1、第一章 化学反应与能量转化第一章 化学反应与能量转化第1节 化学反应的热效应第1课时 化学反应的反应热与焓变1.了解化学反应中能量转化的原因，知道化学能与热能的转化是化学反应中能量转化的主要形式。2理解焓变的含义及表示方法。3了解焓变与反应吸热或放热的关系。4掌握热化学方程式的书写和意义。课程标准导航一、化学反应的反应热 1反应热(1)概念 化学反应在一定温度下进行时，反应所_的热量。(2)数值与反应中热量变化的关系新知初探自学导引自主学习 吸收或释放数值 负值 正值 热量变化 放热 吸热 单位 Jmol1或kJmol1 2.反应热的测定(1)仪器量热计(2)原理 Q_ 其中C表示溶液及量热计
2、的_，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。(3)中和热 强酸、强碱中和反应的离子方程式：HOH=H2O。强酸、强碱的中和热值：_。C(T2T1)热容57.3kJmol1想一想只要是中和反应，生成1 mol H2O时，其热效应均为57.3 kJmol1吗？为什么？提示：不一定。中和热所对应的反应实质为HOH=H2O，若为弱酸或弱碱参与反应，由于其电离需吸热，故热效应小于57.3 kJmol1；即使为强酸和强碱的反应，若除H、OH反应外还有其他离子结合，其热效应也不是57.3 kJmol1，如H2SO4与Ba(OH)2的反应。二、化学反应的焓变 1焓 用来描述_的物理量，相同量的不同的物质
3、所具有的能量不同，其焓也不相同，表示符号：H。2反应焓变(1)表达式及单位 H_，单位是：Jmol1或kJmol1。物质所具有能量H(反应产物)H(反应物)(2)含义 H0，反应_；H0，反应放热。(3)与反应热的关系 等压条件下，反应中的能量变化_时，焓变与化学反应的反应热相等，数学表达式为_。吸热全部转化为热能HQp3热化学方程式(1)意义 表示化学反应中的_，表示化学反应中的_。物质变化焓变(2)实例298 K 时，1 mol H2(g)和 0.5 mol O2(g)反应生成 1 mol H2O(l)放热 285.8 kJ，此反应的热化学方程式可表示为：_。H2(g)12O2(g)=H2
4、O(l)H(298 K)285.8 kJmol11下列关于反应热的说法正确的是()通常情况下，化学反应中能量的转化主要是化学能和热能之间的转化 同一化学反应在不同温度下进行，反应热的数值不同 反应热通常用Q表示，反应放热时Q为负值；反应吸热时Q为正值 反应热的数据可通过实验测得，也可运用理论计算求得自主体验 A只有 B只有 C只有D全部正确 解析：选D。通常情况下，化学反应中能量的转化主要是化学能和热能之间的转化，几乎所有的化学反应都伴随着热量的释放或吸收，故正确。反应热是定量描述一定温度下化学反应释放或吸收的热量，一般规定，吸热为正值，放热为负值，可通过实验测得,也可利用理论计算求得，故正确
5、。2下列说法中不正确的是()A物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量 B热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，不表示分子的个数 C所有的燃烧都是放热反应 D热化学方程式中化学式前面的化学计量数可以是分数解析：选A。B项热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量而不表示分子个数；C项燃烧都是放热；D项热化学方程式的系数只表示物质的量，可以是整数，也可以是分数。3.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必然是放热反应解析：选D。本题考查化学反应中的能量变化
6、，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。探究导引1“放热反应一定不需要加热，吸热反应一定需要加热”的说法对吗？提示：该说法不对。反应吸热或是放热取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小,要点突破讲练互动焓变与物质能量及化学键的关系与反应条件无关。有些放热反应需要加热才能发生，而有些吸热反应在常温下就能发生,如NH4Cl固体与Ba(OH)28H2O在常温下研磨就可发生反应。探究导引2 焓变与物质的能量、化学键存在怎样的关系？提示：焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，焓变等于反应物断开
7、化学键吸收的能量减去生成物形成化学键放出的能量。要点归纳1焓变与物质能量的关系类型 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 类型 比较 放热反应 吸热反应 图示 实例 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJ/mol C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJ/mol 2.焓变与化学键的关系(1)焓变与化学键的形成和断裂过程中能量变化的关系 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)。(2)由化学键的形成和断裂过程的能量变化求焓变的公式 H反应物的化学键断
