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1、第一章化学反应与能量转化第一章化学反应与能量转化学.科.网zxxkw第第1节化学反应的热效应节化学反应的热效应第第1课时化学反应的反应热与焓变课时化学反应的反应热与焓变1.了解化学反应中能量转化的原因，知道化了解化学反应中能量转化的原因，知道化学能与热能的转化是化学反应中能量转化的学能与热能的转化是化学反应中能量转化的主要形式。主要形式。2理解焓变的含义及表示方法。理解焓变的含义及表示方法。3了解焓变与反应吸热或放热的关系。了解焓变与反应吸热或放热的关系。4掌握热化学方程式的书写和意义。掌握热化学方程式的书写和意义。课程标准导航课程标准导航一、化学反应的反应热一、化学反应的反应热1反应热反应热
2、(1)概念概念化学反应在一定温度下进行时，反应所化学反应在一定温度下进行时，反应所_的热量。的热量。(2)数值与反应中热量变化的关系数值与反应中热量变化的关系新知初探自学导引新知初探自学导引吸收或释放吸收或释放数值数值负值负值正值正值热量热量变化变化放热放热吸热吸热单位单位Jmol1或或kJmol1学.科.网2.反应热的测定反应热的测定(1)仪器仪器量热计量热计zxxkw(2)原理原理Q_其中其中C表示溶液及量热计的表示溶液及量热计的_，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。分别表示反应前和反应后体系的温度。(3)中和热中和热强酸、强碱中和反应的离子方程式：强酸、强碱中和反应的离子方程式
3、：HOH=H2O。强酸、强碱的中和热值：强酸、强碱的中和热值：_。C(T2T1)热容热容57.3kJmol1想一想想一想只要是中和反应，生成只要是中和反应，生成1molH2O时，其热时，其热效应均为效应均为57.3kJmol1吗？为什么？吗？为什么？提示：提示：不一定。中和热所对应的反应实质为不一定。中和热所对应的反应实质为HOH=H2O，若为弱酸或弱碱参与反，若为弱酸或弱碱参与反应，由于其电离需吸热，故热效应小于应，由于其电离需吸热，故热效应小于57.3kJmol1；即使为强酸和强碱的反应，若除；即使为强酸和强碱的反应，若除H、OH反应外还有其他离子结合，其热反应外还有其他离子结合，其热效应
4、也不是效应也不是57.3kJmol1，如，如H2SO4与与Ba(OH)2的反应。的反应。学.科.网学.科.网二、化学反应的焓变二、化学反应的焓变1焓焓用来描述用来描述_的物理量，相的物理量，相同量的不同的物质所具有的能量不同，其焓同量的不同的物质所具有的能量不同，其焓也不相同，表示符号：也不相同，表示符号：H。2反应焓变反应焓变(1)表达式及单位表达式及单位H_，单位是：，单位是：Jmol1或或kJmol1。物质所具有能量物质所具有能量H(反应产物反应产物)H(反应物反应物)(2)含义含义H0，反应，反应_；H0，反应放热。，反应放热。(3)与反应热的关系与反应热的关系等压条件下，反应中的能量
5、变化等压条件下，反应中的能量变化_时，焓变与化学反应的反应热时，焓变与化学反应的反应热相等，数学表达式为相等，数学表达式为_。吸热吸热全部转化为热能全部转化为热能HQp3热化学方程式热化学方程式(1)意义意义表示化学反应中的表示化学反应中的_，表示表示化学反应中的化学反应中的_。物质变化物质变化焓变焓变1下列关于反应热的说法正确的是下列关于反应热的说法正确的是()通常情况下，化学反应中能量的转化主要通常情况下，化学反应中能量的转化主要是化学能和热能之间的转化是化学能和热能之间的转化同一化学反同一化学反应在不同温度下进行，反应热的数值不同应在不同温度下进行，反应热的数值不同反应热通常用反应热通常
6、用Q表示，反应放热时表示，反应放热时Q为负为负值；反应吸热时值；反应吸热时Q为正值为正值反应热的数据反应热的数据可通过实验测得，也可运用理论计算求得可通过实验测得，也可运用理论计算求得A只有只有B只有只有C只有只有D全部正确全部正确解析：选解析：选D。通常情况下，化学反应中能量。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，几的转化主要是化学能和热能之间的转化，几乎所有的化学反应都伴随着热量的释放或吸乎所有的化学反应都伴随着热量的释放或吸收，故收，故正确。反应热是定量描述一定温度正确。反应热是定量描述一定温度下化学反应释放或吸收的热量，一般规定，下化学反应释放或吸收的热量，一般
7、规定，吸热为正值，放热为负值，可通过实验测得吸热为正值，放热为负值，可通过实验测得,也可利用理论计算求得，故也可利用理论计算求得，故正确。正确。2下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是()A物质发生化学反应的反应热仅指反应放物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量出的热量B热化学方程式中各物质的化学计量数只热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，不表示分子的个数表示物质的量，不表示分子的个数C所有的燃烧都是放热反应所有的燃烧都是放热反应D热化学方程式中化学式前面的化学计量热化学方程式中化学式前面的化学计量数可以是分数数可以是分数解析：选解析：选A。B项热化学方程式中各物质的化学项热
