蘇教版選修4 化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng) 學(xué)案.doc

互動(dòng)課堂疏導(dǎo)引導(dǎo)知識點(diǎn)1：化學(xué)反應(yīng)的焓變1.反應(yīng)熱為了定量描述化學(xué)反應(yīng)釋放或吸收的熱量，化學(xué)上規(guī)定，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡稱為反應(yīng)熱（heat of reaction）。有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)叫放熱反應(yīng)，需要吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫吸熱反應(yīng)。常見的放熱反應(yīng)有：（1）活潑金屬與h2o或酸的反應(yīng)；如fe+2hcl=fecl2+h2（2）酸堿中和反應(yīng)。如2koh+h2so4=k2so4+2h2o（3）燃燒反應(yīng)，如2h2+o22h2o（4）多數(shù)化合反應(yīng)，如so3+h2o=h2so4 cao+h2o=ca(oh)2常見的吸熱反應(yīng)有：（1）多數(shù)的分解反應(yīng)，如caco3cao+co2feso47h2ofeso4+7h2o（2）部分特殊反應(yīng)2nh4cl（s）+ba(oh)28h2o（s）=bacl2+2nh3+10h2oc(s)+h2o(g) co+h2 co2+c2co2.反應(yīng)條件與吸放熱的關(guān)系 不同化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件不同，有的常溫下就可以發(fā)生，有的則需要加熱。實(shí)驗(yàn)證明，常溫下進(jìn)行的反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)，如中和反應(yīng)；也可能是吸熱反應(yīng)，如nh4cl和ba(oh)28h2o的反應(yīng)。加熱條件下進(jìn)行的反應(yīng)，可能是吸熱反應(yīng)，如c+co22co，也可能是放熱反應(yīng)，如2h2+o22h2o，兩者的區(qū)別是放熱反應(yīng)撤去熱源后仍能繼續(xù)進(jìn)行，吸熱反應(yīng)必須持續(xù)加熱才能繼續(xù)進(jìn)行。由上可見，反應(yīng)吸熱還是放熱與反應(yīng)條件無關(guān)，而是由反應(yīng)物總能量與生成物總能量的高低決定的。3.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因 有的化學(xué)反應(yīng)會(huì)放出熱量，有的化學(xué)反應(yīng)要吸收熱量，其原因是：（1）化學(xué)反應(yīng)必有新物質(zhì)生成，新物質(zhì)的總能量與反應(yīng)物的總能量不同；（2）能量是不能再生也不能消滅的，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，如電能轉(zhuǎn)化為光能或熱能等，或從一種物質(zhì)中傳遞到另一種物質(zhì)中去，即化學(xué)反應(yīng)中能量守恒；（3）反應(yīng)物與生成物的能量差若以熱能形式表現(xiàn)，即為放熱或吸熱。如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物所具有的總能量，反應(yīng)為放熱反應(yīng)；如果反應(yīng)物所具有的總能量低于生成物所具有的總能量，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；（4）物質(zhì)所具有的能量可通過“焓”來描述。 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng)4.熱化學(xué)方程式（1）在化學(xué)中，常用熱化學(xué)方程式（thermochemical equation）把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓同時(shí)表示出來。例如，溫度為298 k時(shí)，2 mol h2(g)和1 mol o2(g)反應(yīng)生成2 mol h2o(l)時(shí)，放熱571.6 kj，此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可寫為：2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h（298k）=-285.8 kjmol-1注：h單位中mol-1的含義反應(yīng)焓變單位中的“mol-1”表明參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)式的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同。例如，h2(g)+cl2(g)=hcl(g) h=-92.3 kjmol-1,表示 mol h2(g)與 mol cl2(g)反應(yīng)生成了1 mol hcl(g)，放熱92.3 kj。