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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.了了解解化化学学反反应中中能能量量转化化的的原原因因，知知道道化化学学能能与与热能能的的转化化是是化化学学反反应中中能能量量转化化的的主要形式。主要形式。2理解理解焓变的含的含义及表示方法。及表示方法。3了解了解焓变与反与反应吸吸热或放或放热的关系。的关系。4掌握掌握热化学方程式的化学方程式的书写和意写和意义。课程标准导航课程标准导航一、化学反一、化学反应的反的反应热1反反应热(1)概念概念化学反化学反应在一定温度下在一定温
2、度下进行行时，反，反应所所_的的热量。量。(2)数数值与反与反应中中热量量变化的关系化的关系新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习自主学习自主学习吸收或吸收或释放放数数值负值正正值热量量变化化放放热吸吸热单位位Jmol1或或kJmol1学.科.网2.反反应热的的测定定(1)仪器器量量热计zxxkw(2)原理原理Q_其其中中C表表示示溶溶液液及及量量热计的的_，T1、T2分分别表示反表示反应前和反前和反应后体系的温度。后体系的温度。(3)中和中和热强强酸酸、强强碱碱中中和和反反应的的离离子子方方程程式式：HOH=H2O。强强酸、酸、强强碱的中和碱的中和热值：_。C(T2T1)热容容57
3、.3kJmol1想一想想一想只只要要是是中中和和反反应，生生成成1molH2O时，其其热效效应均均为57.3kJmol1吗？为什么？什么？提示：提示：不一定。中和不一定。中和热所所对应的反的反应实质为HOH=H2O，若，若为弱酸或弱碱参与反弱酸或弱碱参与反应，由于其，由于其电离需吸离需吸热，故，故热效效应小于小于57.3kJmol1；即使；即使为强强酸和酸和强强碱的反碱的反应，若除，若除H、OH反反应外外还有其他离子有其他离子结合，其合，其热效效应也不是也不是57.3kJmol1，如，如H2SO4与与Ba(OH)2的反的反应。学.科.网学.科.网二、化学反二、化学反应的的焓变1焓用用来来描描述
4、述_的的物物理理量量，相相同同量量的的不不同同的的物物质所所具具有有的的能能量量不不同同，其其焓也不相同，表示符号：也不相同，表示符号：H。2反反应焓变(1)表达式及表达式及单位位H_，单位是：位是：Jmol1或或kJmol1。物物质所具有能量所具有能量H(反反应产物物)H(反反应物物)(2)含含义H0，反，反应_；H0，反，反应放放热。(3)与反与反应热的关系的关系等等压条件下，反条件下，反应中的能量中的能量变化化_时，焓变与化学反与化学反应的反的反应热相等，数学表达式相等，数学表达式为_。吸吸热全部全部转化化为热能能HQp3热化学方程式化学方程式(1)意意义表示化学反表示化学反应中的中的_
5、，表示表示化学反化学反应中的中的_。物物质变化化焓变1下列关于反下列关于反应热的的说法正确的是法正确的是()通常情况下，化学反通常情况下，化学反应中能量的中能量的转化主要化主要是化学能和是化学能和热能之能之间的的转化化同一化学反同一化学反应在不同温度下在不同温度下进行，反行，反应热的数的数值不同不同反反应热通常用通常用Q表示，反表示，反应放放热时Q为负值；反反应吸吸热时Q为正正值反反应热的数据可通的数据可通过实验测得，也可运用理得，也可运用理论计算求得算求得自主体验自主体验自主体验自主体验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：解析：选D。通常情况下，化学反。通常情况下，化学反应
6、中能量中能量的的转化主要是化学能和化主要是化学能和热能之能之间的的转化，几化，几乎所有的化学反乎所有的化学反应都伴随着都伴随着热量的量的释放或吸放或吸收，故收，故正确。反正确。反应热是定量描述一定温度是定量描述一定温度下化学反下化学反应释放或吸收的放或吸收的热量，一般量，一般规定，定，吸吸热为正正值，放，放热为负值，可通，可通过实验测得得,也可利用理也可利用理论计算求得，故算求得，故正确。正确。2下列下列说法中不正确的是法中不正确的是()A物物质发生生化化学学反反应的的反反应热仅指指反反应放放出的出的热量量B热化化学学方方程程式式中中各各物物质的的化化学学计量量数数只只表示物表示物质的量，不表
