第一单元 化学反应中的热效应教案教学设计导入整理

第一单元

化学反应中的热效应

第1课时

反应热与焓变

1．通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。

2．了解吸热反应、放热反应的定义。了解反应热和焓变的含义。(重点) 3．知道键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。(重点) 4．掌握热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。(重点)

化

学

反

应

的

焓

变

[基础·初探]

1．反应热

在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，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ΔH，常用单位kJ·mol－1。

3．吸热反应、放热反应的定义及表示方法

定义

表示方法

吸热反应

吸收热量的反应

ΔH>0 放热反应

放出热量的反应

ΔH<0

1

能量

变化

[探究·升华] [思考探究] 在日常生活中我们经常利用化学反应放出或吸收的热量来解决实际问题。

问题思考：

(1)化学反应是否一定伴随能量的变化？生活中常见的放热反应有哪些？

【提示】

因反应物总能量与生成物总能量不相等，所以化学反应过程中一定有能量变化。生活中常见的放热反应有燃烧等。

(2)反应的吸热、放热是否与反应条件有关？

【提示】

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，与反应条件无关。

(3)H2和Cl2在点燃和光照条件下均可发生反应。那么该反应的ΔH是否发生变化？

【提示】

不发生变化。ΔH的大小与反应条件无关。

[认知升华] 1．理解反应热和焓变时的注意事项

(1)若不特别注明，化学反应的反应热就是该反应的焓变。

(2)任何化学反应都有反应热，即都有焓变(ΔH≠0)。

(3)ΔH的大小与反应条件无关。

2．吸热反应和放热反应与外界条件无关

(1)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。

(2)反应是否需要加热，多数取决于引发反应的条件，与反应是放热还是吸

2

△热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发，例如Fe＋S=====FeS，也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行，例如Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。

3．常见的吸热反应、放热反应

放热反应

①大多数化合反应

②所有的燃烧反应

③酸碱中和反应

④金属与酸的反应

吸热反应

①大多数分解反应

②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

③C和CO2、C和H2O(g)的反应

[题组·冲关] 题组1

焓变与物质能量的关系

1．已知反应X＋Y===M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是(

)

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的总能量

D．因为是放热反应，故不必加热就可以发生

【解析】

一个化学反应是放热还是吸热，决定于所有反应物的总能量之和与所有生成物的总能量之和的相对大小，前者大的为放热反应，后者大的为吸热反应。所以，放热反应中每种反应物的能量不一定比每种生成物的能量都高。放热反应也往往需要加热才能进行，如碳的燃烧；吸热反应不一定都需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，不用加热就能发生。

【答案】

C 2.关于化学反应的说法错误的是(

)

A．如图所示的反应为放热反应

B．化学反应中有物质变化也有能量变化

3

C．需要加热的化学反应不一定是吸热反应

D．在一个确定的化学反应体系中，反应物总能量与生成物总能量一定不同

【解析】

由图可知：反应物的总能量小于生成物的总能量，故图中表示的△反应为吸热反应；需要加热的化学反应不一定是吸热反应，如CuO＋H2=====Cu＋H2O为放热反应。

【答案】

A 3．由下图分析，有关叙述正确的是(

)

A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等

B．A→B＋C是放热反应

C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和

D．A→B＋C是吸热反应，则B＋C→A必然是放热反应

【解析】

由图可知，B＋C的能量高于A的能量，则反应B＋C→A一定是放热反应；反之，A→B＋C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。

【答案】

D 题组2

放热反应与吸热反应反应判断

4．下列对吸热反应和放热反应的理解正确的是(

)

【解析】

吸热反应和放热反应均为化学变化，水的汽化是物理变化，是吸热过程，但不是吸热反应，同理，NaOH溶于水属于放热过程，但非放热反应；ΔH＞0的反应是吸热反应；H2燃烧是放出热量的化学反应，属于放热反应。

4

【答案】

D 5．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是(

)

A．铝片与稀盐酸反应

B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

C．灼热的炭与CO2的反应

D．甲烷在氧气中的燃烧反应

【解析】

属于吸热反应的是B、C，但B的反应为：Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，为非氧化还原反应，而C的反应：C＋高温CO2=====2CO为氧化还原反应。

【答案】

C 6．将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见

(

) A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应

B．该反应中，热能转化为产物内部的能量

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．该实验说明放热反应无需加热就能进行

【解析】

醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，A错误；吸热反应中反应物吸收能量，得到的生成物内能增加，B正确；反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误；该反应为吸热反应，该实验说明有些吸热反应无需加热就能进行，D错误。

【答案】

B 【规律总结】

判断放热反应、吸热反应的依据与误区

(1)表示吸热反应、放热反应判断的“两种形式”：

符号：ΔH＞0表示吸热反应，ΔH＜0表示放热反应。

图像：用能量图表示。横坐标表示反应过程，纵坐标表示反应物和生成物能量。

(2)吸热反应、放热反应判断的“两大误区”：

误区一：与反应条件有关。

误区二：只要吸热就是吸热反应，只要放热就是放热反应。如水蒸气液化放

5

出热量，但该过程不是放热反应。

热

化

学

方

程

式

[基础·初探]

