新教材2023版高中化學第1章化學反應(yīng)與能量變化第1節(jié)化學反應(yīng)的熱效應(yīng)第1課時化學反應(yīng)的反應(yīng)熱內(nèi)能變化與焓變課件魯科版選擇性必修1

第1課時化學反應(yīng)的反應(yīng)熱、內(nèi)能變化與焓變學業(yè)基礎(chǔ)核心素養(yǎng)當堂評價核心微網(wǎng)絡(luò)素養(yǎng)新目標1.知道內(nèi)能是體系內(nèi)物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強和物質(zhì)的聚集狀態(tài)的影響。2．認識化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，恒溫恒壓條件下化學反應(yīng)的反應(yīng)熱可以用焓變表示。3．能辨識化學反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式，能解釋化學反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)。4．能用熱化學方程式表示反應(yīng)中的能量變化。學業(yè)基礎(chǔ)一、化學反應(yīng)的反應(yīng)熱1．反應(yīng)熱(1)當化學反應(yīng)在一定的溫度下進行時，反應(yīng)所_____或_____的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。(2)符號：用Q表示，Q>0，表示反應(yīng)____；Q<0，表示反應(yīng)______。2．熱化學：用______方法和_____方法研究反應(yīng)熱的化學分支。釋放吸收吸熱放熱實驗理論3．反應(yīng)熱的測定(1)主要儀器：量熱計。

測定反應(yīng)前后溶液的溫度使反應(yīng)充分進行，體系的溫度均勻保溫作用反應(yīng)容器(2)原理：①公式：Q＝___________。②各物理量的含義：C表示溶液及量熱計的熱容；T1、T2分別表示反應(yīng)前和反應(yīng)后體系的溫度。(3)操作：將反應(yīng)物加入內(nèi)筒并攪拌使之迅速反應(yīng)，測量反應(yīng)前后溶液溫度的變化值。－C(T2－T1)狀元隨筆實驗注意事項：(1)要使用同一只溫度計。測量酸、堿溶液及混合液的溫度時，測量完一種溶液的溫度后，溫度計必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干。(2)應(yīng)當使用強酸、強堿的稀溶液，因為弱酸、弱堿在水溶液中不能完全電離，且弱酸、弱堿的電離是吸熱過程，使所測得的反應(yīng)熱數(shù)值偏小。(3)測量中和反應(yīng)的反應(yīng)熱時不能使用濃的強酸、強堿，因為濃的強酸、強堿溶于水時一般放熱，使測得的反應(yīng)熱數(shù)值偏大。(4)實驗時所用的強酸、強堿溶液配好后要充分冷卻至室溫后才能使用。(5)為了減小誤差，重復(fù)實驗2～3次，取其平均值。二、化學反應(yīng)的內(nèi)能變化與焓變1．化學反應(yīng)的內(nèi)能變化(1)含義：體系內(nèi)物質(zhì)所含各種微觀粒子的能量______。(2)符號：____。(3)影響因素：①物質(zhì)的_____、______和________；②體系的_____、壓強。(4)內(nèi)能變化與能量變化的關(guān)系化學反應(yīng)中內(nèi)能的變化可寫作：ΔU＝______________________。U(反應(yīng)產(chǎn)物)_____U(反應(yīng)物)反應(yīng)吸收能量U(反應(yīng)產(chǎn)物)___U(反應(yīng)物)反應(yīng)釋放能量總和U種類數(shù)量聚集狀態(tài)溫度U(反應(yīng)產(chǎn)物)－U(反應(yīng)物)><(5)內(nèi)能變化與反應(yīng)熱的關(guān)系①化學反應(yīng)體系與環(huán)境進行能量交換可以以____和_____的形式呈現(xiàn)。即化學反應(yīng)中內(nèi)能的變化等于________和_____的加和，即：ΔU＝________。②若反應(yīng)中體系沒有做功，則ΔU＝_____，即反應(yīng)熱等于反應(yīng)前后體系內(nèi)能的變化。③等壓條件下：可能存在因體積改變而存在體積功，故反應(yīng)熱不一定等于反應(yīng)體系內(nèi)能的變化。熱功反應(yīng)熱功Q＋WQ2．化學反應(yīng)的焓變(1)焓：用它的變化來描述等壓反應(yīng)的反應(yīng)熱，符號為____，單位是______。(2)反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系①焓變HJ或kJΔHH(反應(yīng)產(chǎn)物)－H(反應(yīng)物)②反應(yīng)熱和焓變的關(guān)系等壓條件下，反應(yīng)不與外界進行電能、光能等其他形式能量的轉(zhuǎn)化時的反應(yīng)熱______反應(yīng)的焓變，即Qp_____ΔH。③化學反應(yīng)的焓變示意圖等于＝>吸熱<放熱3．熱化學方程式(1)定義：把一個化學反應(yīng)中__________和__________同時表示出來的式子。(2)意義：熱化學方程式不僅表示_____的變化，還表明了______的變化。(3)舉例：H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)

