生成 lmolH2O所放出的热量，与酸、碱的用量无关。(5)偏小，偏小。12、（1）N2H4+H+=N2H5+（或N2H4+2H+=N2H62+）（2）NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O N2H4（3）2N2H4（g）+2NO2（g）=3N2（g）+4H2O（g）;H=1136KJ/mol（4）4KO2+2CO2=2K2CO3+3O2 因为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2所以生成1mol O2消耗m（Na2O2）为156g，而消耗m（KO2）为9467g又因为相同量的CO2 与KO2产生的O2也多些，所以用KO2比较好