8、化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量而不表示分子个数；计量数只表示物质的量而不表示分子个数；C项燃烧都是放热；项燃烧都是放热；D项热化学方程式的系数只项热化学方程式的系数只表示物质的量，可以是整数，也可以是分数。表示物质的量，可以是整数，也可以是分数。3.由右图分析，有关叙述正确的是由右图分析，有关叙述正确的是()AABC和和BCA两个反应吸收两个反应吸收或放出的能量不等或放出的能量不等BABC是放热反应是放热反应CA具有的能量高于具有的能量高于B和和C具有的能量总和具有的能量总和DABC是吸热反应，则是吸热反应，则BCA必然是放热反应必然是放热反应解析：选解析：选D。本题考查化学反应
9、中的能量变。本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，化，由图可知，BC的能量高于的能量高于A的能量，的能量，则反应则反应BCA一定是放热反应，反之，一定是放热反应，反之，ABC则是吸热反应。根据能量守恒定则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。反。探究导引探究导引1“放热反应一定不需要加热，放热反应一定不需要加热，吸热反应一定需要加热吸热反应一定需要加热”的说法对吗？的说法对吗？提示：提示：该说法不对。反应吸热或是放热取决该说法不对。反应吸热或是放热取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小于反应物总能量与生成物总能量的相对大
10、小,要点突破讲练互动要点突破讲练互动焓变与物质能量及化学键焓变与物质能量及化学键的关系的关系与反应条件无关。有些放热反应需要加热才与反应条件无关。有些放热反应需要加热才能发生，而有些吸热反应在常温下就能发生能发生，而有些吸热反应在常温下就能发生,如如NH4Cl固体与固体与Ba(OH)28H2O在常温下研磨在常温下研磨就可发生反应。就可发生反应。探究导引探究导引2焓变与物质的能量、化学键存焓变与物质的能量、化学键存在怎样的关系？在怎样的关系？提示：提示：焓变等于生成物的总能量减去反应物焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，焓变等于反应物断开化学键吸收的总能量，焓变等于反应物断开化学键吸收的能
11、量减去生成物形成化学键放出的能量。的能量减去生成物形成化学键放出的能量。要点归纳要点归纳1焓变与物质能量的关系焓变与物质能量的关系类型类型比较比较放热反应放热反应吸热反应吸热反应关系关系反应物具有的总反应物具有的总能量大于生成物能量大于生成物具有的总能量具有的总能量反应物具有的总反应物具有的总能量小于生成物能量小于生成物具有的总能量具有的总能量表示方法表示方法H0类型类型比较比较放热反应放热反应吸热反应吸热反应图示图示实例实例H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6kJ/molC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3kJ/mol2.焓变与化学键的关系焓变与化学键的关系(
12、1)焓变与化学键的形成和断裂过程中能量变焓变与化学键的形成和断裂过程中能量变化的关系化的关系化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因的主要原因(如图如图)。(2)由化学键的形成和断裂过程的能量变化求焓由化学键的形成和断裂过程的能量变化求焓变的公式变的公式H反应物的化学键断裂吸收的能量总和生反应物的化学键断裂吸收的能量总和生成物的化学键形成时放出的能量总和。成物的化学键形成时放出的能量总和。反应物的化学键断裂吸收的能量总和反应物的化学键断裂吸收的能量总和生成物生成物的化学键形成时放出的能量总和，反应吸热；的化学键形成时放出的能量总和，反应吸热；反应物
13、的化学键断裂吸收的能量总和反应物的化学键断裂吸收的能量总和”、“”或或“”)。所以所以a代表旧键断裂吸收的能量，代表旧键断裂吸收的能量，b代表代表2H(g)O(g)结合成结合成H2O(g)中的氢氧键所放出的能中的氢氧键所放出的能量，量，c则代表断键所吸收的能量与成键所释则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量的差，即焓变。放的能量的差，即焓变。(2)由图可知该反应由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，该反应中反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，为放热反应，H0。答案：答案：(1)旧键断裂吸收的能量新键形成放旧键断裂吸收的能量新键形成放出的能量焓变出的能量焓变(2)放热反应放
