2023版人教高中同步化學(xué)選擇性必修一：第一章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第一節(jié)第一節(jié)反應(yīng)熱

第一節(jié)反應(yīng)熱1.能了解化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式,能解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)。2.知道內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和,受溫度、壓強(qiáng)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)的

影響。3.認(rèn)識化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化,恒溫恒壓條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用焓變

表示。4.能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng)中的能量變化,能運(yùn)用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化

學(xué)反應(yīng)。5.理解燃燒熱的概念,掌握有關(guān)計(jì)算方法。

1|反應(yīng)熱焓變1.體系與環(huán)境——以鹽酸與NaOH溶液之間的反應(yīng)為例(1)體系(又稱系統(tǒng)):試管中的鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個(gè)反應(yīng)體

系。(2)環(huán)境:盛溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環(huán)境。2.反應(yīng)熱:在①

等溫

條件下,化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量,

稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),簡稱反應(yīng)熱。3.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定(1)實(shí)驗(yàn)裝置

(2)實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)a.反應(yīng)物溫度(t1℃)的測量:用一量筒量取50mL0.50mol·L-1鹽酸,打開杯蓋,倒入

量熱計(jì)的內(nèi)筒中,蓋上杯蓋,插入溫度計(jì),測量并記錄鹽酸的溫度。用水把溫度計(jì)

上的酸沖洗干凈,擦干備用;用另一量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,用溫度

計(jì)測量并記錄NaOH溶液的溫度,取兩溫度平均值為t1℃。b.反應(yīng)后體系溫度(t2℃)的測量打開杯蓋,將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒中,立即蓋上杯蓋,插入溫

度計(jì),用攪拌器勻速攪拌。密切關(guān)注溫度變化,將②

最高溫度

記為反應(yīng)后體

系的溫度t2℃。c.重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作3次,記錄每次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),取其平均值作為計(jì)算依據(jù),其中如

果有數(shù)據(jù)明顯偏離正常值,該數(shù)據(jù)應(yīng)舍去。d.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理所用鹽酸、氫氧化鈉溶液均為稀溶液,其密度近似地認(rèn)為都是1g·cm-3,反應(yīng)后生

成的溶液的比熱容c=4.18J/(g·℃)。該實(shí)驗(yàn)中鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)放出的熱量

是③

0.418(t2-t1)kJ

,中和反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=④

-

kJ·mol-1

。4.反應(yīng)熱與焓變(1)焓(H)是與內(nèi)能有關(guān)的物理量,焓變(ΔH)是生成物與反應(yīng)物的⑤

焓值差

。

(2)從微觀角度認(rèn)識反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)

熱化學(xué)方程式

1.熱化學(xué)方程式(1)概念:能表明反應(yīng)所釋放或吸收的熱量的化學(xué)方程式。(2)注意問題a.指明了反應(yīng)的⑥

溫度和壓強(qiáng)

,若在25℃、101kPa條件下進(jìn)行的反應(yīng),可不

注明。b.注明了各物質(zhì)的狀態(tài):⑦

s

(固體)、⑧

l

(液體)、⑨

g

(氣體)或aq(液

體)。c.在方程式的右邊注明了ΔH的“+”或“-”及⑩

數(shù)值和單位

。d.注意可逆反應(yīng)的ΔH和實(shí)際吸收或放出熱量的區(qū)別:不論化學(xué)反應(yīng)是否可逆,熱

化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱ΔH都表示反應(yīng)進(jìn)行到底時(shí)的能量變化。

燃燒熱?1.燃燒熱的概念:

25℃

、

101kPa

時(shí),

1mol

純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量。燃燒熱的單位是

kJ·mol-1

。2.熱化學(xué)方程式的書寫步驟及要求2.注意事項(xiàng):“完全燃燒生成指定產(chǎn)物”是指單質(zhì)或化合物燃燒后變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定的物質(zhì)。完全燃燒時(shí),可燃物中的碳元素變?yōu)镃O2(g),氫元素變?yōu)镠2O(g),硫元素

