蘇教版 選修4專題1第一單元 化學反應中的熱效應——化學反應的焓變 課件（92張）.ppt

第一單元化學反應中的熱效應第1課時化學反應的焓變 一 化學反應的焓變1 反應熱 在化學反應過程中 當反應物和生成物具有相同 時 所 或 的熱量 溫度 吸收 放出 2 焓變 1 定義 在恒溫 恒壓的條件下 化學反應過程中吸收或釋放的熱量 2 符號 3 單位 kj mol 1 h 微點撥 物質中的焓 能量 是不可測的 而焓變是可測的 3 吸熱反應和放熱反應的判斷標準 大于 小于 二 熱化學方程式1 概念 能夠表示 的化學方程式 2 特點 1 化學計量數(shù) 只表示該物質的物質的量 可以是整數(shù) 也可以是分數(shù) 2 注明溫度 壓強 若不注明 則表示是在25 即298k 和101kpa時的反應熱 反應熱 3 標聚集狀態(tài) 在化學式后面注明物質的狀態(tài) s l g 微點撥 同一個化學反應中化學計量數(shù)不同 反應的 h不同 3 實例 已知在298k時 2g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水 放出285 8kj的熱量 則此反應的熱化學方程式可表示為 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1 三 化學鍵與化學反應中的能量變化1 本質 吸收 放出 2 舉例 如圖為1moln2 g 和1molo2 g 反應生成2molno g 過程中的能量變化 1 斷開1moln n鍵需要 946kj的熱量 斷開1molo o鍵需要 498kj的熱量 形成2moln o鍵 2 632kj的熱量 2 共吸收 kj的熱量 釋放 kj的熱量 吸收 吸收 放出 1444 1264 3 熱化學方程式 微點撥 鍵能是形成或破壞化學鍵所釋放或吸收的能量 不是物質本身所含有的能量 n2 g o2 g 2no g h 180kj mol 1 自我小測 1 思考辨析 1 某可逆反應 若正反應為放熱反應 逆反應則是吸熱反應 分析 因為正反應放熱 說明反應物的總能量高于生成物的總能量 而逆反應則是將總能量低的生成物轉化為總能量高的反應物 當然需要吸熱了 2 2so2 g o2 g 2so3 g 和4so2 g 2o2 g 4so3 g 的 h相等 分析 h的數(shù)值與各物質前面的化學計量數(shù)成正比 故 h不等 3 500 30mpa下 將0 5moln2和1 5molh2置于密閉容器中充分反應生成nh3 g 放熱19 3kj 其熱化學方程式為n2 g 3h2 g 2nh3 g h 38 6kj mol 1 分析 該反應為可逆反應 應用 并且注明500 30mpa下 且 h 38 6kj mol 1 4 同溫同壓下 反應h2 g cl2 g 2hcl g 在光照和點燃條件下的 h不同 分析 h與反應條件無關 2 下列有關熱化學方程式的說法中正確的是 a 熱化學方程式未注明溫度和壓強時 h表示標準狀況下的數(shù)據(jù)b 熱化學方程式中的化學計量數(shù)只表示反應物或生成物的物質的量c 在加熱條件下進行的反應一定是吸熱反應d 同一化學反應反應條件不同 h值一定不同 解析 選b 熱化學方程式未注明溫度和壓強時 h表示在25 101kpa條件下測定的數(shù)據(jù) a錯誤 熱化學方程式中的化學計量數(shù)只表示反應物或生成物的物質的量 不表示微粒數(shù) 系數(shù)可以用分數(shù)表示 b正確 化學反應放熱 吸熱關鍵看反應物和生成物所具有的總能量的相對大小或生成新化學鍵所釋放 的能量與斷裂舊化學鍵所吸收的能量的相對大小 與化學反應發(fā)生的條件無關 如鋁熱反應是一個放熱反應 但需要加熱 加熱的目的是使其達到反應所需溫度 c錯誤 化學反應的焓變 h 只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關 而與反應的途徑無關 h的單位是kj mol 1 與熱化學方程式的化學計量數(shù)成正比 對 于相同物質的反應 當化學計量數(shù)不同時 其 h不同 與反應條件無關 所以同一化學反應的反應條件不同 只要熱化學方程式的化學計量數(shù)一定 h值就一定 d錯誤 3 在相同的條件下 氯分子和氯原子比較 它們的能量是 a cl2的能量低于2cl的能量b cl2的能量高于2cl的能量c cl2的能量等于2cl的能量d 不能確定哪個大 解析 選a 氯分子變成氯原子 cl cl cl cl 時 要破壞cl cl鍵 需要吸收能量 反應后能量升高 即cl2的能量低于2cl的能量 4對反應熱的描述錯誤的是 a 不僅指燃燒時的放熱現(xiàn)象b 不包括反應過程中的吸熱現(xiàn)象c 能表明化學反應中的熱量變化d 化學反應過程中放出或吸收的熱量 解析 選b 