14、热反应探究导引探究导引3热化学方程式与普通化学方程热化学方程式与普通化学方程式有哪些区别？式有哪些区别？提示：提示：热化学方程式的书写热化学方程式的书写普通化学方程式普通化学方程式热化学方程式热化学方程式系数系数是整数，既表示微是整数，既表示微粒个数，又表示该粒个数，又表示该物质的物质的量物质的物质的量是整数，也可以是整数，也可以是分数，只表示是分数，只表示物质的物质的量物质的物质的量普通化学方普通化学方程式程式热化学方程式热化学方程式状态状态不要求注明不要求注明必须在化学式后注明必须在化学式后注明H正负正负号及单位号及单位无无必须注明必须注明意义意义表明了化学表明了化学反应中的物反应中的物质
15、变化质变化不仅表明了化学反应中不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化探究导引探究导引4H的单位中的的单位中的“mol1”的含的含义是什么？义是什么？提示：提示：单位中的单位中的“mol1”表明参加反应的表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学式的系数相同，即按照所给反应式发生化学式的系数相同，即按照所给反应式发生1mol反应时放出或吸收的热量。反应时放出或吸收的热量。要点归纳要点归纳1热化学方程式书写的基本步骤热化学方程式书写的基本步骤第一步写出化学反应方程式；第二步依据题目第一
16、步写出化学反应方程式；第二步依据题目信息注明物质状态；第三步计算焓变数值；第信息注明物质状态；第三步计算焓变数值；第四步确定焓变的符号四步确定焓变的符号(即正负号即正负号)；最后写出热；最后写出热化学方程式。化学方程式。2书写热化学方程式应注意的问题书写热化学方程式应注意的问题(1)必须注明物质的聚集状态必须注明物质的聚集状态因为反应物和生成物的聚集状态不同，焓变因为反应物和生成物的聚集状态不同，焓变H不同。因此，只有注明物质的聚集状态才不同。因此，只有注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义和特点。能完整地体现出热化学方程式的意义和特点。一般用英文字母一般用英文字母g、l、s分别
17、表示物质的气态、分别表示物质的气态、液态、固态，稀溶液中的溶质则用液态、固态，稀溶液中的溶质则用aq来表示。来表示。(2)H只能写在热化学方程式的右边且中间只能写在热化学方程式的右边且中间有空格，若为放热反应，有空格，若为放热反应，H为为“”。H的单位一般为的单位一般为kJmol1，该单位是表明参加，该单位是表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中各反应的各物质的物质的量与化学方程式中各物质的化学式的系数相对应，并不是指物质的化学式的系数相对应，并不是指1mol物质发生反应。物质发生反应。(3)在在H后面注明反应条件后面注明反应条件焓变焓变(H)与测定条件与测定条件(温度、压强等温度、压强
18、等)有关，有关，如同一反应在不同温度下进行时的焓变是不如同一反应在不同温度下进行时的焓变是不同的。因此书写热化学方程式时应注明同的。因此书写热化学方程式时应注明H的的测定条件。绝大多数测定条件。绝大多数H是在是在25、101325Pa下测定的，此时可不注明温度和压强。下测定的，此时可不注明温度和压强。(4)热化学方程式中热化学方程式中H的数值必须与化学式的数值必须与化学式前面的系数相对应前面的系数相对应若化学方程式中各物质的系数加倍，则若化学方程式中各物质的系数加倍，则H的的数值也加倍，若反应逆向进行，则数值也加倍，若反应逆向进行，则H要改变要改变符号，但绝对值不变。符号，但绝对值不变。即时应
19、用即时应用225，101kPa时，强酸与强碱的稀溶液时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为发生中和反应的中和热为57.3kJmol1,1mol辛烷完全燃烧生成辛烷完全燃烧生成CO2和液态水放出的和液态水放出的热量为热量为5518kJmol1。下列热化学方程式书。下列热化学方程式书写正确的是写正确的是()解析：选解析：选B。A项，中和热项，中和热H57.3kJmol1是指发生是指发生HOH=H2O反应生成反应生成1molH2O时的焓变，在此处时的焓变，在此处2molH和和2molOH生成了生成了2molH2O，并且发生了，并且发生了Ba2 SO=BaSO4的反应，故反应的热效应大的反应，故
