高中化學.選修4-1.化學反應與能量的變化

組織建設化學·選修4

焓變反應熱

第一節(jié)化學反應與能量變化

第一課時1．化學反應過程中，不僅有物質(zhì)的變化，還有能量的變化。這種能量的變化常以_______、_______、_______等形式表現(xiàn)出來。熱能電能光能2．化學反應中的能量變化，通常主要表現(xiàn)為______的變化。對化學反應，以反應過程中放熱或吸熱為標準劃分，分為放熱反應和吸熱反應兩種類型。有熱量________的反應叫做放熱反應，需要_________熱量的反應叫做吸熱反應。熱量放出吸收溫故知新化學反應過程中為什么會有能量的變化？

活潑金屬與水或酸的反應、酸堿中和反應、燃燒反應、多數(shù)化合反應你所知道的化學反應中有哪些是放熱反應？你所知道的化學反應中有哪些是吸熱反應？

多數(shù)的分解反應、氯化銨固體與氫氧化鋇晶體的反應、水煤氣的生成反應、炭與二氧化碳生成一氧化碳反應物具有的總能量與生成物具有的總能量不相等問題探究總結(jié)感悟1．焓和焓變(1)焓(H)：是一個與

有關的物理量．(2)焓變(ΔH)：ΔH＝

．內(nèi)能H(生成物)－H(反應物)一、焓變反應熱2．反應熱(1)定義：化學反應過程中

(數(shù)值上等于

條件下的焓變)，用

表示。(2)單位：所釋放或吸收的能量恒壓ΔHkJ/mol1.從反應物和生成物的總能量(宏觀)角度看：吸熱反應：ΔH＜0或ΔH為“－”ΔH＞0或ΔH為“＋”ΔH＝生成物能量－反應物能量反應物生成物能量放熱反應反應物生成物能量吸熱反應二、化學反應中能量變化的原因放熱反應：總結(jié)感悟問題探究2.從鍵能(微觀)角度看：ΔH＝破鍵吸收能量－成鍵放出能量如何計算此反應過程中的反應熱？吸熱反應：ΔH＜0或ΔH為“－”ΔH＞0或ΔH為“＋”放熱反應：＝反應物總鍵能－生成物總鍵能ΔH＝斷鍵吸收能量－成鍵放出能量/edu/ppt/ppt_playVideo.action?mediaVo.resId=55e3f853af508f0099b1ca00分子碰撞動畫化學反應的本質(zhì)是什么？以氫氣在氯氣中燃燒為例，用化學鍵的觀點分析反應的本質(zhì)過程。（一）微觀角度二、化學反應中能量的變化的原因問題探究知識回顧：化學反應的本質(zhì)是什么？舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。吸收能量釋放能量H2+Cl2=2HClH-HCl-Cl436KJ/mol吸收243KJ/mol吸收鍵斷裂HHClCl++鍵形成H-ClH-Cl431KJ/mol431KJ/mol釋放＝反應物總鍵能－生成物總鍵能ΔH＝吸收能量－放出能量能量反應過程生成物反應物E1E2活化分子反應熱?H＝E1-E2反應過程生成物反應物反應熱E1E2活化分子能量?H＝E（生成物的總能量）－E（反應物的總能量）ΔH＝破鍵吸收能量－成鍵放出能量總結(jié)感悟當堂鞏固⑹伴有能量變化的物質(zhì)變化不一定都是化學變化(

)√×⑷反應物的總能量高于生成物的總能量時該反應放熱(

)√×⑶化學鍵的斷裂或形成一定伴有焓變 (

)⑴物質(zhì)發(fā)生化學反應都伴有能量變化 (

)√⑵需要加熱發(fā)生的反應一定是吸熱反應（）×⑸反應物的總鍵能大于生成物的總鍵能時，該反應放熱 (

)1.判斷下列說法是否正確：問題探究2、對于放熱反應2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)，下列說法正確的是()A．生成物H2O所具有的總焓高于反應物H2和O2所具有的總焓B．反應物H2和O2所具有的總焓高于生成物H2O所具有的總焓C．反應物H2和O2所具有的總焓等于生成物H2O所具有的總焓D．反應物H2和O2比生成物H2O穩(wěn)定B問題探究3．已知H—H鍵的鍵能為436kJ/mol，N—H鍵的鍵能為391kJ/mol，根據(jù)化學方程式：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ/mol，則N≡N鍵的鍵能是（）