反應熱是指在化學反應過程中 當反應物和生成物溫度相同時 所吸收或釋放的熱量 它表明化學反應中不僅存在著物質變化 而且還存在著能量變化 5 氫氣在氯氣中燃燒時產(chǎn)生蒼白色火焰 在反應過程中 破壞1mol氫氣中的化學鍵消耗的能量為q1kj 破壞1mol氯氣中的化學鍵消耗的能量為q2kj 形成1mol氯化氫中的化學鍵釋放的能量為q3kj 下列關系式中 正確的是 a q1 q2 q3b q1 q2 2q3c q1 q2 q3d q1 q2 2q3 解析 選d 氫氣在氯氣中燃燒時放出能量 所以形成2mol氯化氫中的化學鍵釋放的能量大于破壞1mol氫氣中的化學鍵和破壞1mol氯氣中的化學鍵消耗的能量 一 物質的能量 化學鍵的鍵能與焓變的關系及其計算 核心突破 1 物質的能量 化學鍵的鍵能與焓變的關系 1 圖示 2 化學反應中能量變化的實質 化學反應的實質是舊的化學鍵的斷裂和新的化學鍵的形成 化學鍵斷裂吸收的能量和形成化學鍵釋放的能量不同 使化學反應過程中有能量的變化 2 焓變的計算方法 焓變 反應物鍵能總和 生成物鍵能總和 即 h e1 e2 反應物鍵能 生成物鍵能 拓展深化 1 化學反應是吸熱還是放熱 與反應是否需要加熱沒有必然關系 許多放熱反應也需要加熱來引發(fā) 如鋁熱反應 煤炭的燃燒 2 常見的放熱反應有酸堿中和反應 活潑金屬與酸或水反應 燃燒反應等 常見的吸熱反應有大多數(shù)分解反應 銨鹽和堿的反應 碳和二氧化碳及水蒸氣的反應 3 吸熱反應和放熱反應都必須是化學反應 溶解 狀態(tài)變化 化學鍵的形成 化學鍵的斷裂等過程都有熱量變化 但是不屬于吸熱反應或放熱反應 典題通關 典例 請認真觀察圖示 然后回答問題 1 已知化學反應a2 g b2 g 2ab g 的能量變化如圖所示 圖中所示反應中反應物的總能量 生成物的總能量 是 填 吸熱 或 放熱 反應 2 某硝酸廠處理尾氣中no的方法 催化劑存在時用h2將no還原為n2 已知 則氮氣和水蒸氣反應生成氫氣和一氧化氮的熱化學方程式是 解析 1 反應物的總能量低于生成物的總能量 是吸熱反應 2 n2和水蒸氣反應生成no和h2的過程可看作是n2先分解成氮原子 h2o先分解成氫原子和氧原子 然后氮原子 氫原子 氧原子再重新組合生成no和h2 故反應的 h 945kj mol 1 4 463kj mol 1 2 630kj mol 1 2 436kj mol 1 665kj mol 1 答案 1 低于吸熱 2 n2 g 2h2o g 2no g 2h2 g h 665kj mol 1 延伸探究 題 1 中反應熱 h 題 2 中2mol氣態(tài)氮原子生成1moln2 g 分子需要 kj的能量 提示 a b kj mol 1放出945 過關訓練 1 2017 紹興高二檢測 已知三種物質的鍵能數(shù)據(jù)如下表 且晶體硅為原子晶體 1個硅原子形成2個共價鍵 晶體硅在氧氣中燃燒的熱化學方程式為si s o2 g sio2 s h 989 2kj mol 1 則x的值為 a 423 3b 460c 920d 1165 2 解析 選b 根據(jù)公式 h 反應物鍵能總和 生成物鍵能總和 則2 176 1 498 8 4x 989 2 解得x 460 2 化學反應可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程 化學鍵的鍵能是形成 或拆開 1mol化學鍵時釋放 或吸收 的能量 已知白磷和p4o6的分子結構如圖所示 現(xiàn)提供以下化學鍵的鍵能 kj mol 1 p p 198 p o 360 o o 498 則反應p4 白磷 3o2 g p4o6 s 的反應熱 h為 a 126kj mol 1b 1638kj mol 1c 1638kj mol 1d 126kj mol 1 解析 選c 要根據(jù)化學鍵變化來計算白磷燃燒的反應熱 必須弄清p4 p4o6分子中的共價鍵類型 共價鍵數(shù)目 根據(jù)題中所給的白磷和p4o6分子結構示意圖 觀察后可得 p4中共有6個p p鍵 p4o6中有12個p o鍵 所以 h 反應物的鍵能 生成物的鍵能 6ep p 3 12ep o 6 198kj mol 1 3 498kj mol 1 12 360kj mol 1 1638kj mol 1 補償訓練 已知1moln2和1molo2反應生成2molno需要吸收180kj熱量 其中n n o o鍵的鍵能分別為946kj mol 1 498kj mol 1 則n o鍵的鍵能為 a 1264kj mol 1b 632kj mol 1c 316kj mol 1d 1624kj mol 1 解析 選b 化學反應的反應熱 h等于反應中斷裂舊化學鍵的鍵能之和與反應中形成新化學鍵的鍵能之和的差 h 180kj mol 1 946kj mol 1 498kj mol 