《化学反应中的热效应第一课时》导学案3

化学反应中的热效应第一课时化学反应中的热效应第一课时 学案学案 知能定位知能定位 1 了解反应热和焓变的含义 2 知道放热反应和吸热反应的概念 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 4 能够正确书写热化学方程式并利用热化学方程式进行简单计算 情景切入情景切入 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 那么 应如何 定量地描述一个化学反应释放或吸收的热能呢 自主研习自主研习 一 化学反应的焓变 1 反应热 在化学反应过程中 当反应物和生成物具有相同的温度时 所吸收或放出的热量 2 焓变 在恒温 恒压的条件下 化学反应过程中吸收或释放的热量 符号 H常用单位 kJ mol 1 3 放热反应和吸热反应 吸收热量的化学反应称为吸热反应 放出热量的化学反应称为放热反应 4 H与吸热反应 放热反应的关系 1 表示形式 吸热反应 H 0 放热反应 H0表示反应放热 QE 生成物 时 Q 0 为放热反应 当E 反应物 E 生成物 时 QQ2 B 生成物总能量均高于反应物总能量 C 生成1 mol HCl气体时放出Q1热量 D 1 mol HBr g 具有的能量大于1 mol HBr l 具有的能量 解析 两个反应都是放热反应 生成物的总能量低于反应物的总能量 B项错 由热化 学方程式可知 生成2 mol氯化氢放出的热量才是Q1 C项错 物质在气态时具有的能量一 般高于液态和固态时 故D项正确 答案 AD 考例2下列说法不正确的是 A 物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热 B 化学反应除了生成新物质外 还发生能量变化 C 化学反应过程中放出或吸收的热量 都是物质本身能量变化的表现 D 反应热与参加反应的物质的多少有关 解析 在化学反应中有新物质生成的同时 必然伴有能量的变化 因为各种物质的总 能量不一定相等 反应物的总能量与生成物的总能量不相等 导致了反应中能量的变化 且反应放出或吸收热量的多少与参加反应的物质的多少有关 因此只有A项的叙述是错误的 答案 A 变式探究1 已知化学反应2C s O2 g 点燃2CO g 2CO g O2 g 点燃2CO2 g 都是放热反应 据 此判断 下列说法中不正确的是 其他条件相同 A 12 g碳所具有的能量一定高于28 g CO所具有的能量 B 56 g CO和32 gO2所具有的总能量大于88g CO2所具有的总能量 C 12 g C和32 g O2所具有的总能量大于44g CO2所具有的总能量 D 将一定质量的C燃烧 生成CO2比生成CO时放出的热量多 答案 A 解析 对于放热反应 反应物的总能量一定高于生成物的总能量 C和CO的燃烧反应都 是放热反应 C s O2 g 点燃CO2 g 必然是放热反应 12克碳并不是反应物的全部 由于C O2CO放热 COCO2放热 所以CCO2比CCO放出的热量要多 2O 2O 2O 2O 变式探究2 2008 上海卷 17 已知 H2 g F2 g 2HF g H 270 kJ 下列说法正确的是 A 2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量 B 1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ C 在相同条件下 1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量 D 1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量 答案 C 解析 本题主要考查对热化学反应方程式的理解 A项中由热化学方程式应为2 mol氟 化氢气体分解成1 mol H 2与1 mol氟气吸收270 kJ热量 B项生成液态氟化氢放出热量应 大于270 kJ 所以只有C正确 知识点2 热化学反应方程式 热化学方程式与普通化学方程式的区别 化学方程式热化学方程式 化学计 量数 是整数 既表示微 粒个数又表示该物质的 物质的量 可以是整数也可以是分数 只表示物质的 物质的量 状态不要求注明必须在分子式后注明 H正 负号及 单位 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 例如 N2 g 3H2 g 2NH3 g H Q kJ mol 1表示 1mol N2 g 和3mol H2 g 完全反应生成2mol NH3 g 时放出的Q kJ热量 考例3 已知在1 105Pa 298K条件下 2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量 下 列热化学方程式正确的是 A H2O g H2 g