1．定义：能够表示反应热的化学方程式。

2．热化学方程式的特点

ΔH＝－14.9 kJ·mol热化学方程式△H＋I=====2HI化学方程式－1200 ℃H2g＋I2g=====2HIg101 kPa22

热化学方程式的特点：

(1)指明反应的温度和压强，若在25 ℃、101 kPa时进行的反应，可不注明。

(2)注明各物质的状态：s(固体)、l(液体)或g(气体)。

(3)在方程式的后面注明ΔH的数值、正负号(正号可以省略)及单位。

(4)化学计量数只表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。

[探究·升华] [思考探究] 已知在25 ℃、101 kPa条件下，1 g丙烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出50.45 kJ的热量。据此回答下列问题。

问题思考：

(1)在该条件下，1 mol丙烷完全燃烧放出的热量是多少？

【提示】

设1 mol丙烷完全燃烧放出的热量为x，1 mol丙烷的质量为44 g，所以1 g∶44 g＝50.45 kJ∶x，x＝2 219.8 kJ。

(2)某同学写的热化学方程式为C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O

ΔH＝2 219.8 kJ。请分析上述热化学方程式出现了哪些错误？

【提示】

①未注明反应物、生成物状态；②ΔH未标明“－”；③单位书写不正确，应为kJ·mol－1。

(3)试写出正确的热化学方程式。

6

【提示】

C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－2 219.8 kJ·mol－1

[认知升华] 1．书写热化学方程式的步骤

(1)书写正确的化学方程式。

(2)注明物质的聚集状态。

(3)计算ΔH的数值。

(4)写出ΔH的数值、符号及单位。

2．热化学方程式与普通化学方程式的五点不同

(1) 物质的状态不同：热化学方程式中在化学式后要注明物质的聚集状态，而普通化学方程式中不需注明

能量变化不同：在热化学方程式的后面要注明热量的变化，而普通化学方程式不需注明

化学计量数不同：热化学方程式中的化学计量数可以是整(3) 数，也可以是分数，而普通化学方程式中的化学计量数只能是整数

(4) 反应条件不同：热化学方程式一般不写反应条件，而普通化学方程式必须写反应条件

意义不同：热化学方程式不仅表明了化学反应中物质的变(5) 化，也表明了化学反应中能量的变化，而普通化学方程式只表明了化学反应中的物质变化

[题组·冲关] 题组1

热化学方程式的正误判断

1．下列热化学方程式书写正确的是(

) A．2SO2＋O2===2SO3

ΔH＝－196.6 kJ·mol1

－(2)

1B．H2(g)＋2O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ D．C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝＋393.5 kJ·mol－1

7

【解析】

A中没有标明状态；C中ΔH的单位不正确；D中ΔH应为负值。

【答案】

B 2．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和液态水时放出445 kJ的热量，则下列热化学方程式中正确的是(

) A．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝＋890 kJ·mol－1

B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋890 kJ·mol－1

C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1

11D.2CH4(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－890 kJ·mol－1

【解析】

CH4燃烧放热，ΔH为“－”，A、B错误；0.5 mol CH4放出445 kJ的热量，则1 mol CH4放出热量为890 kJ，故C正确。

【答案】

C 3．符合如图所示的化学反应的热化学方程式是

(

)

A．CO＋H2O===CO2＋H2

ΔH＝＋41 kJ·mol－1

B．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)

ΔH＝－41 kJ·mol－1

C．CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝＋41 kJ·mol－1

D．CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝－41 kJ·mol－1

【解析】

从题图分析得，由反应物CO2(g)和H2(g)生成CO(g)和H2O(g)的反应是吸热反应，其ΔH＝＋41 kJ·mol－1，由于题中已明确了反应物和生成物，因此只能选C。

【答案】

C

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【规律总结】

“五查”法判断热化学方程式正误

(1)一查化学方程式是否书写正确。

(2)二查是否标明聚集状态：固(s)、液(l)、气(g)。

(3)三查ΔH的“＋”“－”号是否与吸热、放热一致。ΔH数值前有“＋”“－”号，放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”(“＋”号可以省略)。

(4)四查ΔH的单位是否正确，要统一用“kJ·mol－1”。

(5)五查ΔH的绝对值是否与热化学方程式的计量数相对应。

题组2

依据要求书写热化学方程式

4．氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。如图所示是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：________________________________________________。

【解析】

由图像可知，该反应为放热反应，且生成1 mol NH3(g)时，放出的热量为(300－254) kJ＝46 kJ，故N2和H2反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92 kJ·mol－1。

2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1

5．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 (1)一定量N2(g)与适量O2(g)发生反应，生成2 mol NO2(g)，吸收68 kJ热量：__________________________________________。

(2)1 mol Cu(s)与适量O2(g)发生反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量：_____。

【解析】

书写热化学方程式的一般步骤为：

【答案】

N2(g)＋3H2(g)

【答案】

(1)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)