變?yōu)镾O2(g),氮元素變?yōu)镹2(g)等。3.燃燒熱的意義:甲烷的燃燒熱ΔH=-890.3kJ·mol-1,它表示25℃、101kPa時(shí),1mol

CH4(g)完全燃燒生成CO2(g)和液態(tài)H2O時(shí)放出890.3kJ的熱量。4.燃燒熱的計(jì)算:由燃燒熱定義可知,25℃、101kPa時(shí),可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱

量=可燃物的物質(zhì)的量×燃燒熱,即Q放=n可燃物×|ΔH|;或變換一下:ΔH=

。此公式中的ΔH是指表示物質(zhì)燃燒熱的熱化學(xué)方程式對應(yīng)的反應(yīng)熱,而不是指一般反應(yīng)

的反應(yīng)熱。

判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“?”。1.科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程,

該過程一定伴隨著能量變化

(√)2.石墨和金剛石的轉(zhuǎn)化可用C(石墨,s)

C(金剛石,s)

ΔH>0表示,說明石墨比金剛石穩(wěn)定

(√)3.2H2(g)+O2(g)

2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1,ΔH=-571.6kJ·mol-1的含義是“每摩爾該反應(yīng)”所放出的熱量為571.6kJ

(√)4.中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定實(shí)驗(yàn)中應(yīng)做3次實(shí)驗(yàn),記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),取平均值,然后代入

計(jì)算,其中如果有數(shù)據(jù)明顯偏離正常值,該數(shù)據(jù)應(yīng)舍去

(√)提示:明顯偏離正常值的數(shù)據(jù)說明實(shí)驗(yàn)操作有誤,該數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,應(yīng)當(dāng)舍去。5.已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)

H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1,則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1mol水時(shí)放出57.3kJ的熱量

(

?)提示:醋酸是弱電解質(zhì),電離過程吸熱,所以稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1

mol水時(shí)放出的熱量小于57.3kJ。6.對于可逆反應(yīng)而言,熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱表示反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)所放出或吸收的熱量

(

?)提示:熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱ΔH表示的是完全反應(yīng)時(shí)放出或吸收的熱量。7.已知2H2(g)+O2(g)

2H2O(g)

ΔH=-483.6kJ·mol-1,所以氫氣的燃燒熱ΔH=-241.8kJ·mol-1

(

?)提示:表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式中,生成物H2O的狀態(tài)應(yīng)為液態(tài)。8.已知2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)為放熱反應(yīng),則1molSO2的能量一定高于1molSO3的能量

(

?)提示:放熱反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,單一反應(yīng)物與生成物的

能量大小無法比較。

自熱火鍋、自熱煲仔飯等自熱速食食品深受年輕人的歡迎。自熱速食食品的發(fā)

熱原理如下圖所示:

提示:發(fā)熱包內(nèi)主要成分是生石灰、碳酸鈉、焙燒硅藻土、鐵粉、鋁粉、焦炭

粉、活性炭、鹽等,主要反應(yīng)物為生石灰。從宏觀和微觀的角度理解反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因1.向發(fā)熱包中加入冷水發(fā)生的主要反應(yīng)是什么?用化學(xué)方程式表示。提示:CaO+H2O

Ca(OH)2。2.如何用圖表示CaO和冷水反應(yīng)前后物質(zhì)的能量關(guān)系?提示:

問題3.熱力學(xué)第一定律又叫能量守恒定律,主要內(nèi)容是:能量有各種不同的形式,能從

一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和傳遞中

能量的數(shù)值保持不變。從能量守恒的角度分析為什么化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量

變化?提示:反應(yīng)物所具有的總能量與生成物所具有的總能量不相等,所以當(dāng)物質(zhì)變化

時(shí)一定伴隨著能量變化。

從反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小的角度分析

[2021福建八縣(市)一中期中聯(lián)考]反應(yīng)A+B

C(ΔH<0)分兩步進(jìn)行:①A+B

X(ΔH>0);②X

C(ΔH<0)。下列示意圖中,能正確表示總反應(yīng)過程中能量變化的是

()