ΔH(298K)＝－285.8kJ·mol－1，表示在_____K時，______H2(g)和________O2(g)反應(yīng)生成1molH2O(l)時______的熱量為285.8kJ。物質(zhì)的變化反應(yīng)的焓變物質(zhì)能量2981mol0.5mol放出狀元隨筆熟記常見放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)(1)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鋁熱反應(yīng)。(2)吸熱反應(yīng)①大多數(shù)分解反應(yīng)；②Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)(大多數(shù)銨鹽和堿的反應(yīng))；③碳和水蒸氣、C和CO2的反應(yīng)。【即學即練】1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)H、ΔH的單位是kJ。(

)(2)焓變一定等于反應(yīng)熱。(

)(3)中和反應(yīng)的反應(yīng)熱一定是正值。(

)×××2．下列有關(guān)化學反應(yīng)的說法正確的是(

)A．化學反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化B．化學反應(yīng)中能量的變化量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量無關(guān)C．能量變化必然伴隨化學變化的發(fā)生D．化學反應(yīng)發(fā)生過程中一定有能量變化答案：D解析：化學反應(yīng)中的能量變化形式有多種，如光能、聲能、電能等，但通常表現(xiàn)為熱量變化，故A項錯誤；化學反應(yīng)中能量的變化量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量有關(guān)，參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量越大，其能量的變化量越大，故B項錯誤；能量變化過程中不一定發(fā)生化學變化，如氫氧化鈉固體溶于水放出熱量，故C項錯誤；化學反應(yīng)的實質(zhì)為舊鍵的斷裂和新鍵的形成，舊鍵斷裂和新鍵形成都伴有能量變化，化學反應(yīng)發(fā)生過程中一定有能量變化，故D項正確。3．已知化學反應(yīng)2C(s)＋O2(g)

2CO(g)，2CO(g)＋O2(g)

2CO2(g)都是放熱反應(yīng)，據(jù)此判斷，下列說法中正確的是(其他條件相同)(

)A．28gCO所具有的內(nèi)能一定高于44gCO2所具有的內(nèi)能B．32gO2所具有的內(nèi)能大于44gCO2所具有的內(nèi)能C．56gCO和32gO2所具有的總內(nèi)能大于88gCO2所具有的內(nèi)能D．將一定質(zhì)量的C燃燒，生成CO2與生成CO時放出的熱量一樣多答案：C解析：2CO(g)＋O2(g)

2CO2(g)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總內(nèi)能高于生成物的總內(nèi)能，即56gCO和32gO2所具有的總內(nèi)能大于88gCO2所具有的內(nèi)能，但28gCO所具有的內(nèi)能不一定高于44gCO2所具有的內(nèi)能，32gO2所具有的內(nèi)能也不一定高于44gCO2所具有的內(nèi)能，故A、B項錯誤，C項正確；由于C→CO過程放熱，CO→CO2過程放熱，所以將一定質(zhì)量的C燃燒，生成CO2比生成CO時放出的熱量多，故D項錯誤。4．通過測定50mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液反應(yīng)過程中放出的熱量可計算中和反應(yīng)的反應(yīng)熱。某興趣小組設(shè)計實驗裝置如圖所示，請回答下列問題：(1)從所學內(nèi)容判斷，圖中尚缺少的一種儀器是_____________；該裝置還有不妥之處，應(yīng)如何改正？_____________________________________________。(2)大、小燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是________________________。環(huán)形玻璃攪拌棒