7、示分子的个数的量，不表示分子的个数C所有的燃所有的燃烧都是放都是放热反反应D热化学方程式中化学式前面的化学化学方程式中化学式前面的化学计量量数可以是分数数可以是分数解析：解析：选A。B项热化学方程式中各物化学方程式中各物质的化学的化学计量数只表示物量数只表示物质的量而不表示分子个数；的量而不表示分子个数；C项燃燃烧都是放都是放热；D项热化学方程式的系数只化学方程式的系数只表示物表示物质的量，可以是整数，也可以是分数。的量，可以是整数，也可以是分数。3.由右由右图分析，有关叙述正确的是分析，有关叙述正确的是()AABC和和BCA两两个个反反应吸吸收收或放出的能量不等或放出的能量不等BABC是放是
8、放热反反应CA具有的能量高于具有的能量高于B和和C具有的能量具有的能量总和和DABC是吸是吸热反反应，则BCA必然是放必然是放热反反应解析：解析：选D。本。本题考考查化学反化学反应中的能量中的能量变化，由化，由图可知，可知，BC的能量高于的能量高于A的能量，的能量，则反反应BCA一定是放一定是放热反反应，反之，反之，ABC则是吸是吸热反反应。根据能量守恒定。根据能量守恒定律，两反律，两反应的反的反应热在数在数值上相等，符号相上相等，符号相反。反。探探究究导引引1“放放热反反应一一定定不不需需要要加加热，吸吸热反反应一定需要加一定需要加热”的的说法法对吗？提示：提示：该说法不法不对。反。反应吸吸
9、热或是放或是放热取决取决于反于反应物物总能量与生成物能量与生成物总能量的相能量的相对大小大小,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与反应条件无关。有些放条件无关。有些放热反反应需要加需要加热才才能能发生，而有些吸生，而有些吸热反反应在常温下就能在常温下就能发生生,如如NH4Cl固体与固体与Ba(OH)28H2O在常温下研在常温下研磨就可磨就可发生反生反应。探探究究导引引2焓变与与物物质的的能能量量、化化学学键存存在怎在怎样的关系？的关系？提示：提示：焓变等于生成物的等于生成物的总能量减去反能量减去反应物物的的总能量，能量，焓变等于反等于反
10、应物断开化学物断开化学键吸收吸收的能量减去生成物形成化学的能量减去生成物形成化学键放出的能量。放出的能量。要点归纳要点归纳1焓变与物与物质能量的关系能量的关系类型型比比较放放热反反应吸吸热反反应关系关系反反应物具有的物具有的总能量大于生成物能量大于生成物具有的具有的总能量能量反反应物具有的物具有的总能量小于生成物能量小于生成物具有的具有的总能量能量表示方法表示方法H0类型型比比较放放热反反应吸吸热反反应图示示实例例H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6kJ/molC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3kJ/mol2.焓变与化学与化学键的关系的关系(1)焓变与与化化学
11、学键的的形形成成和和断断裂裂过程程中中能能量量变化的关系化的关系化学化学键的断裂和形成是化学反的断裂和形成是化学反应中能量中能量变化化的主要原因的主要原因(如如图)。(2)由由化化学学键的的形形成成和和断断裂裂过程程的的能能量量变化化求求焓变的公式的公式H反反应物物的的化化学学键断断裂裂吸吸收收的的能能量量总和和生生成物的化学成物的化学键形成形成时放出的能量放出的能量总和。和。反反应物物的的化化学学键断断裂裂吸吸收收的的能能量量总和和生生成成物物的化学的化学键形成形成时放出的能量放出的能量总和，反和，反应吸吸热；反反应物的化学物的化学键断裂吸收的能量断裂吸收的能量总和和”、“”或或“”)。所所
