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合作探究自主预习第1章化学反应与能量转化合作探究自主预习第1节化学反应的热效应合作探究自主预习第1课时化学反应的反应热化学反应的焓变合作探究自主预习目标导航预习导引1.了解化学反应能量变化的实质,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,能举例说明化学反应的热效应在生产生活中的广泛应用。2.了解反应热和焓变的含义,明确焓变与键能的关系。3.通过测定中和反应的反应热的实验,理解测定反应热的基本原理,初步学会测定反应热的实验方法。4.了解反应热效应的定量描述与反应条件的关系,能从能量角度理解物质的稳定性和化学学科的重要性。1.了解化学反应能量变化与物质本身所具有的能量及键能的关系。2.能够用“焓变”及其符号(ΔH)来表示反应热。3.理解中和反应的反应热实验测定的基本原理和实验方法。合作探究自主预习目标导航预习导引一二一、化学反应的热效应1.当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量称为在此温度下的热效应,简称为反应热,其符号为Q。当反应吸热时,反应热为正值;当反应放热时,反应热为负值。用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支称为热化学。2.反应热的测定(1)测定反应热的仪器称为量热计,它由内、外两个筒组成,内筒是反应容器,外筒起保温作用。测定时,将反应物加入内筒并使之迅速混合,测量反应前后溶液温度的变化值。(2)计算:用C表示体系的热容,其单位是J·K-1;用T1和T2分别表示反应前后体系的温度,则反应热的计算公式为Q=-C(T2-T1)。3.强酸、强碱的中和反应的离子方程式可表示为H++OH-H2O。合作探究自主预习目标导航预习导引一二二、化学反应的焓变1.焓描述物质所具有的能量的物理量,符号是H。2.反应焓变(ΔH)(1)定义:反应产物的总焓与反应物的总焓之差。(2)表达式:ΔH=H(反应产物)-H(反应物)。(3)与反应热的关系:热化学研究表明,对于在等压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量全部转化为热能(同时可能伴随着反应体系体积的改变),则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的改变,即Qp=ΔH。如果ΔH0,即反应产物的焓大于反应物的焓,说明反应是吸收能量的,为吸热反应;如果ΔH0,即反应产物的焓小于反应物的焓,说明反应是释放能量的,为放热反应。(4)与键能的关系ΔH=E(反应物的键能之和)-E(生成物的键能之和)合作探究自主预习问题导学即时检测一二三一、化学反应的反应热活动与探究请同学们完成以下表格。类型比较放热反应吸热反应定义形成原因与化学键强弱的关系表示方法实例合作探究自主预习问题导学即时检测一二三答案:类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原因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与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法ΔH0ΔH0实例①物质的燃烧;②中和反应;③多数化合反应;④活泼金属与水或酸的反应①多数分解反应;②碳与CO2、水蒸气的反应等;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应合作探究自主预习问题导学即时检测一二三迁移与应用例1化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,下列图示能表示Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应过程中能量变化的是()合作探究自主预习问题导学即时检测一二三解析:Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应吸收热量,即生成物的总能量大于反应物的总能量。答案:A合作探究自主预习问题导学即时检测一二三迁移训练1下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系。合作探究自主预习问题导学即时检测一二三据此判断下列说法中正确的是()A.石墨转变为金刚石是吸热反应B.白磷比红磷稳定答案:AC.S(g)+O2(g)SO2(g)ΔH1S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH2则ΔH1ΔH2D.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH0合作探究自主预习问题导学即时检测一二三①物质发生化学反应一定伴随着能量变化,但伴有能量变化的物质变化不一定都是化学变化。如液态水变成冰伴有能量变化,但是物理变化。②化学反应的能量变化主要表现为热量变化,但并不完全是热量变化,还有光能、电能等的变化,或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。③反应条件与该反应的能量变化之间没有必然联系。放热反应有时也需要加热才能进行,如H2和O2的反应;有些吸热反应不需加热也能进行,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl之间的反应。合作探究自主预习问题导学即时检测一二三二、反应热的测定活动与探究50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH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放出的热量可计算中和反应的反应热。回答下列问题:合作探究自主预习问题导学即时检测一二三(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是。(2)烧杯间填满碎纸条的作用是。(3)若大烧杯上不盖硬纸板,求得的反应热(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(4)实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-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”)。(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得的反应热会(填“偏大”“偏小”或“无影响”,下同);用50mL0.50mol·L-1NaOH溶液进行上述实验,测得放出的热量可能会。