在大小燒杯間填滿碎泡沫塑料，使小燒杯口與大燒杯口相平減少實驗過程中的熱量損失解析：(1)該裝置中缺少的儀器是環(huán)形玻璃攪拌棒；為減少熱量散失，應(yīng)使小燒杯口與大燒杯口持平，其余空間用碎泡沫塑料填滿。(2)大、小燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是減少實驗過程中的熱量損失。(3)如果大燒杯上不蓋硬紙板，則計算出的中和反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)會________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。(4)實驗中改用60mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進行反應(yīng)，與上述實驗相比，所放出的熱量________(填“相等”或“不相等”)，計算出的中和反應(yīng)的反應(yīng)熱________(填“相同”或“不同”)。偏大不相等相同解析：(3)如果大燒杯上不蓋硬紙板，會有一部分熱量散失，求得的中和反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值將會偏小，放熱反應(yīng)的ΔH為負值，所以計算出的中和反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH)偏大。(4)中和反應(yīng)放出的熱量與所用酸以及堿的量有關(guān)，如果用60mL0.50mol·L－1鹽酸與50mL0.55mol·L－1NaOH溶液進行反應(yīng)，與題述原實驗相比，生成水的量增多，所放出的熱量偏多，但是計算出的中和反應(yīng)的反應(yīng)熱相同。核心素養(yǎng)目標一焓變的計算例1根據(jù)如圖能量關(guān)系示意圖，下列說法正確的是(

)A．1molC(s)與1molO2(g)的能量之和為393.5kJB．反應(yīng)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)中，生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量C．由C(s)→CO(g)的熱化學方程式為2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH＝－221.2kJ·mol－1D．熱值指一定條件下單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，則CO的熱值為－10.1kJ·mol－1答案：C解析：由圖可知1molC(s)與1molO2(g)的能量比1molCO2(g)的能量高393.5kJ，A項錯誤；由圖可知反應(yīng)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)為放熱反應(yīng)，生成物的總能量小于反應(yīng)物的總能量，B項錯誤；熱值指一定條件下單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，則CO的熱值為282.9kJ÷28g≈10.1kJ·g－1，D項錯誤。[提升1]已知一定條件下斷裂1mol下列化學鍵需要吸收的能量分別為：H—H

436kJ；Cl—Cl

243kJ；H—Cl

431kJ。對于反應(yīng)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，下列說法正確的是(

)A．該反應(yīng)的ΔH>0B．氫氣分子中的化學鍵比氯氣分子中的化學鍵更穩(wěn)定C．其他條件相同時，該反應(yīng)在光照和點燃條件下的ΔH不同D．H2與Cl2反應(yīng)的熱化學方程式為H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－183kJ答案：B解析：根據(jù)題給數(shù)據(jù)計算，ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和＝436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1，ΔH<0，A項錯誤；H—H鍵的鍵能比Cl—Cl鍵的鍵能大，H2分子比Cl2分子中的化學鍵更穩(wěn)定，B項正確；反應(yīng)的反應(yīng)熱與反應(yīng)條件無關(guān)，其他條件相同時，在光照和點燃條件下的ΔH相同，C項錯誤；ΔH的單位為kJ·mol－1，D項錯誤。狀元隨筆利用鍵能計算焓變時，注意記清公式“ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和”，還要正確判斷出每種物質(zhì)中存在的化學鍵的種類和個數(shù)。關(guān)鍵能力1.ΔH的計算方法(1)ΔH＝生成物所具有的總能量－反應(yīng)物所具有的總能量。(2)ΔH＝斷鍵吸收的總能量－成鍵釋放的總能量。拓展：常見物質(zhì)的分子中的化學鍵數(shù)目物質(zhì)CO2(C===O)CH4(C—H)白磷(P4)(P—P)H2O(H—O)鍵數(shù)24622.圖解化學鍵變化與反應(yīng)熱的關(guān)系

a——舊化學鍵斷裂吸收的能量；b——新化學鍵形成放出的能量；c——反應(yīng)熱。目標二熱化學方程式的書寫及正誤判斷例2膠狀液氫(主要成分是H2和CH4)有望用于未來的運載火箭和空間運輸系統(tǒng)，實驗測得101kPa時，1molH2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ的熱量；1molCH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體，放出890.3kJ的熱量。下列熱化學方程式書寫正確的是(