12、以以a代代表表旧旧键断断裂裂吸吸收收的的能能量量，b代代表表2H(g)O(g)结合合成成H2O(g)中中的的氢氧氧键所所放放出出的的能能量量，c则代代表表断断键所所吸吸收收的的能能量量与与成成键所所释放放的的能能量量的的差差，即即焓变。(2)由由图可可知知该反反应中中反反应物物总能能量量大大于于生生成成物物总能能量量，该反反应为放放热反反应，H0。答案：答案：(1)旧旧键断裂吸收的能量新断裂吸收的能量新键形成形成放出的能量放出的能量焓变(2)放放热反反应探探究究导引引3热化化学学方方程程式式与与普普通通化化学学方方程程式有哪些区式有哪些区别？提示：提示：热化学方程式的书写热化学方程式的书写普通
13、化学方程式普通化学方程式热化学方程式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，又表示粒个数，又表示该物物质的物的物质的量的量是整数，也可以是整数，也可以是分数，只表示是分数，只表示物物质的物的物质的量的量普通化学方普通化学方程式程式热化学方程式化学方程式状状态不要求注明不要求注明必必须在化学式后注明在化学式后注明H正正负号及号及单位位无无必必须注明注明意意义表明了化学表明了化学反反应中的物中的物质变化化不不仅表明了化学反表明了化学反应中中的物的物质变化，也表明了化，也表明了化学反化学反应中的能量中的能量变化化探探究究导引引4H的的单位位中中的的“mol1”的的含含义是什么？是什
14、么？提示：提示：单位中的位中的“mol1”表明参加反表明参加反应的各的各物物质的物的物质的量与化学方程式中各物的量与化学方程式中各物质的化的化学式的系数相同，即按照所学式的系数相同，即按照所给反反应式式发生生1mol反反应时放出或吸收的放出或吸收的热量。量。要点归纳要点归纳1热化学方程式化学方程式书写的基本步写的基本步骤第一步写出化学反第一步写出化学反应方程式；第二步依据方程式；第二步依据题目目信息注明物信息注明物质状状态；第三步；第三步计算算焓变数数值；第；第四步确定四步确定焓变的符号的符号(即正即正负号号)；最后写出；最后写出热化学方程式。化学方程式。2书写写热化学方程式化学方程式应注意的
15、注意的问题(1)必必须注明物注明物质的聚集状的聚集状态因因为反反应物和生成物的聚集状物和生成物的聚集状态不同，不同，焓变H不同。因此，只有注明物不同。因此，只有注明物质的聚集状的聚集状态才才能完整地体能完整地体现出出热化学方程式的意化学方程式的意义和特点。和特点。一般用英文字母一般用英文字母g、l、s分分别表示物表示物质的气的气态、液液态、固、固态，稀溶液中的溶，稀溶液中的溶质则用用aq来表示。来表示。(2)H只只能能写写在在热化化学学方方程程式式的的右右边且且中中间有有空空格格，若若为放放热反反应，H为“”。H的的单位位一一般般为kJmol1，该单位位是是表表明明参参加加反反应的的各各物物质
16、的的物物质的的量量与与化化学学方方程程式式中中各各物物质的的化化学学式式的的系系数数相相对应，并并不不是是指指1mol物物质发生反生反应。(3)在在H后面注明反后面注明反应条件条件焓变(H)与与测定条件定条件(温度、温度、压强强等等)有关，有关，如同一反如同一反应在不同温度下在不同温度下进行行时的的焓变是不是不同的。因此同的。因此书写写热化学方程式化学方程式时应注明注明H的的测定条件。定条件。绝大多数大多数H是在是在25、101325Pa下下测定的，此定的，此时可不注明温度和可不注明温度和压强强。(4)热化化学学方方程程式式中中H的的数数值必必须与与化化学学式式前面的系数相前面的系数相对应若化
17、学方程式中各物若化学方程式中各物质的系数加倍，的系数加倍，则H的的数数值也加倍，若反也加倍，若反应逆向逆向进行，行，则H要改要改变符号，但符号，但绝对值不不变。即时应用即时应用225，101kPa时，强强酸与酸与强强碱的稀溶液碱的稀溶液发生中和反生中和反应的中和的中和热为57.3kJmol1,1mol辛辛烷完全燃完全燃烧生成生成CO2和液和液态水放出的水放出的热量量为5518kJmol1。下列。下列热化学方程式化学方程式书写写正确的是正确的是()解解析析：选B。A项，中中和和热H57.3kJmol1是是指指发生生HOH=H2O反反应生生成成1molH2O时的的焓变，在在此此处2molH和和2m