A根據(jù)總反應(yīng)確定C與(A+B)總能量的關(guān)系,通過反應(yīng)①確定X與(A+B)總能量的關(guān)

系。思路點(diǎn)撥解析

由反應(yīng)A+B

C(ΔH<0)可知,A和B的能量之和大于C;由A+B

X(ΔH>0)可知這步反應(yīng)是吸熱反應(yīng),故X的能量大于A與B的能量之和;X

C(ΔH<0)是放熱反應(yīng),則X的能量大于C的能量。A項(xiàng)符合題意。

從反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵能的角度分析

科學(xué)家已獲得了極具理論研究意義的N4分子,其結(jié)構(gòu)為正四面體(如圖所示),與白磷分子相似。已知斷裂1molN—N鍵吸收193kJ熱量,斷裂1mol

鍵吸收941kJ熱量,則

()

A.N4與P4中都既有極性鍵又有非極性鍵B.1molN4氣體轉(zhuǎn)化為2molN2時(shí)要吸收724kJ熱量C.N4與N2互為同系物D.1molN4氣體轉(zhuǎn)化為2molN2時(shí)要放出724kJ熱量D思路點(diǎn)撥斷開化學(xué)鍵吸收能量,形成化學(xué)鍵釋放能量。解析

N4與白磷(P4)中所含化學(xué)鍵分別為N—N鍵和P—P鍵,只有非極性鍵,不含

極性鍵,A項(xiàng)錯(cuò)誤;N4與N2互為同素異形體,而不是同系物,C項(xiàng)錯(cuò)誤;從結(jié)構(gòu)圖中可

看出,一個(gè)N4分子中含有6個(gè)N—N鍵,根據(jù)N4(g)

2N2(g)

ΔH,有ΔH=6×193kJ·mol-1-2×941kJ·mol-1=-724kJ·mol-1,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。

規(guī)律方法

反應(yīng)熱ΔH的基本計(jì)算公式:ΔH=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能

給定條件下熱化學(xué)方程式的正誤判斷

“六看法”判斷熱化學(xué)方程式正誤(1)看方程式是否配平。(2)看各物質(zhì)的聚集狀態(tài)是否正確。(3)看ΔH的“+”“-”符號是否正確。(4)看反應(yīng)熱的單位是否為kJ·mol-1(或kJ/mol)。(5)看ΔH的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)是否對應(yīng)。(6)看化學(xué)原理是否正確,如燃燒熱的熱化學(xué)方程式是否符合燃燒熱的概念。

下列選項(xiàng)中,熱化學(xué)方程式書寫與對應(yīng)表述均正確的是

()A.稀硫酸與0.1mol·L-1NaOH溶液反應(yīng):H+(aq)+OH-(aq)

H2O(l)

ΔH=+57.3kJ·mol-1B.在101kPa下H2(g)的燃燒熱為285.8kJ·mol-1,則水分解的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)

2H2(g)+O2(g)

ΔH=+285.8kJ·mol-1C.已知CH3OH的燃燒熱為726.8kJ·mol-1,則有:2CH3OH(l)+3O2(g)

2CO2(g)+4H2O(g)

ΔH=-1453.6kJ·mol-1D.已知9.6g硫粉與11.2g鐵粉混合加熱生成17.6gFeS時(shí)放出19.12kJ熱量,則Fe(s)+S(s)

FeS(s)

ΔH=-95.6kJ·mol-1

D思路點(diǎn)撥根據(jù)燃燒熱的定義和中和反應(yīng)反應(yīng)熱的相關(guān)敘述,準(zhǔn)確確定熱化學(xué)方程式中焓變

的符號和數(shù)值。解析

酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng),故ΔH應(yīng)為負(fù)值,A錯(cuò)誤;燃燒熱指的是101kPa下,

1mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)放出的熱量,物質(zhì)必須為1mol,故可以知道

H2燃燒生成H2O(l)的熱化學(xué)方程式為2H2(g)+O2(g)

2H2O(l)

ΔH=-285.8×2