O2 g H 242 kJ mol 1 2 1 B 2H2 g O2 g 2H2O l H 484 kJ mol 1 C H2 g O2 g H2O g H 242 kJ mol 1 2 1 D 2H2 g O2 g 2H2O g H 484 kJ mol 1 解析 2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量 则1 mol氢气燃烧生成水蒸气应放 出 484 kJ 242 kJ热量 放出热量 H为 各物质的状态分别是H2 g O2 g 2 1 H2O g B项中H2O的状态应为气态 C D两项中 H的符号应为 A项是逆向进行的反 应 H为 数值为2mol H2燃烧放热数值的一半 书写正确故应选A项 答案 A 考例4 2008 重庆 13 化学反应N2 3H2 2NH3的能量变化如图所示 该反应的热 化学方程式是 A N2 g 3H2 g 2NH3 l H 2 a b c kJ mol 1 B N2 g 3H2 g 2NH3 g H 2 b a kJ mol 1 C N2 g H2 g NH3 l H b c a kJ mol 1 2 1 2 3 D N2 g H2 g NH3 g H a b kJ mol 1 2 1 2 3 解析 由图像知mol N2和mol H2变为氮原子和氢原子吸收热量a kJ 而1 mol N原 2 1 2 3 子和3 mol 氢原子结合成气态氨放出b kJ的热量 1 mol 气态氨液化为液态氨又放出c kJ 热量 则由N2和H2生成液态NH3的热化学方程式写作 N2 g 3H2 g 2NH3 l H 2 b c a kJ mol 1 2 a b c kJ mol 1 或N2 g H2 g NH3 l H a b c kJ mol 1 2 1 2 3 生成气态氨的热化学方程式 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 2 a b kJ mol 1或 N2 g H2 g NH3 g H a b kJ mol 2 1 2 3 答案 A 变式训练3 已知1 mol白磷 s 转化为1 mol红磷 放出18 39 kJ热量 又知 4P 白 s 5O2 g 2P2O5 s H1 4P 红 s 5O2 g 2P2O5 s H2 则 H1和 H2的关系正确的是 A H1 H2 B H1 H2 C H1 H2 D 无法确定 答案 C 解析 由题意知白磷的能量比红磷高 燃烧等量的白磷和红磷 白磷放热更多 H1 更小 即 H10 为吸热反应 C项 若断裂化学键时吸收的能量大于862 kJ时 反 应吸热 D项 由图可知 反应物的总能量大于生成物的总能量 反应放热 5 1 mol C与1 mol H2O g 反应生成1 mol CO g 和1 mol H2 g 需要吸收131 5 kJ 的热量 该反应的反应热 H kJ mol 1 答案 131 5 6 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 程为 答案 2C2H2 g 5O2 g 4CO2 g 2H2O g H 2 636 kJ mol 1 7 H2SO4溶液和KOH溶液反应时有热量放出 并已知反应物的总能量为E1 生成物的总 能量为E2 试回答下列问题 1 用离子方程式表示中和反应的实质 2 判断E1和E2的大小关系 E1 E2 答案 1 H OH H2O 2 8 若3 2 g甲醇 气态 完全燃烧生成液态水和CO2 气态 时放热130 kJ 则甲醇燃烧的 热化学方程式为 答案 2CH3OH g 3O2 g 2CO2 g 4H2O l H 2 600 kJ mol 1 9 某同学设计如下图的实验方案来探究NH4Cl和Ba OH 2 8H2O反应中的能量变化 根据 他的实验步骤填写对应的实验现象和结论 列表整理实验事实和结论 实验步骤实验现象得出结论 A 将晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物 B 用手触摸烧杯下部 C 用手拿起烧杯 D 将粘有玻璃片的烧杯放在盛有热水的烧杯上 一会儿再拿起 E 反应完后移走烧杯上的多孔塑料片 观察反 应物 答案 实验现象得出结论 有刺激性气味的气体产生 该气体能 使湿润的红色石蕊试纸变蓝 有NH3生成 感觉烧杯变凉反应吸热 烧杯下面带有几滴水的玻璃片粘到了 烧杯底部 反应吸收热量使体系温 度降低 使水结成冰 玻璃片脱离上面烧杯底部冰融化 混合物成糊状有水生成 解析 此实验操作过程中需注意如下几点 1 Ba OH 2 8H2O晶体应研磨成粉末 以便与NH4Cl晶体充分接触 2 一定要在晶体混 合起反应时立即用玻璃棒搅拌混合物 以便它们快速反应 3 反应生成有刺激性气味的气 体要注意防止吸入NH3 4 底部粘有水的小烧杯不能提得太高 移得太远 防止玻璃片坠 落损坏 