18、olOH生生 成成 了了 2 mol H2O， 并并 且且 发 生生 了了 Ba2SO=BaSO4的的反反应，故故反反应的的热效效应大大于于57.3 kJmol 12， 即即 焓 变 H 114.6kJmol1，故故错误；C项，1molC8H18(l)完完全全燃燃烧生生成成8molCO2(g)和和9molH2O(l)时放放出出热量量5518kJ，而本，而本项中中H2O为气气态，故故错误；D项，由，由C项分析可知本分析可知本项中中C8H18的状的状态及物及物质的量均不正确，故的量均不正确，故错误；B项符合符合热化学方程式的化学方程式的书写要求，正确。写要求，正确。题型探究权威预测题型探究权威预测
19、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例例例例1 1(2012济南南高高二二统考考)化化学学反反应可可视为旧旧键断断裂裂和和新新键形形成成的的过程程。化化学学键的的键能能是是两两种种原原子子间形形成成1mol化化学学键时释放放的的能能量量或或断断开开1mol化化学学键所所吸吸收收的的能能量量。现提提供供以以下下化化学学键的的键能能(如如下下表表)。试根根据据这些些数数据据计算算热化学方程式化学方程式P4(s，白磷，白磷)5O2(g)=P4O10(s)HQkJmol1中中Q的的值。化学化学键PPPOO=OP=O键能能(kJmol1)198360498585(提示：白磷是正四
20、面体型的分子，当与氧提示：白磷是正四面体型的分子，当与氧形成形成P4O10时，每两个磷原子之，每两个磷原子之间插入一个氧插入一个氧原子，此外，每个磷原子又以双原子，此外，每个磷原子又以双键结合一个合一个氧原子。如氧原子。如图所示所示)【思路点思路点拨】解答本解答本题应注意以下三点：注意以下三点：(1)同同一一化化学学键形形成成时释放放的的能能量量与与断断裂裂时吸收的能量相同。吸收的能量相同。(2)1molP4分子中含有分子中含有6molPP键。(3)1molP4O10分子中含有分子中含有12molPO键、4molP=O键。【解解析析】根根据据题意意可可知知P4O10中中有有12个个PO键，4个
21、个P=O键，如如图所所示示，由由化化学学反反应中中断断键吸吸热，成成键放放热，H反反应物物的的键能能之之和和生生成成物物的的键能能之之和和。则该反反应的的焓变：H6198kJmol15498kJmol1(12360kJmol14585kJmol1)2982kJmol1，即，即Q2982。【答案答案】2982【名名师点睛点睛】本本题以断裂化学以断裂化学键吸收的能吸收的能量量(键能能)和化学方程式和化学方程式计算反算反应的的焓变为载体，主要考体，主要考查考生考生对化学反化学反应中能量中能量变化知化知识的的实际应用能力，用能力，这是近年高考的是近年高考的热点点问题。由由氢气和氧气反气和氧气反应生成生
22、成1mol水蒸气水蒸气时放出放出241.8kJ的的热量，量，1g水蒸气水蒸气转化化为液液态水放出水放出2.45kJ的的热量，量，则下列下列热化学方程式化学方程式书写正确的是写正确的是()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例例例例2 2【解解析析】1g水水蒸蒸气气转化化为液液态水水时放放出出2.45kJ热量量，1mol水水蒸蒸气气液液化化就就会会放放出出44.1kJ的的热量量，每每生生成成1mol液液态水水时放放热285.9kJ，根根据据热化化学学方方程程式式书写写的的基基本本要要求求，可可知知B项焓变数数值错误，C、D项焓变的的正正负号号错误，只有，只有A项是正确的。是正
23、确的。【答案答案】A【规律律方方法法】热化化学学方方程程式式正正误判判断断的的“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”状状态是否是否标明；明；“三看三看”反反应热符号及符号及单位是否正确；位是否正确；“四看四看”反反应热数数值是否与系数和状是否与系数和状态相相对应。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行中和热测定定时要得到准确数据，关要得到准确数据，关键在于减少在于减少实验过程中的程中的热量散失，通常采量散失，通常采取的措施：取的措施：(1)大、小大、小烧杯杯口要平杯杯口要平齐，杯，杯口盖上硬口盖上硬纸板；板；(2)大、小大