1 2e n o 所以e n o 632kj mol 1 二 熱化學方程式的書寫及正誤判斷 核心突破 1 注意 h及其單位 1 h只能寫在熱化學方程式的右側 單位為kj mol 1 2 若為吸熱反應 h 0 若為放熱反應 h 0 2 注意反應條件 一般情況下 h是在25 1 01 105pa條件下測定的 可不注明反應條件 若為其他條件 需注明溫度和壓強 3 注意物質的聚集狀態(tài) 對于同一反應 反應物和生成物的聚集狀態(tài)不同時 h也就不同 因此書寫熱化學方程式時 必須用g l s或aq注明各物質的狀態(tài) 其原因如下 4 注意對熱化學方程式中化學計量數(shù)含義的理解 1 熱化學方程式中各物質前的化學計量數(shù)只表示物質的物質的量 可以是整數(shù) 也可以是分數(shù) 2 h與化學計量數(shù)一一對應 如化學計量數(shù)加倍 h也加倍 反之亦然 易錯提醒 1 熱化學方程式既表明了化學反應中的物質變化 又體現(xiàn)了化學反應中的能量變化 2 當兩反應互為逆反應時 h互為相反數(shù) 拓展深化 化學方程式與熱化學方程式的區(qū)別 典題通關 典例 已知斷裂1molh2 g 中的h h鍵需要吸收436 4kj的能量 斷裂1molo2 g 中的共價鍵需要吸收498kj的能量 生成h2o g 中的1molh o鍵能放出462 8kj的能量 下列說法正確的是 a 斷裂1molh2o中的化學鍵需要吸收925 6kj的能量b 2h2 g o2 g 2h2o g h 480 4kj mol 1c 2h2o l 2h2 g o2 g h 471 6kj mol 1d h2 g o2 g h2o l h 240 2kj mol 1 解析 選b 1molh2o g 中含有2molh o鍵 斷裂2molh o鍵 需要吸收2 462 8kj 925 6kj的能量 但a選項中h2o未注明狀態(tài) 則a選項錯誤 根據(jù) h 反應物的鍵能和 生成物的鍵能和 所以 2h2 g o2 g 2h2o g 的 h 2eh h eo o 4eh o 2 436 4kj mol 1 498kj mol 1 4 462 8kj mol 1 480 4kj mol 1 b選項正確 因為不知道h2o g 變成h2o l 的反應熱為多少 所以無法計算c和d選項反應的 h c d選項錯誤 延伸探究 若h2o g h2o l h 44kj mol 1 則16gh2 g 與足量氧氣反應生成液態(tài)水放出的熱量是 kj 提示 2273 6 2molh2 g 與o2完全反應生成h2o g 放出480 4kj 16gh2 g 即8molh2 g 與足量氧氣反應生成h2o g 放出1921 6kj 生成液態(tài)水放出的熱量是1921 6kj 8 44kj 2273 6kj 過關訓練 已知熱化學方程式 2so2 g o2 g 2so3 g h 196 64kj mol 1 在容器中充入2molso2和1molo2充分反應 最終放出的熱量為 a 196 64kjb 196 64kj mol 1c 小于196 64kjd 大于196 64kj 解析 選c 根據(jù)熱化學方程式2so2 g o2 g 2so3 g h 196 64kj mol 1的含義 可知so2和o2反應生成1molso3時放出的熱量為98 32kj 所以生成2molso3時放出的熱量為196 64kj 由于是可逆反應 2molso2和1molo2不能完全反應 所以放出的熱量小于196 64kj 選c 2 根據(jù)能量變化示意圖 下列熱化學方程式正確的是 a n2 g 3h2 g 2nh3 g h b a kj mol 1b n2 g 3h2 g 2nh3 g h a b kj mol 1c 2nh3 l n2 g 3h2 g h 2 a b c kj mol 1d 2nh3 l n2 g 3h2 g h 2 b c a kj mol 1 解析 選d 根據(jù)圖象可知 合成氨反應的反應物的能量和大于生成物的能量和 所以該反應為放熱反應 h 0 則生成1molnh3 g 的 h b a kj mol 1 生成1molnh3 l 的 h b c a kj mol 1 3 甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的一種反應原理如下 ch3oh g h2o g co2 g 3h2 g h 49 0kj mol 1下列說法正確的是 a 1lch3oh蒸氣與1l水蒸氣反應生成1lco2氣體與3l氫氣吸收熱量49 0kj b 1個ch3oh分子與1個水分子反應生成1個co2分子與3個h2分子吸收49 0kj熱量c 相同條件下1molch3oh g 與1molh2o g 的能量總和小于1molco2 g 與3molh2 g 的能量總和d 