8、裂吸收的能量总和生成物的化学键形成时放出的能量总和。反应物的化学键断裂吸收的能量总和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”、“”或“”)。解析：本题考查对反应过程中能量变化图像的理解和应用。(1)H2(g)和12O2(g)与 2H(g)和O(g)之间的能量差是 H2(g)2H(g)和12O2(g)O(g)过程中断开 HH键和 O=O键需吸收的能量，所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H(g)O(g)结合成H2O(g)中的氢氧键所放出的能量，c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量的差，即焓变。(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，该反
9、应为放热反应，H0。答案：(1)旧键断裂吸收的能量 新键形成放出的能量 焓变(2)放热反应 探究导引3 热化学方程式与普通化学方程式有哪些区别？提示：热化学方程式的书写普通化学方程式 热化学方程式 系数 是整数，既表示微粒个数，又表示该物质的物质的量 是整数，也可以是分数，只表示物质的物质的量 普通化学方程式 热化学方程式 状态 不要求注明 必须在化学式后注明 H正负号及单位 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 探究导引4 H的单位中的“mol1”的含义是什么？提示：单位中的“mol1”表明参加反应的各物质的物质的量与化
10、学方程式中各物质的化学式的系数相同，即按照所给反应式发生1 mol反应时放出或吸收的热量。要点归纳1热化学方程式书写的基本步骤 第一步写出化学反应方程式；第二步依据题目信息注明物质状态；第三步计算焓变数值；第四步确定焓变的符号(即正负号)；最后写出热化学方程式。2书写热化学方程式应注意的问题(1)必须注明物质的聚集状态 因为反应物和生成物的聚集状态不同，焓变H不同。因此，只有注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义和特点。一般用英文字母g、l、s分别表示物质的气态、液态、固态，稀溶液中的溶质则用aq来表示。(2)H只能写在热化学方程式的右边且中间有空格，若为放热反应，H为“”。H的
11、单位一般为kJmol1，该单位是表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学式的系数相对应，并不是指1 mol物质发生反应。(3)在H后面注明反应条件 焓变(H)与测定条件(温度、压强等)有关，如同一反应在不同温度下进行时的焓变是不同的。因此书写热化学方程式时应注明H的测定条件。绝大多数H是在25、101325 Pa下测定的，此时可不注明温度和压强。(4)热化学方程式中H的数值必须与化学式前面的系数相对应 若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要改变符号，但绝对值不变。例如：已知 H2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1则H2
12、O(l)=H2(g)12 O2(g)H 285.8 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H 571.6 kJmol1热化学方程式一般不写反应条件。即时应用225，101 kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJmol1,1 mol辛烷完全燃烧生成CO2和液态水放出的热量为5518 kJmol1。下列热化学方程式书写正确的是()A2H(aq)SO24(aq)Ba2(aq)2OH(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H 57.3 kJmol1BKOH(aq)12H2SO4(aq)=12K2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1CC8H18(l)2
13、52 O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H5518 kJmol1D2C8H18(g)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H5518 kJmol1解析：选B。A项，中和热H57.3 kJmol1是指发生HOH=H2O反应生成1 molH2O时的焓变，在此处2 mol H和2 mol OH生 成 了 2 mol H2O，并 且 发 生 了 Ba2 SO=BaSO4的反应，故反应的热效应大于 57.3 kJmol 12，即 焓 变 H 114.6kJmol1，故错误；C项，1 mol C8H18(l)完全燃烧生成8 mol CO2(g)和9 mol H2O(l)时放出热量5518
14、kJ，而本项中H2O为气态，故错误；D项，由C项分析可知本项中C8H18的状态及物质的量均不正确，故错误；B项符合热化学方程式的书写要求，正确。题型探究权威预测焓变与物质能量、键能关系的考查例1(2012济南高二统考)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是两种原子间形成1 mol化学键时释放的能量或断开1 mol化学键所吸收的能量。现提供以下化学键的键能(如下表)。试根据这些数据计算热化学方程式 P4(s，白磷)5O2(g)=P4O10(s)HQkJmol1中Q的值。化学键 PP PO O=O P=O 键能(kJmol1)198 360 498 585(提示：白磷是正四面体型的
