第1课时-焓变-反应热

第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化第1课时焓变反应热自主学习课堂探究新课导入导入一:自动加热饭盒,在需要加热时,取一包发热粉倒入加热盒内,把饭盒按入加热盒,从旁边的缝中注入少量清水,在几分钟内可使食品达到80摄氏度。同学们你能解释其中的原理吗?你能设计实验检验发热粉是什么吗?导入二:同学们,通过我们前面必修1和必修2的学习,你能回答这些问题吗?(1)什么是放热反应?什么是吸热反应?(反应过程中,有热量放出的反应叫放热反应,反应过程中需要吸收热量的反应叫做吸热反应。)(2)你已经学过哪些放热反应?哪些吸热反应?(物质的燃烧、酸碱中和反应、铝热反应等都是放热反应;碳与水蒸气的反应等属于吸热反应。)(3)化学反应的实质是什么?(化学反应的本质是旧化学键的断裂、新化学键的生成过程。)那么化学键与化学反应中能量变化又有怎样的关系呢?让我们带着这些疑问走进今天的课堂吧。教师参考自主学习【课标要求】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.了解反应热和焓变的含义,举例说明化学能与热能的转化。知识衔接1.某一化学反应是吸热反应还是放热反应,是由反应物和生成物的总能量的相对大小决定的。2.从化学键变化的角度分析,化学反应的本质是反应物分子内化学键的断裂和生成物分子内化学键的形成。3.常见的放热反应和吸热反应放热反应…①物质的燃烧;②金属与酸(水)的反应;③中|和反应;④绝大多数化合反应;⑤铝热反应等吸热反应…①绝大多数分解反应;②C+CO22CO;③C+H2O(g)CO+H2;④Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl混合搅拌;⑤持续供给能量的反应,如电解知识梳理一、反应热与焓变1.反应热(1)定义:化学反应在一定条件下反应时所释放或吸收的。(2)焓和焓变①焓是与内能有关的物理量,符号用H表示。②焓变是生成物与反应物的焓值差,符号“”,常用单位“”。③恒压条件下的反应热焓变。热量ΔHkJ/mol等于2.ΔH与吸热反应、放热反应的关系(2)实例:1molH2与0.5molO2完全反应生成1mol液态水时放出285.8kJ的热量,则该反应的焓变ΔH=。-285.8kJ/mol【自我检测】1.“焓”是指()A.物质所具有的能量B.反应热的变化C.化学键所具有的能量D.物质的一种化学性质2.已知某反应的焓变小于零,下列说法正确的是()A.该反应为放热反应B.该反应为吸热反应C.反应产物的焓大于反应物的焓D.反应物的总能量小于反应产物的总能量AA二、化学反应中能量变化的原因1.微观角度——化学反应的本质2.宏观角度〚思考1〛任何一个化学反应都有反应热吗?提示: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,需要原子间的相互作用,这需要吸收能量;当原子重新结合成生成物分子,即新化学键形成时,又要释放能量。〚思考2〛决定焓变(ΔH)正负及影响焓变大小的因素有哪些?提示:决定焓变正负的因素:反应物与生成物焓的相对大小。影响焓变大小的因素:①参加反应的物质的物质的量的多少;②反应体系中物质的聚集状态;③物质的温度和压强。【自我检测】1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”):(1)化学反应旧化学键断裂时吸收能量,新化学键形成时释放能量。()(2)当反应放热时,Q0。()(3)NaOH固体溶于水时放出的热量也属于反应热。()(4)若形成新化学键释放的能量小于断裂旧化学键所需要吸收的能量,则反应放热。()答案:(1)√(2)×(3)×(4)×2.由图分析,下列说法正确的是()A.AB+C和B+CA两个反应吸收或放出的能量不等B.AB+CΔH0C.A具有的焓高于B和C具有的焓总和D.AB+CΔH0,则B+CAΔH0D课堂探究吸热反应与放热反应比较与判断探究一问题导引:1.水加热变成水蒸气是吸热反应吗?教师参考2.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)是放热反应,从微观和宏观两个角度该如何理解?3.如何用ΔH表示放热反应与吸热反应?1.放热反应与吸热反应比较类型比较放热反应吸热反应定义释放能量的化学反应吸收能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图示常见反应①活泼金属与水或酸的反应;②酸碱中和反应;③燃烧反应;④多数化合反应①多数分解反应;②NH4Cl(s)与Ba(OH)2·8H2O的反应;③C(s)与H2O(g)的反应;④CO2与C的反应实例H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)ΔH=-184.6kJ·mol-1C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3kJ·mol-12.吸热反应与放热反应判断(1)必须是化学反应,不是一般物理吸热、放热过程。(2)比较反应物、生成物总能量高低、大小。(3)比较反应物、生成物总键能大小。(4)对照常见的吸热反应、放热反应分析。【典例1】下列说法正确的是()①需要加热方能发生的反应一定是吸热反应②放热反应在常温下一定很易发生③反应是吸热还是放热必须看反应物和生成物所具有总能量的大小④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的反应为放热反应A.①②B.②③C.①④D.③④解析:反应是吸热还是放热主要取决于所有的反应物和生成物总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始需加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。例如C+O2CO2的反应为放热反应,但反应开始也需加热,需要向反应体系先提供一定的能量。答案:D借题发挥放热反应、吸热反应判断的依据与误区1.吸热反应、放热反应判断的“两大依据”理论依据:反应物与生成物总能量的相对大小。计算依据:断裂化学键吸收总能量与形成化学键放出总能量的相对大小。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,只要加热就是吸热反应,如木炭点燃需加热。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、浓硫酸溶解放出热量,水汽化吸收热量。