1molch3oh蒸氣與1mol液態(tài)水反應生成1molco2氣體與3mol氫氣吸收的熱量小于49 0kj 解析 選c 1molch3oh蒸氣與1mol水蒸氣反應生成1molco2氣體與3mol氫氣吸收熱量49 0kj 故a b錯誤 吸熱反應中反應物的總能量小于生成物的總能量 所以1molch3oh g 與1molh2o g 的能量總和小于1molco2 g 與3molh2 g 的能量總和 故c正確 液態(tài)水吸收熱量變?yōu)闅鈶B(tài) 所以1molch3oh蒸氣與1mol液態(tài)水反應生成1molco2氣體與3mol氫氣吸收的熱量大于49 0kj 故d錯誤 補償訓練 2017 湖州高二檢測 關于反應 4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h 905kj mol 1的描述不正確的是 a 生成物的總能量小于反應物的總能量b 方程式中的化學計量數(shù)表示分子數(shù)c 該反應為放熱反應d 該反應中每4molnh3 g 被氧化 放出905kj熱量 解析 選b 4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h 905kj mol 1 是放熱反應 反應物的總能量高于生成物的總能量 故a和c正確 熱化學方程式中的計量數(shù)只表示物質的量 不表示微粒數(shù) 故b錯誤 熱化學方程式4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o g h 905kj mol 1表示在一定條件下 4molnh3 g 和5molo2 g 完全反應生成4molno g 和6molh2o g 時 放出905kj熱量 故d正確 備選要點 反應熱大小的比較1 放熱反應 h0 h的數(shù)值越大 就越大 3 同一反應 生成物的狀態(tài)不同時 a g b g c g h1 0 a g b g c l h2 0 存在 h2 h1 4 同一反應 反應物的狀態(tài)不同時 a s b g c l h1 0 a g b g c l h2 0 存在 h2 h1 5 比較反應熱大小時注意三個要點 1 反應物和生成物的狀態(tài) 物質的氣 液 固三態(tài)的變化與反應熱的關系 2 參加反應物質的量 當反應物和生成物的狀態(tài)相同時 參加反應物質的量越多放熱反應的 h越小 吸熱反應的 h越大 3 反應的程度 參加反應物質的量和狀態(tài)相同時 反應的程度越大 熱量變化越大 過關訓練 1 2017 衢州高二檢測 同溫同壓下 已知下列各反應為放熱反應 下列各熱化學方程式中反應熱最小的是 a 2a l b l 2c g h1b 2a g b g 2c g h2c 2a g b g 2c l h3d 2a l b l 2c l h4 解析 選c 各反應中對應物質的物質的量相同 同一物質的能量g l s 反應物的總能量越高 生成物的總能量越低 反應放出的熱量越多 故c放出的熱量最多 反應熱符號為 反應放出的熱量越多 反應熱越小 故c的反應熱最小 2 在同溫同壓下 硫燃燒的熱化學方程式如下 s g o2 g so2 l h1 a s g o2 g so2 g h2 b s s o2 g so2 g h3 c 則a b c的大小關系正確的是 a a b cb ac a 解析 選b 對于相同條件下的同一物質來說 氣態(tài)物質具有的能量最高 液態(tài)物質次之 固態(tài)物質具有的能量最低 根據(jù) h e生 e反 所以a e so2 l e s g e o2 g b e so2 g e s g e o2 g c e so2 g e s s e o2 g 所以a b e so2 l e so2 g 0 b c e s s e s g 0 故a b c 3 根據(jù)以下3個熱化學方程式 2h2s g 3o2 g 2so2 g 2h2o l h q1kj mol 12h2s g o2 g 2s s 2h2o l h q2kj mol 12h2s g o2 g 2s s 2h2o g h q3kj mol 1 判斷q1 q2 q3三者關系正確的是 a q1 q2 q3b q1 q3 q2c q3 q2 q1d q2 q1 q3 解析 選a 已知 2h2s g 3o2 g 2so2 g 2h2o l h q1kj mol 1 2h2s g o2 g 2s s 2h2o l h q2kj mol 1 2h2s g o2 g 2s s 2h2o g h q3kj mol 1 與 相比較 由于s so2放熱 則q1 q2 與 相比較 由于h2o l h2o g 吸熱 則q2 q3 則q1 q2 q3 有關化學反應的能量變化圖象問題的解答思路核心素養(yǎng) 認識