15、分子，当与氧形成P4O10时，每两个磷原子之间插入一个氧原子，此外，每个磷原子又以双键结合一个氧原子。如图所示)【思路点拨】解答本题应注意以下三点：(1)同一化学键形成时释放的能量与断裂时吸收的能量相同。(2)1 mol P4分子中含有6 mol PP键。(3)1 mol P4O10分子中含有12 mol PO键、4 mol P=O键。【解析】根据题意可知P4O10中有12个PO键，4个P=O键，如图所示，由化学反应中断键吸热，成键放热，H反应物的键能之和生成物的键能之和。则该反应的焓变：H6198 kJmol15498 kJmol1(12360 kJmol14585 kJmol1)2982
16、kJmol1，即Q2982。【答案】2982【名师点睛】本题以断裂化学键吸收的能量(键能)和化学方程式计算反应的焓变为载体，主要考查考生对化学反应中能量变化知识的实际应用能力，这是近年高考的热点问题。由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气时放出241.8 kJ的热量，1 g水蒸气转化为液态水放出2.45 kJ的热量，则下列热化学方程式书写正确的是()热化学方程式的书写及正误判断例2A H2(g)12 O2(g)=H2O(l)H 285.9 kJ/molB H2(g)12 O2(g)=H2O(l)H 241.8 kJ/molC H2O(l)=H2(g)12 O2(g)H 285.9 kJ/molD
17、 H2(g)12 O2(g)=H2O(g)H 241.8 kJ/mol【解析】1 g水蒸气转化为液态水时放出2.45 kJ热量，1 mol水蒸气液化就会放出44.1kJ的热量，每生成1 mol液态水时放热285.9kJ，根据热化学方程式书写的基本要求，可知B项焓变数值错误，C、D项焓变的正负号错误，只有A项是正确的。【答案】A【规律方法】热化学方程式正误判断的“四看”：“一看”化学原理是否正确；“二看”状态是否标明；“三看”反应热符号及单位是否正确；“四看”反应热数值是否与系数和状态相对应。热点示例思维拓展 进行中和热测定时要得到准确数据，关键在于减少实验过程中的热量散失，通常采取的措施：(1
18、)大、小烧杯杯口要平齐，杯口盖上硬纸板；(2)大、小烧杯间填充碎泡沫塑料或碎纸片；(3)盐酸、氢氧化钠溶液浓度要准确；(4)混合操作要迅速；(5)准确读取温度；(6)实验操作中可采取一种反应物稍过量，以使另一种反应物充分反应；(7)搅拌棒不用金属材质的，以减少热量损失。经典案例 化学上规定：中和热是在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时放出的热量。现用50 mL 0.50 molL1的盐酸与50 mL 0.55 molL1的NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。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_ _
19、。(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_。(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值会_(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。(4)实验中改用60 mL 0.50 molL1盐酸跟50 mL 0.55 molL1 NaOH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50 mL 0.50 molL1 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”)。【解析】(1)本实验成功的关键是准确测量反应前后的温度。因此所用装置必须保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致，故缺少的仪器应为环
20、形玻璃搅拌棒，其作用是使反应物尽快混合均匀并充分反应，同时，使小烧杯里溶液的温度均匀。(2)由于本实验的准确性取决于对溶液温度的测定，为了保温、隔热，即减少实验过程中的热量损失，实验中采取了在两烧杯间填充碎泡沫塑料和在大烧杯上盖硬纸板的措施。(3)不盖硬纸板会损失部分热量，造成所测结果偏低。(4)由中和热概念可知，中和热是以生成1mol水为标准的，而与酸碱的用量无关。(5)实验操作中一般采用一种物质过量，但如果恰好完全反应，也可以，对测量结果无影响。【答案】(1)环形玻璃搅拌棒(2)减少实验过程中的热量损失(3)偏小(4)不相等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时所放出的热量,与酸碱的用量无关(5)无影响【提示】(1)不可以。实验用环形玻璃搅拌棒可减缓热量的传递，尽量减少热量散失，若用铜丝作搅拌棒，铜是热的良导体，会增大实验误差。(2)影响。因为加入的盐酸会与Na2CO3反应,从而改变反应放出的热量而影响中和热的测定。互动探究(1)在实验过程中，某同学没有找到缺少的那一件物品，就用细铜丝自己做了一个，你认为可以吗？阐明你的观点。(2)若实验所用NaOH溶液因吸收少量CO2而变质，则该NaOH是否影响中和热的测定？