24、、小烧杯杯间填充碎泡填充碎泡沫塑料或碎沫塑料或碎纸片；片；(3)盐酸、酸、氢氧化氧化钠溶液溶液浓度要准确；度要准确；(4)混合操作要迅速；混合操作要迅速；(5)准确准确读取温度；取温度；(6)实验操作中可采取操作中可采取一种反一种反应物稍物稍过量，以使另一种反量，以使另一种反应物充物充分反分反应；(7)搅拌棒不用金属材拌棒不用金属材质的，以的，以减少减少热量量损失。失。经典案例典案例化学上化学上规定：中和定：中和热是在稀溶液中，酸与碱是在稀溶液中，酸与碱发生中和反生中和反应生成生成1molH2O时放出的放出的热量。量。现用用50mL0.50molL1的的盐酸与酸与50mL0.55molL1的的
25、NaOH溶液在如溶液在如图所示的装置中所示的装置中进行中和反行中和反应。通。通过测定反定反应过程中所放出的程中所放出的热量可量可计算中和算中和热。回答下列。回答下列问题：(1)从从实验装装置置上上看看，图中中尚尚缺缺少少的的一一种种玻玻璃璃用用品品是是_。(2)烧杯杯间填填满碎泡沫塑料的作用是碎泡沫塑料的作用是_。(3)大大烧杯上如不盖硬杯上如不盖硬纸板，求得的中和板，求得的中和热数数值会会_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“无无影响影响”)。(4)实验中改用中改用60mL0.50molL1盐酸跟酸跟50mL0.55molL1NaOH溶液溶液进行反行反应，与上，与上述述实验相比，所放出的相
26、比，所放出的热量量_(填填“相等相等”或或“不相等不相等”)，所求中和，所求中和热_(填填“相等相等”或或“不相等不相等”)，简述述理由理由_。(5)用用50mL0.50molL1NaOH溶溶液液进行行上上述述 实 验 ， 测 得得 中中 和和 热 的的 数数 值 会会_(填填“偏偏大大”、“偏偏小小”或或“无无影影响响”)。【解析解析】(1)本本实验成功的关成功的关键是准确是准确测量反量反应前后的温度。因此所用装置必前后的温度。因此所用装置必须保温、保温、绝热且可使体系温度尽快达到一致，故缺少且可使体系温度尽快达到一致，故缺少的的仪器器应为环形玻璃形玻璃搅拌棒，其作用是使反拌棒，其作用是使反
27、应物尽快混合均匀并充分反物尽快混合均匀并充分反应，同，同时，使小，使小烧杯里溶液的温度均匀。杯里溶液的温度均匀。(2)由由于于本本实验的的准准确确性性取取决决于于对溶溶液液温温度度的的测定定，为了了保保温温、隔隔热，即即减减少少实验过程程中中的的热量量损失失，实验中中采采取取了了在在两两烧杯杯间填填充碎泡沫塑料和在大充碎泡沫塑料和在大烧杯上盖硬杯上盖硬纸板的措施。板的措施。(3)不不盖盖硬硬纸板板会会损失失部部分分热量量，造造成成所所测结果偏低。果偏低。(4)由由中中和和热概概念念可可知知，中中和和热是是以以生生成成1mol水水为标准的，而与酸碱的用量无关。准的，而与酸碱的用量无关。(5)实验
28、操作中一般采用一种物操作中一般采用一种物质过量，但量，但如果恰好完全反如果恰好完全反应，也可以，也可以，对测量量结果无果无影响。影响。【答案答案】(1)环形玻璃形玻璃搅拌棒拌棒(2)减少减少实验过程中的程中的热量量损失失(3)偏小偏小(4)不相等相等因不相等相等因为中和中和热是指酸跟碱是指酸跟碱发生中和反生中和反应生成生成1molH2O时所放出的所放出的热量量,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。不可以。实验用用环形玻璃形玻璃搅拌拌棒可减棒可减缓热量的量的传递，尽量减少，尽量减少热量散失，量散失，若用若用铜丝作作搅拌棒，拌棒，铜是是热的良的良导体，会增体，会增大大实验误差。差。( (2) )影响。因影响。因为加入的加入的盐酸会与酸会与Na2CO3反反应,从而改从而改变反反应放出的放出的热量而影响中和量而影响中和热的的测定。定。互互动探究探究( (1) )在在实验过程中，某同学没有找到缺少的那程中，某同学没有找到缺少的那一件物品，就用一件物品，就用细铜丝自己做了一个，你自己做了一个，你认为可以可以吗？阐明你的明你的观点。点。( (2) )若若实验所用所用NaOH溶液因吸收少量溶液因吸收少量CO2而而变质，则该NaOH是否影响中和是否影响中和热的的测定？定？