根据结论可知反应原理为 2NH4Cl Ba OH 2 8H2O 2NH3 BaCl2 10H2O 此反应过程 吸收能量 能力提升 1 下列说法正确的是 A 需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 B 放热的反应在常温下一定很易发生 C 反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 D 吸热反应在一定的条件下也能发生 答案 CD 解析 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的条件下都能发 生 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 吸热反应开始加热 反应后需不断加热才能使反应继续进行下去 放热反应开始加热 反应后会放出一定的热 量 如果此热量足够大 可使反应维持下去 则反应过程不需要再加热 如煤的燃烧 一 旦加热使煤燃烧起来后就可继续燃烧下去 不需外界再加热 2 下列说法正确的是 A 物质发生化学反应都伴随着能量变化 B 伴有能量变化的物质变化都是化学变化 C 在一个确定的化学反应关系中 反应物的总能量与生成物的总能量一定不同 D 在一个确定的化学反应关系中 反应物的总能量总是高于生成物的总能量 答案 AC 解析 物质发生化学反应都伴随着能量的变化 伴有能量变化的物质变化不一定是化 学变化 物质发生物理变化 核变化 如原子弹的爆炸 也都伴有能量变化 在一个确定的 化学反应关系中 反应物的总能量 设为x 与生成物的总能量 设为y 之间的关系为 x y 化学反应为放热反应 x 或 答案 1 旧键断裂吸收的能量新键生成放出的能量反应热 2 放热 解析 从能量和键能角度准确理解 H的含义 1 H2 g 和O2 g 与2H g 和O g 之间的能量差是H2 2H g 和O2 O g 过程中断开 2 1 2 1 H H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 形成新键所放出的能量 c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差 2 由 图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量 所以该反应为放热反应 H 0 7 白磷的化学式为P4 分子的空间构型是正四面体 如图 白磷在空气中燃烧生成十 氧化四磷 P4O10 在十氧化四磷分子里只存在P O和P O两种共价键 已知共价键的键能是 P O 360 kJ mol 1 P O 585 kJ mol 1 P P 198 kJ mol 1 O O 498 kJ mol 1 请问 在P4 s 5O2 g P4O10 s 中 H 答案 2 982 kJ mol 1 解析 由P4的分子结构和P4 s 5O2 g P4O10 s 的物质变化 在P4O10分子中只存在 P O和P O两种共价键 P4O10中P显 5价 O显 2价等事实可知 在P4分子结构的基础上 每2个P原子之间插入1个O原子形成2个P O键 每个P原子再结合1个O原子形成P O键 就 构成了P4O10的分子结构 这样 在1个P4O10分子中共有12个P O键 4个P O键 H 反应物键能总和 生成物键能总和 6 198 kJ mol 1 5 498 kJ mol 1 12 360 kJ mol 1 4 585 kJ mol 1 2 982 kJ mol 1 8 2011 重庆 13 SF6是一种优良的绝缘气体 分子结构中存在S F键 已知 1mol S s 转化为气态硫原子吸收能量280 kJ 断裂1mol F F S F键需吸收的能量分别为160 kJ 330 kJ 则S s 3F2 g SF6 g 的反应热 H为 A 1 780 kJ mol B 1 220 kJ mol C 450 kJ mol D 430 kJ mol 答案 B 解析 本题主要考查了化学键与反应热的关系 断裂1mol S S键需吸收280kJ的热量 断裂3molF F键需吸收480kJ的热量 而形成6mol S F键放出330 6kJ的热量 则该反应 的 H 1 220kJ mol 9 2011 如皋市四校高二联考 火箭推进器常以联氨 N2H4 为燃料 过氧化氢为助燃 剂 已知下列各物质反应的热化学方程式 N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H1 533 23 kJ mol 1 H2O g H2O l H2 44 kJ mol 1 2H2O2 l 2H2O l O2 g H3 196 4 kJ mol 1 则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为 A N2H4 g 2H2O2