ΔH＝＋68 kJ·mol－1

9

1－(2)Cu(s)＋2O2(g)===CuO(s)

ΔH＝－157 kJ·mol1

化

学

键

与

化

学

反

应

中

的

能

量

变

化

[基础·初探] 1．N2(g)与O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化示意图如下：

由图可知：

N2(g)与O2(g)反应的化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g)，该反应的反应热等于946_kJ·mol－1＋498_kJ·mol－1－2×632_kJ·mol－1＝180_kJ·mol－1，热化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g)

ΔH＝＋180 kJ·mol－1。

2．化学反应中能量变化的本质原因：化学反应中化学键的断裂和形成是反应过程中能量变化的本质原因。

[探究·升华] [思考探究] 已知H2和Cl2在点燃的条件下生成HCl。下面是反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的能量变化示意图。

问题思考：

(1)示意图中的反应是放热反应还是吸热反应？为什么？

【提示】

反应是放热的。形成生成物中化学键释放的总能量比断裂反应物中化学键吸收的总能量大。

(2)由图示可知，H－H键的键能比Cl—Cl键的键能大，能否说明同等条件下H2比Cl2更稳定？等物质的量的H2与Cl2相比较，哪种物质自身含有的能量高？

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【提示】

H2比Cl2更稳定，但是就自身含有的能量相比较，Cl2含有的能量更高。

(3)“任何化学反应均伴随旧化学键的断裂和新化学键的形成，所以任何化学反应均有反应热”。这句话正确吗？

【提示】

正确。反应物和生成物所具有的能量不同，根据能量守恒定律，在任何化学反应中都会有能量的变化。

(4)写出H2和Cl2反应生成HCl的热化学方程式。

【提示】

H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－183 kJ·mol－1

[认知升华] 1．键能、稳定性和物质能量的关系

某物质的键能越大，破坏其化学键吸收的能量就越大，其物质就越稳定，但是其自身含有的能量就越低。即物质越稳定，则自身含有的能量越低。

2．焓变的两种求算方法

(1)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量

由该关系式可知，如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，此时ΔH＜0，该反应为放热反应。反之，则为吸热反应。

(2)ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和

根据键能计算ΔH时，重点之一是确定化学键的个数。例如N2＋3H2===2NH3的反应中，2 mol NH3中含有6 mol的N—H，不是3 mol N—H。

[题组·冲关] 1．已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ，且氧气中1 mol O===O键完全断裂时吸收热量496 kJ，水蒸气中1 mol H—O键形成时放出热量463 kJ，则氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为(

)

A．920 kJ C．436 kJ B．557 kJ D．188 kJ 【解析】

首先写出氢气和氧气反应的化学方程式，求出该反应所放出的热点燃量。2H2＋O2=====2H2O，由题意知，1 g氢气完全燃烧放出121 kJ热量，4 g氢气要放出热量4×121 kJ＝484 kJ，现设断裂1 mol H—H键时吸收热量为x，故根据该反应为放热反应，放出的热量等于成键所放出的热量与断键吸收的热量的

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差。列式可得：Q(放出热量)＝484 kJ＝4×463 kJ－(2x＋496 kJ)，解得，x＝436 kJ。

【答案】

C 2．已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是(

) A．每生成2分子AB吸收b kJ热量

B．该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1

C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量

【解析】

观察题给图像可以得到，上述反应的反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。

【答案】

B 3．SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol 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ΔH为(

)

A．－1 780 kJ·mol－1

C．－450 kJ·mol－1

B．－1 220 kJ·mol－1

D．＋430 kJ·mol－1

【解析】

1 mol S(s)转化成气态S原子时吸收能量280 kJ，断裂3 mol F—F键吸收能量3×160 kJ，则吸收的总能量为Q吸＝280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ，释放的总能量为Q放＝330 kJ×6＝1 980 kJ，由反应方程式：S(s)＋3F2(g)===SF6(g)可知，ΔH＝760 kJ·mol－1－1 980 kJ·mol－1＝－1 220 kJ·mol－1。

【答案】

B 4．下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：

物质

Cl2

Br2

I2

HCl HBr HI H2

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能量(kJ) 243 193 151 432 366 298 436 根据上述数据回答下列问题。

(1)下列物质本身具有的能量最低的是________(填序号)。

a．H2

b．Cl2

c．Br2

d．I2

(2)表格中给出的氢化物中，最稳定的是________(填写化学式)。

(3)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是________(填写化学式)。

【解析】

破坏1 mol物质的化学键时所消耗的能量与相同条件下由形成该物质的原子形成1 mol该物质放出的能量相等，所以形成化学键放出的能量越多，则物质本身具有的能量越低，分子就越稳定。(1)生成1 mol H2时放出的能量最多，即本身具有的能量最低。(2)在氢化物中，生成1 mol HCl时放出的能量最多，即氯化氢最稳定。(3)分别计算出三个反应放出的热量依次为：185 kJ、103 kJ和9 kJ。

【答案】

(1)a

(2)HCl

(3)Cl2

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