备选例题解析:由能量变化可知,反应产物的总能量比反应物的总能量低,该反应为放热反应,但并不是不需要加热;当1molCO2(g)和1molH2(g)反应生成1molCO(g)和1molH2O(g)时,要吸收41kJ热量。CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示,有关两者反应的说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.CO(g)和H2O(g)具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量C.该反应不需要加热就能进行D.1molCO2(g)和1molH2(g)反应生成1molCO(g)和1molH2O(g)要放出41kJ热量B【跟踪训练】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.在加热条件下发生的反应均为吸热反应D.一个化学反应中,当反应物总能量大于生成物总能量时,反应放热,ΔH为“-”解析:焓变与参加反应的物质的多少有关,与其化学计量数成正比,A错;在反应中,物质所具有的总能量减少,反应就放热,ΔH0,反之就吸热,ΔH0,B错;D对;在加热条件下发生的反应也可能是放热反应,如燃烧反应,反应是吸热还是放热与反应条件无必然的联系。D解析:A选项不是化学变化,只是物质状态的转化;B选项ΔH0,为吸热反应;C选项没有说明断裂化学键时吸收的热量的多少,错误;D选项图示表明了反应物的总能量大于生成物的总能量,属于放热反应,正确。D2.下列变化为放热的化学反应的是()A.H2O(g)H2O(l)ΔH=-44.0kJ/molB.2HI(g)H2(g)+I2(g)ΔH=+14.9kJ/molC.形成化学键时共放出能量862kJ的化学反应D.能量变化如图所示的化学反应ΔH的简单计算探究二问题导引:1.反应热与物质本身所具有的能量之间有怎样的关系?2.反应热与化学键键能有怎样的关系?3.ΔH有哪些计算方法?教师参考【典例2】某些化学键的键能如下表(kJ·mol-1)化学键H—HBr—BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br键能436193151247431299356(1)1molH2在2molCl2中燃烧,放出热量kJ。(2)在一定条件下,1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应,放出热量由多到少的顺序是(填字母)。a.Cl2Br2I2b.I2Br2Cl2预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热(填“多”“少”或“不变”)。解析:(1)1molH2在2molCl2中燃烧,参加反应的H2和Cl2都是1mol,生成HCl2mol,则放出热量:431kJ·mol-1×2mol-436kJ·mol-1×1mol-247kJ·mol-1×1mol=179kJ。(2)由于键能E(H—Cl)×2-E(Cl—Cl)E(H—Br)×2-E(Br—Br)E(H—I)×2-E(I—I),故H2在Cl2中燃烧放热最多,在I2中燃烧放热最少。推测键能2E(H—F)-E(F—F)2E(H—Cl)-E(Cl—Cl),故知H2在F2中燃烧放热多。答案:(1)179(2)a多借题发挥反应热的实质及简单计算方法1.化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。由键能求反应热:ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。2.ΔH=E(生成物具有的总能量)-E(反应物具有的总能量)。备选例题肼(H2NNH2)是一种高能燃料,有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1mol化学键所需的能量(kJ):942、500、N—N154,则断裂1molN—H键所需能量(kJ)是()A.194B.391C.516D.658B解析:总反应为N2H4(g)+O2(g)N2(g)+2H2O(g)ΔH=-534kJ/mol,其中N2H4的结构为,含4个N—H键,所以有:ΔH=反应物键能之和-生成物键能之和,即-534kJ/mol=(154+4x+500)kJ/mol-2752kJ/mol,解得x=391,选B项。【跟踪训练】1.已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ,且氧气中1mol键完全断裂时吸收热量496kJ,水蒸气中1molH—O键形成时放出热量463kJ,则氢气中1molH—H键断裂时吸收热量为()A.920kJB.557kJC.436kJD.188kJC解析:因为1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ,所以1molH2与12molO2完全燃烧生成1mol水蒸气时放出热量242kJ。而化学反应中之所以存在能量的变化是因为在化学反应过程中存在旧键的断裂与新键的形成,其中旧键的断裂需要吸收能量而新键的形成需要放出能量。发生上述反应H2(g)+12O2(g)H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1时键所发生的变化为断裂1molH—H键和12mol键、形成2molH—O键,因此在此反应过程中断裂旧键需要吸收的能量为12×496kJ+EH—H×1mol,形成新键释放的能量为2×463kJ=926kJ,因此反应为放热反应,所以926kJ-12×496kJ-EH—H×1mol=242kJ,解得EH—H=436kJ·mol-1。2.根据下列图示能量变化,计算NO与CO2反应的反应热ΔH=。解析:由图示可知,该反应为吸热反应,生成物总能量与反应物总能量的差即为该反应的反应热:ΔH=368kJ·mol-1-134kJ·mol-1=+234kJ·mol-1。答案:+234kJ·mol-13.已知:H2(g)+12O2(g)H2O(g),反应过程中能量变化如图,问:(1)a、b、c分别代表什么意义?a.;b.;c.。(2)该反应是放热反应还是吸热反应?。ΔH大于零还是小于零?。(3)若已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔH1=-Q1,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)ΔH2=-Q2,则ΔH1ΔH2,Q1Q2(填“”“”或“=