若將化學(xué)方程式寫成h2(g)+cl2(g) =2hcl(g) h=-184.6 kjmol-1，則表示1 mol h2(g)與1 mol cl2(g)反應(yīng)生成了2 mol hcl(g)放熱184.6 kj。（2）書寫熱化學(xué)方程式時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：要在物質(zhì)的化學(xué)式后面用括號注明參加反應(yīng)的物質(zhì)的聚集狀態(tài)。一般用英文字母g、l和s分別表示物質(zhì)的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，水溶液中溶質(zhì)則用aq表示。在h后要注明反應(yīng)溫度，因?yàn)樵诓煌瑴囟认逻M(jìn)行同一反應(yīng)，其反應(yīng)焓變是不同的。h的單位是kjmol-1。若為放熱反應(yīng)，h為“-”；若為吸熱反應(yīng)，h為“+”。注意熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子或原子數(shù)，因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。根據(jù)焓的性質(zhì)，若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則h的數(shù)值也加倍；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則h改變符號，但絕對值不變。熱化學(xué)方程式中不用“”和“”，一般不寫反應(yīng)條件。知識點(diǎn)2：反應(yīng)熱的測量與計(jì)算1.反應(yīng)熱的測量 用于測定反應(yīng)熱的儀器稱為量熱計(jì)。如下圖所示是一種簡易量熱計(jì)的示意圖。量熱計(jì)由內(nèi)、外兩個(gè)筒組成，外筒的外壁覆蓋有保溫層。將兩種反應(yīng)物加入筒并使之迅速混合，測量反應(yīng)前后溶液溫度的變化值，即可根據(jù)溶液及量熱計(jì)的比熱容c，利用下式計(jì)算反應(yīng)釋放或吸收的熱量q。q=-c（t2-t1）式中：c表示體系的比熱容；t1、t2分別表示反應(yīng)前和反應(yīng)后體系的溫度。簡易量熱計(jì)2.蓋斯定律及反應(yīng)焓變的計(jì)算 蓋斯定律是計(jì)算反應(yīng)焓變的重要依據(jù)，在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有重要意義。其內(nèi)容為化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。也就是說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱相同，如下圖所示：h=h1+h2或h1=h-h2知識點(diǎn)3：能源的充分利用 燃料燃燒過程中放出的熱能，是人類生活和生產(chǎn)所需能量的主要來源。我們所說的物質(zhì)完全燃燒是指物質(zhì)中含有的氮元素轉(zhuǎn)化為n2(g)，氫元素轉(zhuǎn)化為h2o（l），碳元素轉(zhuǎn)化為co2（g）?；顚W(xué)巧用1.下列說法正確的是（ ）a.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)b.放熱的反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生c.反應(yīng)是放熱的還是吸熱的必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小d.吸熱反應(yīng)在一定的條件下也能發(fā)生解析：化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱。反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)在一定的條件下都能發(fā)生。反應(yīng)開始時(shí)需要加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng)，也可能是放熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)開始加熱，反應(yīng)后需不斷加熱才能使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下去；放熱反應(yīng)開始加熱，反應(yīng)后會(huì)放出一定的熱量，如果此熱量足夠大可使反應(yīng)維持下去，則反應(yīng)過程不需要再加熱，如煤的燃燒，一旦加熱使煤燃燒起來后就可繼續(xù)燃燒下去，不需外界再加熱。答案：cd點(diǎn)評：反應(yīng)是吸熱還是放熱與反應(yīng)開始是否需要加熱無關(guān)，而決定于反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物所具有的總能量的相對大小2.下列反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)的是（ ）a.al+hcl（稀） b.ba(oh)28h2o+nh4cl（固體）c.kclo3受熱分解 d.cao+h2o解析：金屬與酸的反應(yīng)及大多數(shù)化合反應(yīng)是放熱的，ba(oh)28h2o和nh4cl的反應(yīng)和大多數(shù)分解反應(yīng)是吸熱的。