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第一节化学反应与能量的变化学习目标1．了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2．了解化学能与热能的相互转化；了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3．了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。4．通过中和反应反应热的测定，初步学习测定化学反应反应热的实验方法。5．能正确分析测定反应热时误差产生的原因,并能采取适当措施减小误差。第1课时焓变反应热课前自主学案自主学习一、反应热化学反应过程中所___________的能量，叫反应热，它等于反应前后体系的_________，用符号___表示，其单位常用_________________。许多化学反应的反应热可以直接测量。吸收或放出能量变化ΔHkJ/mol或(kJ·mol－1)思考感悟1．(1)是否任何化学反应都有反应热？(2)浓H2SO4稀释时放出的热量是否为反应热？【提示】(1)任何化学反应都有反应热。(2)只有在化学反应过程中放出或吸收的热量才叫做反应热；而物理变化中的能量变化不是反应热，如NH4NO3溶于水吸热，浓H2SO4的稀释放热等。二、化学反应中能量变化的原因化学反应的本质是_________________________________。任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键_____时，需要克服原子间的相互作用，需要_____能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键_____时，又要_____能量。旧化学键的断裂与新化学键的形成断裂吸收形成释放思考感悟2．(1)为什么化学反应总伴随能量变化？(2)如何利用化学键的键能来计算反应热？【提示】(1)任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键断裂时需要吸收能量；当形成新的化学键时，又要释放能量，而这两者的能量是不相等的。(2)化学键的断裂要吸收能量，形成新化学键要释放能量，若反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键所释放的总能量，则为吸热反应，反之则为放热反应。即E总(断键)E总(成键)，为吸热反应；E总(断键)E总(成键)，为放热反应。ΔH＝E总(断键)－E总(成键)。三、放热反应与吸热反应1．生成物_____的总能量与反应物_____的总能量的相对大小，决定化学反应是吸热反应还是放热反应。(1)当ΔH为“___”或ΔH__0时，为放热反应，反应体系能量_____。(2)当ΔH为“___”或ΔH__0时，为吸热反应，反应体系能量_____。释放吸收－＋升高降低思考感悟3．“放热反应都不需要加热，吸热反应都需加热”这种说法对吗？【提示】这种说法不对，因为在反应过程中,判断反应是吸热反应还是放热反应与是否需要在加热或点燃条件下反应没有直接的关系。例如，铁与硫的反应，必须在加热条件下才能进行，但该反应属于放热反应。2．常见的吸热反应和放热反应(1)常见的吸热反应①大多数的分解反应。如：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑CuSO4·5H2O=====△CuSO4＋5H2O②2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O③C＋H2O(g)=====高温CO＋H2④CO2＋C=====高温2CO(2)常见的放热反应①活泼金属与H2O或酸的反应。如：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑②酸碱中和反应。如：2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O③燃烧反应。如：2CO＋O2=====点燃2CO2CH3CH2OH＋3O2――→点燃2CO2＋3H2O④多数化合反应。如：Na2O＋H2O===2NaOHCaO＋H2O===Ca(OH)2自主体验1．(2011年沈阳高二检测)下列说法不．正确的是(双选)()A．任何化学反应都伴随着能量变化B．化学反应中的能量变化都表现为热量的变化C．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应D．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生吸热反应解析：选BD。化学反应是反应物的原子重新组合而生成其他物质的过程，这必然包含有物质拆散成原子而吸收能量和原子相互结合而释放能量的过程。任何化学反应都一定伴随着能量变化，但是，这种能量变化是可以通过多种形式表现出来的，如热量、光、电能等。2．下列反应中，生成物的总能量大于反应物总能量的是()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应解析：选D。A、B、C均为放热反应，说明它们的反应物的总能量大于生成物的总能量，多余的能量以热量的形式放出；D为吸热反应,故D正确。3．化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。已知H—H键的键能为436kJ/mol，Cl—Cl键的键能为243kJ/mol，H—Cl键的键能为431kJ/mol，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热(ΔH)等于()A．－183kJ/molB．＋183kJ/molC．－862kJ/molD．＋862kJ/mol解析：选A。原子间形成1mol共价键与拆开1mol共价键的能量变化相同，所以共价键的键能既是形成1mol共价键所释放的能量，也是拆开1mol共价键所吸收的能量，而化学反应过程中，就是要拆开反应物的共价键，形成生成物的共价键，ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。课堂互动讲练放热反应与吸热反应放热反应与吸热反应比较特别提醒：(1)物质键能越小，破坏它需要的能量就越小，稳定性越弱，说明本身具有的能量越高；反之物质键能越大，破坏它需要的能量就越大，稳定性越强，说明本身具有的能量越低。(2)ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。下列说法正确的是(双选)()A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B．放热反应在常温下一定很容易发生C．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小D．