20、反应的热效应大于于57.3kJmol12，即焓变，即焓变H114.6kJmol1，故错误；，故错误；C项，项，1molC8H18(l)完全完全燃烧生成燃烧生成8molCO2(g)和和9molH2O(l)时放出时放出热量热量5518kJ，而本项中，而本项中H2O为气态，为气态，故错误；故错误；D项，由项，由C项分析可知本项中项分析可知本项中C8H18的状态及物质的量均不正确，故错误；的状态及物质的量均不正确，故错误；B项项符合热化学方程式的书写要求，正确。符合热化学方程式的书写要求，正确。题型探究权威预测题型探究权威预测焓变与物质能量、键能关焓变与物质能量、键能关系的考查系的考查(2012济南高
21、二统考济南高二统考)化学反应可视为化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是两种原子间形成是两种原子间形成1mol化学键时释放的能量化学键时释放的能量或断开或断开1mol化学键所吸收的能量。现提供以化学键所吸收的能量。现提供以下化学键的键能下化学键的键能(如下表如下表)。试根据这些数据。试根据这些数据计算热化学方程式计算热化学方程式P4(s，白磷，白磷)5O2(g)=P4O10(s)HQkJmol1中中Q的值。的值。化学键化学键PPPOO=OP=O键能键能(kJmol1)198360498585(提示：白磷是正四面体型的分子，当与氧形提示：白磷
22、是正四面体型的分子，当与氧形成成P4O10时，每两个磷原子之间插入一个氧原时，每两个磷原子之间插入一个氧原子，此外，每个磷原子又以双键结合一个氧子，此外，每个磷原子又以双键结合一个氧原子。如图所示原子。如图所示)【思路点拨思路点拨】解答本题应注意以下三点：解答本题应注意以下三点：(1)同一化学键形成时释放的能量与断裂时吸同一化学键形成时释放的能量与断裂时吸收的能量相同。收的能量相同。(2)1molP4分子中含有分子中含有6molPP键。键。(3)1molP4O10分子中含有分子中含有12molPO键、键、4molP=O键。键。【解析解析】根据题意可知根据题意可知P4O10中有中有12个个PO键
23、，键，4个个P=O键，如图键，如图所示，由化学反所示，由化学反应中断键吸热，成键放热，应中断键吸热，成键放热，H反应物的键反应物的键能之和生成物的键能之和。则该反应的焓能之和生成物的键能之和。则该反应的焓变：变：H6198kJmol15498kJmol1(12360kJmol14585kJmol1)2982kJmol1，即，即Q2982。【答案答案】2982【名师点睛名师点睛】本题以断裂化学键吸收的能本题以断裂化学键吸收的能量量(键能键能)和化学方程式计算反应的焓变为载和化学方程式计算反应的焓变为载体，主要考查考生对化学反应中能量变化知体，主要考查考生对化学反应中能量变化知识的实际应用能力，这
24、是近年高考的热点问识的实际应用能力，这是近年高考的热点问题。题。由氢气和氧气反应生成由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气时水蒸气时放出放出241.8kJ的热量，的热量，1g水蒸气转化为液态水蒸气转化为液态水放出水放出2.45kJ的热量，则下列热化学方程式的热量，则下列热化学方程式书写正确的是书写正确的是()热化学方程式的书写及正热化学方程式的书写及正误判断误判断【解析解析】1g水蒸气转化为液态水时放出水蒸气转化为液态水时放出2.45kJ热量，热量，1mol水蒸气液化就会放出水蒸气液化就会放出44.1kJ的热量，每生成的热量，每生成1mol液态水时放热液态水时放热285.9kJ，根据热化学方程式书
25、写的基本要求，可，根据热化学方程式书写的基本要求，可知知B项焓变数值错误，项焓变数值错误，C、D项焓变的正负号项焓变的正负号错误，只有错误，只有A项是正确的。项是正确的。【答案答案】A【规律方法规律方法】热化学方程式正误判断的热化学方程式正误判断的“四看四看”：“一看一看”化学原理是否正确；化学原理是否正确；“二看二看”状态是否标明；状态是否标明；“三看三看”反应热符号及单位是否正确；反应热符号及单位是否正确；“四看四看”反应热数值是否与系数和状态相对反应热数值是否与系数和状态相对应。应。课堂达标即时巩固课堂达标即时巩固热点示例思维拓展热点示例思维拓展进行中和热测定时要得到准确数据，关键进行中
26、和热测定时要得到准确数据，关键在于减少实验过程中的热量散失，通常采在于减少实验过程中的热量散失，通常采取的措施：取的措施：(1)大、小烧杯杯口要平齐，杯大、小烧杯杯口要平齐，杯口盖上硬纸板；口盖上硬纸板；(2)大、小烧杯间填充碎泡大、小烧杯间填充碎泡沫塑料或碎纸片；沫塑料或碎纸片；(3)盐酸、氢氧化钠溶液盐酸、氢氧化钠溶液浓度要准确；浓度要准确；(4)混合操作要迅速；混合操作要迅速；(5)准确读取温度；准确读取温度；(6)实验操作中可采取一实验操作中可采取一种反应物稍过量，以使另一种反应物充分种反应物稍过量，以使另一种反应物充分反应；反应；(7)搅拌棒不用金属材质的，以减少搅拌棒不用金属材质的
