2022年高中化學(xué)-反應(yīng)熱焰變學(xué)案

1.1.1反應(yīng)熱焰變

核心素養(yǎng)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)

1.能辨識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析化學(xué)反應(yīng)中的能量變

形式，能解釋化學(xué)反應(yīng)中能量變化化。培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的學(xué)科素養(yǎng)。

的本質(zhì)。知道化學(xué)變化需要一定的條件，并遵循一定規(guī)律；認(rèn)識(shí)

2.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例，化學(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成，并伴有能量的轉(zhuǎn)化。

能從多角度認(rèn)識(shí)放熱反應(yīng)和吸熱培養(yǎng)學(xué)生“變化觀念與平衡思想”的學(xué)科素養(yǎng)。

反應(yīng)。認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)中能量變化在通過建立節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。從自

生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。身做起，形成簡(jiǎn)約適度、綠色低碳的生活方式。培養(yǎng)學(xué)

3.能運(yùn)用反應(yīng)焰變合理選擇和利生“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)。

用化學(xué)反應(yīng)。

預(yù)習(xí)填空

一、反應(yīng)熱及其測(cè)定

1.反應(yīng)熱

(1)定義：在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境或從環(huán)境的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效

應(yīng)，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。用表示。

(2)許多反應(yīng)熱可以通過直接測(cè)定。

2.中和熱

大量實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在25℃和lOlkPaT，強(qiáng)酸的稀溶液與強(qiáng)堿的稀溶液在稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol

時(shí)，放出的熱量。AH=-57.3kj/molo

二、反應(yīng)熱與焙變

1.內(nèi)能與焰變

(1)內(nèi)能(符號(hào)為U)：,受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等的影響。

(2)焰(符號(hào)為H)：與有關(guān)的物理量。

(3)熔變：在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)(嚴(yán)格地說，對(duì)反應(yīng)體系做功有限定，中學(xué)階段一般不考慮)，

其反應(yīng)熱等于反應(yīng)的,符號(hào)：AH,單位：kJ/mol(或kJ?mol')。

2.焰變的意義

(1)當(dāng)反應(yīng)體系放熱時(shí)其熠減小，△〃為,即△//0,

(2)當(dāng)反應(yīng)體系吸熱時(shí)其焰減小，△〃為,即0。

3.常見的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)

放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)

①所有反/'知識(shí)點(diǎn)精講

知識(shí)點(diǎn)一反

②大多數(shù)_____反應(yīng)；

應(yīng)熱焙變①大多數(shù)分解反應(yīng)；

③_________反應(yīng)；

②_____________;

【知識(shí)點(diǎn)梳

④金屬與酸或水的置換反應(yīng)；

③_____________。

理】

⑤物質(zhì)的緩慢氧化；

1.化學(xué)

⑥鋁熱反應(yīng)。

反應(yīng)的實(shí)質(zhì)

與特征

(1)實(shí)質(zhì)：反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂和生成物中化學(xué)鍵的形成。

(2)特征：既有物質(zhì)變化，又伴有能量變化，后者通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。

2.反應(yīng)熱與婚變

(1)反應(yīng)熱

①反應(yīng)熱是指在等溫條件下，化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的能量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),

簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。

②反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因是化學(xué)反應(yīng)前后體系內(nèi)能(仍發(fā)生變化。

③內(nèi)能量是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量總和，受溫度、壓強(qiáng)和物質(zhì)的聚集狀態(tài)等影響。

(2)婚變

①玲：與物質(zhì)內(nèi)能有關(guān)的物理量，符號(hào)為"

②熔變：在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。符號(hào)為△〃，單位：kj/mol或

kJ,mol，

f>0：吸熱

③定義式：△〃=〃生成物—〃反應(yīng)物《油耳

[<0：放熱

3.吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)

(1)從烙(或能量)的高低角度理解(宏觀角度)

均

(結(jié)

或(

或

能

M他

)越

02/8

的總能量，△從0能量，XH>0

①a表示斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量，也可以表示反應(yīng)的活化能。

②人表示形成新化學(xué)鍵放出的能量，也可以表示活化分子結(jié)合成生

說明

成物分子所釋放的能量。

③c表示反應(yīng)的反應(yīng)熱。

(2)從化學(xué)鍵角度理解(微觀角度)

吸收能量號(hào)吸熱反應(yīng)

反

生E,>E2^H>O

應(yīng)舊化學(xué)鍵斷裂

物成

新化學(xué)鍵形成

物E\VE"AHvQ

|放出能量I放熱反應(yīng)I

化學(xué)反應(yīng)能量變化的原因與△〃的計(jì)算

以H2(g)+Ck(g)===2HCl(g)反應(yīng)的能量變化為例說明:

(HXH>^-

436kJ,mol-1+

能量

243kJ-mol'

處鍵

能量形形

成,成.