吸热反应在一定条件下也能发生例1【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)化学反应的热效应取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。(2)吸热反应和放热反应在一定条件下都能发生。【解析】化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。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。吸热反应一般开始时需加热，反应开始后也需不断加热才能使反应继续进行下去；放热反应开始时如果需加热，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，则反应过程中不需要继续加热，如煤的燃烧，一旦加热使煤燃烧起来后就可继续燃烧下去。【答案】CD【规律方法】吸热反应和放热反应的判断判断一个化学反应是吸热反应还是放热反应，一定要抓住吸热反应与放热反应的实质，即反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应也往往需要加热才能进行，如炭的燃烧;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，但不用加热就能发生。变式训练1下列说法正确的是()A．焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B．当反应放热时ΔH0，反应吸热时ΔH0C．加热条件下发生的反应均为吸热反应D．一个化学反应中，当反应物能量大于生成物能量时，反应放热，ΔH为“－”解析：选D。焓变与参加反应的物质的量有关,反应物越多其焓变值越大，与反应条件是否加热没有直接关系。所以A、C项均不正确。在反应中物质所具有的总能量减少，反应就放热，反之就吸热，因此D项正确，B项错误。化学键与化学反应中能量变化的关系化学反应过程是原子重新组合的过程，反应物分子内化学键的断裂需要吸收能量，生成新物质时形成新的化学键要放出能量。二者的能量差，就决定了能量的变化。当E1E2时，反应吸收能量；当E1E2时，反应释放能量。特别提醒：反应物的键能越小，稳定性越弱，能量就越高，破坏它需要的能量就越小；生成物的键能越大，稳定性越强，能量就越低，形成它时释放的能量就越大，故需要放出能量，ΔH为负；反之，ΔH为正。ΔH的计算方法从不同角度解释反应热，其计算方式也不同，故ΔH有三种表达方式：(1)ΔH＝吸收的总能量－释放的总能量(2)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量(3)ΔH＝反应物中化学键断裂吸收的能量之和－生成物中化学键生成放出的能量之和(2011年天津调研)下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：根据上述数据回答(1)～(5)题。例2物质Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量(kJ)243193151431366298436(1)下列物质本身具有的能量最低的是________。A．H2B．Cl2C．Br2D．I2(2)下列氢化物中，最稳定的是________。A．HClB．HBrC．HI(3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。(4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，若消耗等物质的量的氢气时，释放或吸收热量最多的是________。(5)若无上表中的数据，你能正确回答出问题(4)吗？________。你的根据是______________________________________________________。【解析】破坏1molH2中的化学键所消耗的能量最大，则说明H2自身的能量最低。本身能量越低的物质越稳定，生成该物质放出的能量就越多。【答案】(1)A(2)A(3)放热(4)Cl2(5)能生成物越稳定，释放的热量就越多，在HX中，HCl最稳定变式训练2白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P===OckJ·mol－1、O===OdkJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是()A．(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1B．(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1C．(4c＋12b－4a－5d)kJ·mol－1D．(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1解析：选A。因为ΔH等于反应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ΔH＝E反应物－E生成物，根据反应方程式P4＋5O2===P4O10和模型图分析可知，该反应的反应热ΔH＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1，A正确。探究整合应用反应热的应用利用反应热可以判断物质的稳定性、化学键能的大小、生成物与反应物总能量的相对大小。一些物质的性质往往结合反应热进行考查，如物质的溶解度。如图所示，把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5mL盐酸于试管中。试回答下列问题：(1)实验中观察到的现象是________________________________________________________。例(2)产生上述现象的原因是______________________________________________________。(3)写出有关反应的离子方程式：________________________________________________。(4)实验推知，MgCl2和H2的总能量_________(填“大于”、“小于”或“等于”)镁片和HCl的总能量。(5)如将本题中“25℃饱和石灰水”换成“25℃碳酸饮料”进行探究实验，实验(1)观察到的另一实验现象是______________________，其原因是_____________________________________________________________________。【解析】镁和盐酸的反应是放热反应，而放热反应的实质是反应物的总能量大于生成物的总能量。反应的离子方程式为：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。由于Mg和盐酸反应放热，导致饱和石灰水的温度升高，而Ca(OH)2在水中的溶解度随温度的升高而降低，因此饱和石灰水中有Ca(OH)2晶体析出。【答案】(1)①镁片上有大量气泡