27、，以减少热量损失。热量损失。经典案例经典案例化学上规定：中和热是在稀溶液中，酸与碱发化学上规定：中和热是在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成生中和反应生成1molH2O时放出的热量。时放出的热量。现用现用50mL0.50molL1的盐酸与的盐酸与50mL0.55molL1的的NaOH溶液在如图所示的装置中进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所放出的行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：热量可计算中和热。回答下列问题：(1)从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是用品是_。(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是烧
28、杯间填满碎泡沫塑料的作用是_。(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值会值会_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“无无影响影响”)。(4)实验中改用实验中改用60mL0.50molL1盐酸跟盐酸跟50mL0.55molL1NaOH溶液进行反应，与上溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量述实验相比，所放出的热量_(填填“相等相等”或或“不相等不相等”)，所求中和热，所求中和热_(填填“相等相等”或或“不相等不相等”)，简，简述理由述理由_。(5)用用50mL0.50molL1NaOH溶液进行上溶液进行上述实验，测得中和热的数值会述实验，测得中和热的数
29、值会_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“无影响无影响”)。【解析解析】(1)本实验成功的关键是准确测量本实验成功的关键是准确测量反应前后的温度。因此所用装置必须保温、反应前后的温度。因此所用装置必须保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致，故缺少绝热且可使体系温度尽快达到一致，故缺少的仪器应为环形玻璃搅拌棒，其作用是使反的仪器应为环形玻璃搅拌棒，其作用是使反应物尽快混合均匀并充分反应，同时，使小应物尽快混合均匀并充分反应，同时，使小烧杯里溶液的温度均匀。烧杯里溶液的温度均匀。(2)由于本实验的准确性取决于对溶液温度的由于本实验的准确性取决于对溶液温度的测定，为了保温、隔热，即减少实验过程中测定
30、，为了保温、隔热，即减少实验过程中的热量损失，实验中采取了在两烧杯间填充的热量损失，实验中采取了在两烧杯间填充碎泡沫塑料和在大烧杯上盖硬纸板的措施。碎泡沫塑料和在大烧杯上盖硬纸板的措施。(3)不盖硬纸板会损失部分热量，造成所测结不盖硬纸板会损失部分热量，造成所测结果偏低。果偏低。(4)由中和热概念可知，中和热是以生成由中和热概念可知，中和热是以生成1mol水为标准的，而与酸碱的用量无关。水为标准的，而与酸碱的用量无关。(5)实验操作中一般采用一种物质过量，但如实验操作中一般采用一种物质过量，但如果恰好完全反应，也可以，对测量结果无影果恰好完全反应，也可以，对测量结果无影响。响。【答案答案】(1
31、)环形玻璃搅拌棒环形玻璃搅拌棒(2)减少实验过程中的热量损失减少实验过程中的热量损失(3)偏小偏小(4)不相等相等因为中和热是指酸跟碱发不相等相等因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成生中和反应生成1molH2O时所放出的热量时所放出的热量,与酸碱的用量无关与酸碱的用量无关( (5) )无影响无影响【提示提示】( (1) )不可以。实验用环形玻璃搅拌不可以。实验用环形玻璃搅拌棒可减缓热量的传递，尽量减少热量散失，棒可减缓热量的传递，尽量减少热量散失，若用铜丝作搅拌棒，铜是热的良导体，会增若用铜丝作搅拌棒，铜是热的良导体，会增大实验误差。大实验误差。( (2) )影响。因为加入的盐酸会与影响。因为加入的盐酸会与Na2CO3反应反应,从而改变反应放出的热量而影响中和热的测从而改变反应放出的热量而影响中和热的测定。定。互动探究互动探究( (1) )在实验过程中，某同学没有找到缺少的那在实验过程中，某同学没有找到缺少的那一件物品，就用细铜丝自己做了一个，你认一件物品，就用细铜丝自己做了一个，你认为可以吗？阐明你的观点。为可以吗？阐明你的观点。( (2) )若实验所用若实验所用NaOH溶液因吸收少量溶液因吸收少量CO2而而变质，则该变质，则该NaOH是否影响中和热的测定？是否影响中和热的测定？