431kJ.","-'"????73lkJ-mol-'

能量1加量

反應(yīng)中能量變化

化學(xué)鍵

1mol化學(xué)鍵的斷裂或形成反應(yīng)中能量變化

H-H吸收436kJ

共吸收679kJ

Cl—C1吸收243kJ

H—C1放出431kJ共放出862kJ

結(jié)論H2(g)+S(g)===2HCl(g)的反應(yīng)熱△〃=-183kJ?mol-1

(3)常見放熱反應(yīng)

①可燃物的燃燒；②酸堿中和反應(yīng)；③大多數(shù)化合反應(yīng)；④金屬跟水或酸的置換反應(yīng)；⑤物質(zhì)的緩慢

氧化；⑥少數(shù)分解反應(yīng)，如山。2分解。

(4)常見吸熱反應(yīng)

①大多數(shù)分解反應(yīng)；②鹽的水解反應(yīng)；③Ba(0H)2?8I1Q晶體與NHC1晶體的反應(yīng)；④碳和水蒸氣的反

應(yīng)；⑤C和CO?的反應(yīng)。

注意：

(1)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量變化，但伴隨能量變化的物質(zhì)變化不一定都是化學(xué)變化。如水蒸氣

變成液態(tài)水的過程放熱，但該變化為物理變化。

(2)化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為熱量變化，但并不完全是熱量變化，還有光能、電能等。

(3)化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱與反應(yīng)發(fā)生的條件(如是否加熱)沒有必然的聯(lián)系，如Ba(OH)2?8HzO晶

體與NHC1晶體在常溫常壓下即可發(fā)生反應(yīng)，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。(4)破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的能量

越小，說明反應(yīng)物越不穩(wěn)定，本身的能量越高。

(5)形成生成物的化學(xué)鍵放出的能量越多，說明生成物越穩(wěn)定，本身的能量越低。

【方法技巧】

△H的三種基本公式

(1)△//=反應(yīng)物總鍵能之和一生成物總鍵能之和。

(2)△仁生成物總能量一反應(yīng)物總能量=〃(生成物)一〃(反應(yīng)物)。

(3)△//=正反應(yīng)活化能一逆反應(yīng)活化能。

注意：

常見物質(zhì)(1mol)中化學(xué)鍵數(shù)目

Si02S8

co2CH,P4

物質(zhì)(Si—0石墨金剛石(s—sSi

(C=0)(C—H)(P—P)

))

鍵數(shù)24641.5282

【典型例題】

1.焰是與物質(zhì)內(nèi)能有關(guān)的物理量。一定壓強(qiáng)下，下列有關(guān)焰或焰變的說法錯(cuò)誤的是()

A.物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，物質(zhì)的焙也發(fā)生變化

B.等量的硫單質(zhì)的蛤：S(s)<S(l)<S(g)

C.吸熱反應(yīng)中產(chǎn)物的焙高于反應(yīng)物的焰

D.化學(xué)鍵斷裂時(shí)焰值一定增大，同時(shí)會(huì)伴隨化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生

2.下列說法正確的是()

A.焙變單位中kJ-mol-1,是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時(shí)的能量變化

B.當(dāng)反應(yīng)放熱時(shí)△放0,反應(yīng)吸熱時(shí)△水0

C.一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)，反應(yīng)放熱，△〃為“一”

D.一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，生成物總鍵能大于反應(yīng)物的總鍵能時(shí)，反應(yīng)吸熱，△〃為“+”

3.根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算CH,(g)+4F2(g)=CF.,(g)+4HF(g)的反應(yīng)熱△〃為()

化學(xué)鍵c-HC-FH—FF—F

鍵能/kJ?mor'414489565155

A.-1940kJ?mol1B.+1940kJ?mol

C.—485kJ,mol1D.+485kJ,mol1

【知識(shí)點(diǎn)梳理】

04/8

1.測(cè)定原理

通過一定量的酸、堿溶液在反應(yīng)前后溫度的變化，計(jì)算反應(yīng)放出的熱量，由此求得中和熱。熱量計(jì)算

公式為gcmXt(c為比熱容，加為溶液質(zhì)量，△t為前后溫度差)。

2.實(shí)驗(yàn)儀器裝置

,玻璃

溫度計(jì)/攪拄器

、

內(nèi)簡(jiǎn)

隔熱層

①簡(jiǎn)易量熱計(jì)

②實(shí)驗(yàn)過程中，還需要的其他儀器有50niL量筒(2個(gè))。

3.實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)測(cè)量

①反應(yīng)前體系的溫度(幻

測(cè)量方法是用一個(gè)量筒量取50mL0.50mol鹽酸，倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒中并測(cè)量其溫度；用另一

個(gè)量筒量取50mL0.55mol?L_1NaOH溶液并用已用蒸儲(chǔ)水洗凈的溫度計(jì)測(cè)量其溫度，取兩溫度平均值為

t\O

②反應(yīng)后體系的溫度(tz)

打開杯蓋，將量筒中的NaOH溶液迅速倒入量熱計(jì)的內(nèi)筒，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，將最高溫度記為t2o

③重復(fù)上述步驟①至步驟②兩次。

④實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

鹽酸、氫氧化鈉溶液為稀溶液，其密度近似地認(rèn)為都是1g-cm-3,反應(yīng)后溶液的比熱容c=4.18

J/(g?℃)?該實(shí)驗(yàn)中鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)放出的熱量是0.418(友一幻kJ,中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)放

0.418?九一右?