A．431kJ/mol B．946kJ/molC．649kJ/mol D．896kJ/molB放熱反應與吸熱反應的比較類型比較放熱反應吸熱反應定義熱量的化學反應熱量的化學反應形成原因反應物具有的總能量生成物具有的總能量反應物具有的總能量生成物具有的總能量大于放出吸收小于總結(jié)感悟總結(jié)感悟類型比較放熱反應吸熱反應與化學鍵強弱的關系生成物成鍵時釋放出的總能量反應物斷鍵時吸收的總能量生成物成鍵時釋放出的總能量反應物斷鍵時吸收的總能量表示方法大于小于ΔH＜0ΔH＞0二、學會熱化學方程式的書寫什么是熱化學方程式？定義：表示參加反應物質(zhì)的量和反應熱的關系的化學方程式，叫做熱化學方程式。問題：意義：熱化學方程式不僅表明了化學反應中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應中的能量變化。通過以上兩個例子，說明一下熱化學方程式與一般的化學方程式的書寫有什么不同？(1)書寫熱化學方程式要注明反應的溫度和壓強，(為什么？)而常溫、常壓可以不注明，即不注明則是常溫、常壓。(2)標出了反應物與生成物的狀態(tài)：固體（

s

），液體（l），氣體（g）；(為什么要標出？)(3)寫出了反應熱，還注明了“＋”，“－”(4)方程式中的計量系數(shù)可以是整數(shù)也可以是分數(shù)。熱化學方程式的書寫步驟及要求歸納總結(jié)s、l、g、aq＋－問題：反應物和生成物前的系數(shù)它代表了什么？在方程式中?H它表示了什么意義？?H它的值與什么有關系？熱化學方程式中各物質(zhì)前的化學計量數(shù)不表示分子個數(shù)，表示對應物質(zhì)的物質(zhì)的量。?H(kJ/mol)它表示每摩爾反應所放出的熱量，?H它的值與方程式中的計量系數(shù)有關，即對于相同的反應，當化學計量數(shù)不同時，其?H不同。相關鏈接

熱化學方程式與普通化學方程式的區(qū)別

普通化學方程式熱化學方程式化學計量數(shù)____________________________________________________________________________________________狀態(tài)不要求注明___________________ΔH正負號及單位無必須注明是整數(shù)，既表示微粒個數(shù)又表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量可以是整數(shù)也可以是分數(shù)，只表示物質(zhì)的物質(zhì)的量必須在分子式后注明意義__________________________________________________________________________________________遵循規(guī)律___________________________表明了化學反應中的

物質(zhì)變化不僅表明了化學反應中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應中的能量變化原子守恒原子守恒和能量守恒例題1、當1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6KJ的熱量，請寫出該反應的熱化學方程式。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)?H=-184.6KJ/mol而這些書寫也是對的知識點1化學反應中能量變化的原因及簡單計算1．微觀上——化學鍵角度2．宏觀上——物質(zhì)本身具有能量角度3．ΔH的簡單計算(1)ΔH＝Q1－Q2(Q1表示舊鍵斷裂吸收的能量，Q2表示新鍵形成放出的能量)(2)ΔH＝H(反應產(chǎn)物)－H(反應物)本堂小結(jié)知識點2吸熱反應和放熱反應1．常見的放熱反應2．常見的吸熱反應知識點3熱化學方程式書寫步驟1．