合作探究自主预习问题导学即时检测一二三解析:(5)NH3·H2O是弱碱,在反应过程中会发生电离,电离是吸热反应;用50mL0.50mol·L-1NaOH溶液进行上述实验,可能使酸没有完全反应。答案:(1)搅拌器(2)保温隔热,减少实验中的热量损失(3)偏大(4)不相等(5)偏大偏小思考与交流在测定中和反应的反应热的实验操作中可能的误差来源有哪些?答案:①量取溶液的体积有误差(测量结果是按100mL的酸、碱进行计算,若实际量取时,多于100mL或小于100mL都会造成误差)。②温度计的读数有误。③实验过程中有液体洒在外面。④混合酸、碱溶液时,动作缓慢,导致实验误差。⑤隔热操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误差。⑥测酸温度后的温度计未用水清洗便立即去测碱的温度,致使热量损失而引起误差。合作探究自主预习问题导学即时检测一二三三、焓变活动与探究1.焓变与键能的关系吸收能量E1反应物生成物放出能量E2E1E2反应吸收能量ΔH0E1E2反应放出能量ΔH0ΔH=E(反应物的键能之和)-E(生成物的键能之和)合作探究自主预习问题导学即时检测一二三2.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ΔH0ΔH0图示实例H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)ΔH=-183kJ·mol-1C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3kJ·mol-1合作探究自主预习问题导学即时检测一二三迁移与应用例2已知反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)为吸热反应,试画出其反应过程中能量变化图像。解析:吸热反应随着反应的进行体系能量应增大,可类比焓变与物质能量关系图得出。答案:合作探究自主预习问题导学即时检测一二三迁移训练22SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g)的ΔH=-99kJ·mol-1合作探究自主预习问题导学即时检测一二三请回答下列问题:(1)该反应属于反应(填“放热”或“吸热”)。(2)图中A、C分别表示、。(3)从化学键的角度分析,E、F、ΔH1分别代表什么意义?E;F;ΔH1。(4)改变反应条件可改变E值大小,如加入V2O5作催化剂,可使E值减小。E的大小对该反应的反应热有无影响?。(5)图中ΔH1=kJ·mol-1。(6)若已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(l)的ΔH'=-QkJ·mol-1,则ΔHΔH',Q99(填“”“”或“=”)。合作探究自主预习问题导学即时检测一二三答案:(1)放热(2)反应物的总能量生成物的总能量(3)断裂旧键吸收的能量形成新键释放的能量2molSO2(g)完全氧化为2molSO3(g)时的焓变(4)无影响(5)-198(6)温馨提示:(1)反应热等于旧化学键断裂吸收的能量与新化学键生成放出的能量差。(2)物质由气态转化成液态要放出热量。(3)比较ΔH的大小,要连同“+”“-”号包括在内。合作探究自主预习问题导学即时检测一二三从能量储存和化学键变化的角度认识化学反应中的能量变化:①一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。反应物与生成物的能量差若以热能形式表现,即为放热或吸热;如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,反应为放热反应;如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,反应为吸热反应。放热反应吸热反应合作探究自主预习问题导学即时检测一二三能量守恒是任何变化过程所必须遵守的。化学反应中的能量守恒可用以下式子表示:ΔH=H(生成物)-H(反应物)。若焓变ΔH0,为吸热反应;若焓变ΔH0,为放热反应。②化学反应实质上是旧键的断裂和新键的生成。旧键的断裂需要吸收能量,新键的生成放出能量。利用化学键键能的大小可计算化学反应的热效应:ΔH=E(反应物的键能之和)-E(生成物的键能之和)。合作探究自主预习问题导学即时检测123451.下列说法中正确的是()A.在化学反应过程中,发生物质变化的同时不一定发生能量变化B.破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时,该反应为吸热反应C.生成物的总焓大于反应物的总焓时,反应吸热,ΔH0D.ΔH的大小与反应所处条件无关解析:化学反应一定有能量变化,故A不正确;生成物的键能大于反应物键能时,反应放热,故B不正确;ΔH=H(生成物)-H(反应物),H(生成物)H(反应物)则ΔH0,反应吸热,C正确;ΔH的大小与反应物的量相关,也与反应所处的温度、压强等有关。答案:C合作探究自主预习问题导学即时检测123452.氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰,在反应中,破坏1molH—H键消耗的能量为Q1kJ,破坏1molOO键消耗的能量为Q2kJ,形成1molH—O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中正确的是()A.2Q1+Q24Q3B.2Q1+Q24Q3C.Q1+Q2Q3D.Q1+Q2=Q3解析:本题是“根据键能计算反应热”的变形题,从微观结构上考查对放热反应和吸热反应本质的理解。氢气在氧气中燃烧O2+2H22H2O,反应放热。在反应中,要破坏2molH—H键、1molOO键,形成4molH—O键。所以2Q1+Q24Q3,因此,答案选B。答案:B合作探究自主预习问题导学即时检测123453.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如右图),将试管浸入硝酸汞溶液中,片刻取出,然后置于空气中,不久铝箔表面生出“白毛”,红墨水柱右端上升。根据实验现象判断下列说法错误的是()A.实验中发生的反应都是氧化还原反应B.铝是一种较活泼的金属C.铝与氧气反应放出大量的热D.铝片上生成的“白毛”是氧化铝和氧化汞的混合物合作探究自主预习问题导学即时检测12345解析:红墨水柱右端上升说明反应放热,C正确;铝是一种较活泼的金属,容易被空气中的氧气氧化变成氧化铝;通常的铝制品之所以能免遭氧化,是由于铝制品表面有一层致密的氧化铝外衣保护着,将试管浸入硝酸汞溶液,硝酸汞与铝发生置换反应,生成了液态金属——汞。汞能与铝结合成合金,俗称“铝汞齐”。在铝汞齐表面的铝没有氧化铝保护膜的保护,很快被空气中的氧气氧化变成了白色固体氧化铝。当铝汞齐表面的铝因氧化而减少时,铝箔上的铝会不断溶解进入铝汞齐,并继续在表面被氧