出的熱量為kJ。

0.025

4.實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵和注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)

(1)實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵

①迅速反應(yīng)，防止熱量散失。②在測(cè)量反應(yīng)混合液的溫度時(shí)要隨時(shí)讀取溫度值，記錄下最高溫度值

(2)注意事項(xiàng)

①實(shí)驗(yàn)中要用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀溶液(0.1?0.5mol。1/')。

②操作時(shí)動(dòng)作要快，盡量減少熱量的損失，使用絕熱裝置，避免熱量散發(fā)到反應(yīng)體系外。

③測(cè)量鹽酸的溫度后，要將溫度計(jì)上的酸沖洗干凈后，再測(cè)量NaOH溶液的溫度，避免酸、堿在溫度

計(jì)的表面反應(yīng)放熱而影響測(cè)量結(jié)果。

④測(cè)定中和熱不能用弱酸或弱堿，因弱酸、弱堿電離時(shí)吸收熱量而使測(cè)量數(shù)值偏低。

⑤中和熱的數(shù)值是57.3kJ?mol,測(cè)定時(shí)與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的用量無關(guān)。

5.中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因

①裝置方面：裝置的隔熱保溫效果不好，造成實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失而引起誤差。

'a.實(shí)驗(yàn)過程中液體灑落到桌面上

b.混合酸、堿溶液時(shí)，動(dòng)作緩慢

②操作方面，

c.用溫度計(jì)測(cè)量酸的溫度后，未清洗而直

、接去測(cè)量堿的溫度

a.溫度計(jì)的讀數(shù)有誤差

③讀數(shù)方面＜b.量取溶液體積時(shí)，讀數(shù)有誤差?俯視、仰

.視等問題？

【典型例題】

1.關(guān)于中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）

A.為了使反應(yīng)進(jìn)行得更完全，可以使酸或堿適當(dāng)過量

B.為了使反應(yīng)充分，可以向酸（堿）中分次加入堿（酸）

C.中和反應(yīng)反應(yīng)熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與所用酸、堿的用量和種類均無關(guān)

D.用銅絲代替玻璃攪拌棒，會(huì)使中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定值偏大

2.下列有關(guān)中和熱的說法正確的是（）

+-

A.中和熱的熱化學(xué)方程式：H（1）+OH（1）===H2O（1）A//=-57.3kJ-moF'

B.準(zhǔn)確測(cè)量中和熱的實(shí)驗(yàn)過程中，至少需測(cè)定溫度4次

C.玻璃攪拌器材料若用銅代替，則測(cè)量出的中和熱數(shù)值偏小

D.若稀酸溶液中H*與稀堿溶液中（）1的物質(zhì)的量相等，則所測(cè)中和熱數(shù)值更準(zhǔn)確

3.某實(shí)驗(yàn)小組用0.50mol/LNaOH溶液和0.50mol/L硫酸溶液進(jìn)行中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)裝置如

圖所示。

（1）儀器a的名稱是。?

（2）取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得起止溫度差的平均值為4.0°C。

Wmol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm）實(shí)驗(yàn)后所

近似認(rèn)為0.50mol/LNaOH溶液和0.50

'算得△於（取小數(shù)點(diǎn)后一位）。？

得溶液的比熱容c=4.18J/（g?℃）。則計(jì)

（3）上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與一57.3kj/mol有偏差，產(chǎn)生偏差的原因可能是（填字母）。?

a.實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差

b,用量筒量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視刻度線讀數(shù)

c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸溶液的小燒杯中

d.用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接測(cè)定H2sol溶液的溫度

本課小結(jié)

06/8

恒壓條件”、十L放熱反應(yīng)AH<0

反應(yīng)熱執(zhí)六夕由次含變一m玨二上、口八

熱效應(yīng)「吸熱反應(yīng)AH>0

生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量

4.18x10-3.機(jī)(溶液)??t)

=_________________________=——!—

|應(yīng)熱一n(H2O)

kJ?moL[比熱容c=4.18J/(g?七)]

隨堂練習(xí)

1.已知斷裂1molII—II需吸收的能量為436kJ,形成1molN-H放出的能量為391kJ,根據(jù)化學(xué)

方程式N2+3H2=2NHa,1mol凡完全反應(yīng)放出92.4kJ能量。則斷裂1molN三N所需吸收的能量為()