寫出反應物、生成物的化學式，標明各物質(zhì)的狀態(tài)。2．

依據(jù)已知確定各物質(zhì)的化學計量數(shù)，在生成物右側(cè)寫出ΔH(焓變)的數(shù)值、單位及正、負號。隨堂檢測1．下列說法正確的是(

)A．焓變單位中kJ·mol－1，是指1mol物質(zhì)參加反應時的能

量變化B．當反應放熱時ΔH>0，反應吸熱時ΔH<0C．一個化學反應中，當反應物的總能量大于生成物的總能

量時，反應放熱，ΔH為“－”D．一個化學反應中，生成物總鍵能大于反應物的總鍵能時，

反應吸熱，ΔH為“＋”

解析：焓變單位中的kJ·mol－1，是指每摩爾具體的反應，不一定指參加反應的物質(zhì)，A錯；在反應中物質(zhì)所具有的總能量減少，反應就放熱，反之就吸熱，C對；化學反應的實質(zhì)是舊化學鍵的斷裂，新化學鍵的形成，斷鍵時吸收能量，成鍵時放出能量，所以D錯。答案：C

2．下列說法正確的是(

)A．熱化學方程式中，化學式前面的化學計量數(shù)既可表示微粒

數(shù)，又可表示物質(zhì)的量B．熱化學方程式中，如果沒有注明溫度和壓強，則表示在標

準狀況下測得的數(shù)據(jù)C．書寫熱化學方程式時，不僅要寫明反應熱的符號和數(shù)值，

還要注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)D．凡是化合反應都是放熱反應，分解反應都是吸熱反應

解析：A項，熱化學方程式中的化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示微粒數(shù)，錯誤；B項，熱化學方程式中，如果沒有注明溫度和壓強，則表示在25℃、101kPa下測得的數(shù)據(jù)，錯誤：C項，書寫熱化學方程式時，不僅要寫明反應熱的符號和數(shù)值，還要注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，正確；D項，大多數(shù)化合反應是放熱反應，大多數(shù)分解反應是吸熱反應，錯誤。答案：C

解析：該熱化學方程式表示：1mol固態(tài)碳和1mol水蒸氣反應生成1mol一氧化碳氣體和1mol氫氣，吸收131.3kJ的熱量，特別要指明水的狀態(tài)。C

3．熱化學方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝131.3kJ·mol－1表示(

)A．碳和水反應吸收131.3kJ能量B．1mol碳和1mol水反應生成一氧化碳和氫氣并吸收131.3kJ熱量C．1mol固態(tài)碳和1mol水蒸氣反應生成一氧化碳氣體和氫氣，

吸熱131.3kJD．1個固態(tài)碳原子和1分子水蒸氣反應吸熱131.3kJ組織建設化學·選修4

中和反應的反應熱及其測量溫故知新1、什么是中和反應？中和反應的熱效應是放熱的還是吸熱的呢？酸和堿作用生成鹽和水的反應稱為中和反應，中和反應的熱效應是放熱的。2、寫出下列熱化學方程式：0.50mol/L50mL鹽酸與0.50mol/L50mLNaOH溶液完全反應放出1.4325kJ的熱量。HCl(aq)＋NaOH(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l)△H＝－57.3kJ/mol問題探究1．定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應，生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。2.中和熱的表示：（稀的強酸與強堿反應）

H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)△H=-57.3kJ／mol3.要點：

Ⅰ、條件：稀溶液（濃溶液混合因稀釋會放熱）

Ⅱ、反應物：酸與堿注：弱酸或弱堿中和熱小于57.3kJ／mol（通常指測量），中和熱不包括電解質(zhì)電離或沉淀等所伴隨的熱效應。

Ⅲ、生成1mol水和可溶性鹽一、中和熱總結(jié)感悟(3)有弱酸或弱堿參加的中和反應，其中和熱的數(shù)值都小于57.3，這是因為反應時弱酸或弱堿發(fā)生電離需要吸收熱量。中和熱與中和反應的反應熱辨析(1)中和熱指中和反應每生成1molH2O時的反應熱，與強酸、強堿的類別無關。(2)任何中和反應的中和熱都相同，但是不同的中和反應的反應熱可能不同。當堂訓練含1molBa(OH)2的稀溶液與足量鹽酸反應，放出熱量114.6kJ。下列熱化學方程式中，正確的是(雙選)(