答案：ad3.下列說法中正確的是（ ）a.物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化b.伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化c.在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總焓與生成物的總焓一定不同d.在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總焓總是高于生成物的總焓解析：物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，伴有能量變化的物質(zhì)變化不一定是化學(xué)變化，物質(zhì)發(fā)生物理變化、核變化（如原子彈的爆炸）也都伴有能量變化。在一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總焓（設(shè)為x)與生成物的總焓（設(shè)為y)之間的關(guān)系為：xy,化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)；xy，化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；xy。答案：ac4.下列反應(yīng)中，反應(yīng)產(chǎn)物的總焓大于反應(yīng)物總焓的是（ ）a.氫氣在氧氣中燃燒 b.鐵絲在氧氣中燃燒c.硫在氧氣中燃燒 d.焦炭在高溫下與水蒸氣反應(yīng)解析：a、b、c均為放熱反應(yīng)，說明它們的反應(yīng)物的總焓大于反應(yīng)產(chǎn)物的總焓，多余的能量以熱量的形式放出。而d為吸熱反應(yīng)正好相反，故d正確。答案：d點(diǎn)評：化學(xué)反應(yīng)的焓變主要表現(xiàn)為放熱或吸熱。反應(yīng)放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物所具有的總焓的相對大小。5.已知在298 k、1105 pa條件下，2 mol 氫氣燃燒生成水蒸氣放出484 kj的熱量，下列熱化學(xué)方程式正確的是( )a.h2o(g)=h2(g)+1/2o2(g) h+242 kjmol-1 b.2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h484 kjmol-1c.h2(g)+1/2o2(g) =h2o(g) h+242 kjmol-1d.2h2(g)+o2(g) =2h2o(g) h+484 kjmol-1解析：熱化學(xué)方程式的書寫要求與普通化學(xué)方程式的區(qū)別有三：一定要標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài)，b選項(xiàng)中水為液態(tài)，排除。計(jì)量數(shù)可用分?jǐn)?shù)表示其實(shí)際物質(zhì)的量，且與熱量成正比。用h表示時(shí)，吸熱，其值為正；放熱，其值為負(fù)。h2與o2反應(yīng)生成水蒸氣是放熱反應(yīng)，h應(yīng)為負(fù)值，而其逆反應(yīng)h則為正值。故排除c、d，而選a。答案：a點(diǎn)評：本題通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)考查我們對熱化學(xué)方程式的理解和書寫。6.下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是（ ）a.2so2+o22so3 h=-196.6 kjmol-1b.h2(g)+o2(g)=h2o(l) h=-285.8 kjmol-1c.2h2(g)+o2(g) =2h2o(l) h=-571.6 kjd.c(s)+o2(g) =co2(g) h=+393.5 kjmol-1解析：書寫熱化學(xué)方程式必須注意以下幾點(diǎn)：要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)，a錯(cuò)。放熱反應(yīng)h為“-”，吸熱反應(yīng)h為“+”，d錯(cuò)。h的單位為kjmol-1，c錯(cuò)。答案為b。答案：b7.已知下列熱化學(xué)方程式zn(s)+ o2(g)=zno(s) h1=-351.1 kjmol-1hg(l)+ o2(g) =hgo（s） h2=-90.7 kjmol-1由此可知zn(s)+hgo(s) =zno(s)+hg(l) h3。其中h3的值是（ ）a.-441.8 kjmol-1 b.-254.6 kjmol-1c.-438.9 kjmol-1 d.-260.4 kjmol-1解析：先將hg(l)+o2(g) =hgo(s)倒過來，得hgo(s) =hg(l)+ o2(g);h2=+90.7 kjmol-1再加上zn(s)+o2(g) =zno(s) h1=-351.1 kjmol-1即得zn(s)+hgo(s) =zno(s)+hg(l) h3=h1+h2=-260.4 kjmol-1答案：d點(diǎn)評：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)不管分幾步進(jìn)行，反應(yīng)焓變是一樣的，焓變