)A．Ba(OH)2(aq)＋2HCl(aq)===BaCl2(aq)＋2H2O(l)ΔH＝＋114.6kJ/molB．Ba(OH)2(aq)＋2HCl(aq)===BaCl2(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6kJ/molC．Ba(OH)2(aq)＋HCl(aq)===BaCl2(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/molD．Ba(OH)2(aq)＋HCl(aq)===BaCl2(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/molBC【實驗1－3】哪些數(shù)據(jù)可以幫助我們測出反應熱呢？我們怎樣將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為熱量的變化呢？Q＝cm△tQ：中和反應放出的熱量。C：反應混合液的比熱容，為常數(shù)。m：反應混合物液的總質(zhì)量△t：反應前后溶液溫度的差值。實驗設計如何設計實驗得到以上所需數(shù)據(jù)？實驗裝置應該滿足什么條件？實驗操作時應注意什么問題？處理數(shù)據(jù)時還需注意什么問題呢？實驗誤差的分析二、鹽酸與NaOH反應的中和熱的測定實驗設計影響實驗精確度的主要因素1、鹽酸和氫氧化鈉溶液的濃度和量取的體積要取定值。2、準確測量反應前后的溫度值。實驗設計實驗視頻實驗裝置和儀器使用絕緣裝置，避免熱量散失到反應體系外——保溫杯……鹽酸與氫氧化鈉溶液混合后液面上方的空間盡可能小——上面蓋紙板整個反應體系的溫度應保持均衡

——攪拌裝置的設計用什么量取溶液最準確？

——燒杯？量筒？選取精確度高的溫度計實驗設計實驗操作時應注意的問題用量筒準確量取一定體積的鹽酸和NaOH溶液及時攪拌

——使反應充分進行，同時也是為了使反應體系的溫度均衡溫度計的讀數(shù)要準確

——什么時候開始讀數(shù)？怎樣讀數(shù)才正確？注：1、待溫度計穩(wěn)定一段時間后再讀數(shù)

2、測量鹽酸的溫度后，要將溫度計沖洗再測量NaOH溶液的溫度實驗設計C為常數(shù)，4.18J/(g·℃)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度ρ近似取1g/mL質(zhì)量m記為鹽酸質(zhì)量m1和氫氧化鈉溶液質(zhì)量m2之和，即m=(m1+m2)

Q=(m1+m2)·C·(t2-t1)

=0.418（t2－t1）kJ實驗數(shù)據(jù)的處理想一想：此式是不是該反應的反應熱？是中和熱嗎？為什么？ΔH=

－

0.418（t2－t1）0.025

kJ/mol實驗設計①大燒杯上沒有蓋硬紙板②在中和熱測定實驗中用金屬(不與酸反應)質(zhì)環(huán)形攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒③用相同濃度和體積的醋酸代替稀鹽酸溶液進行實驗④實驗中改用100mL0.50mol/L鹽酸跟100mL0.50mol/LNaOH溶液進行實驗變小變小變小不變

實驗測定的結(jié)果普遍偏低，主要原因是反應過程中的熱量的損失，所以在反應中要采取較好的絕熱措施以減小實驗誤差。當堂鞏固１、在800mL的大燒杯中放入碎紙屑，把盛有50mL0.50mol·L－1鹽酸的200mL燒杯放到大燒杯中，兩只燒杯間填滿碎紙屑。用泡沫塑料板做成大燒杯蓋，通過蓋子插入一根玻璃攪拌棒(末端呈半圓環(huán)的玻璃棒)和一只溫度計，測定溶液的溫度。迅速往鹽酸溶液中加入50mL0.55mol·L－1燒堿溶液，蓋好，攪拌溶液，觀察溫度的變化。當溫度保持穩(wěn)定時，記錄讀數(shù)，取出裝反