)A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3kJ·mol－1答案：B

[提升2]下列關(guān)于熱化學反應(yīng)的描述中正確的是(

)A．HCl和NaOH反應(yīng)的ΔH＝－57.3kJ·mol－1，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．甲烷的標準燃燒熱為－890.3kJ·mol－1，則反應(yīng)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH<－890.3kJ·mol－1C．已知500℃、30MPa下，N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ·mol－1，將1.5molH2和過量的N2在此條件下充分反應(yīng)，放出熱量46.2kJD．CO(g)的燃燒熱是283.0kJ·mol－1，則反應(yīng)2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0kJ·mol－1答案：D解析：HCl和NaOH反應(yīng)的ΔH＝－57.3kJ·mol－1，但由于稀硫酸與氫氧化鈣反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的ΔH≠2×(－57.3)kJ·mol－1，A項錯誤；由于氣態(tài)水的能量高于液態(tài)水的能量，則甲烷完全燃燒生成液態(tài)水放熱多，但放熱越多，ΔH越小，因此反應(yīng)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH>－890.3kJ·mol－1，B項錯誤；合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，將1.5molH2和過量的N2在此條件下充分反應(yīng)，放出熱量小于46.2kJ，C項錯誤；CO(g)的燃燒熱是283.0kJ·mol－1，則2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH＝－566.0kJ·mol－1，互為逆反應(yīng)時，焓變的數(shù)值相同、符號相反，則反應(yīng)2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝＋566.0kJ·mol－1，D項正確。狀元隨筆熱化學方程式與化學(離子)方程式的3個不同點(1)熱化學方程式不注明反應(yīng)條件。(2)熱化學方程式不標“↑”“↓”，但必須用s、l、g、aq等標出物質(zhì)的聚集狀態(tài)。(3)熱化學方程式的化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，其ΔH必須與化學方程式及物質(zhì)的聚集狀態(tài)相對應(yīng)。關(guān)鍵能力普通化學方程式與熱化學方程式的區(qū)別項目普通化學方程式熱化學方程式化學計量數(shù)只能是整數(shù)，表示微粒個數(shù)及該物質(zhì)的物質(zhì)的量可為整數(shù)，可為分數(shù)，只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量狀態(tài)不要求注明要求注明反應(yīng)熱無注明ΔH的數(shù)值，單位及正、負號意義表明了化學反應(yīng)中的物質(zhì)變化不僅表明了化學反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應(yīng)中的能量變化實例2H2＋O2點燃2H2OC(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝＋131.3kJ·mol－1?【提醒】

(1)同素異形體在反應(yīng)中除標明狀態(tài)外，還要注明名稱，如C(s，石墨)。(2)在熱化學方程式中，物質(zhì)化學式前面的系數(shù)只表示物質(zhì)的量，可以用整數(shù)或簡單分數(shù)表示。當堂評價1．下列過程伴隨的能量變化中，屬于反應(yīng)熱的是(

)A．形成1molH—Cl鍵放出的能量B．石墨轉(zhuǎn)化為金剛石吸收的能量C．1molO2形成2molO吸收的能量D．水蒸氣變成液態(tài)水放出的能量答案：B解析：當化學反應(yīng)在一定的溫度下進行時，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為反應(yīng)熱，化學反應(yīng)的實質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成。形成1molH—Cl鍵，只有化學鍵的形成，故其能量的變化不屬于反應(yīng)熱，A項錯誤；石墨轉(zhuǎn)化為金剛石過程中，既有舊鍵的斷裂，又有新鍵的形成，故其能量的變化屬于反應(yīng)熱，B項正確；1molO2形成2molO，只有化學鍵的斷裂，沒有化學鍵的形成，故其能量的變化不屬于反應(yīng)熱，C項錯誤；水蒸氣變成液態(tài)水是物理變化，故其能量的變化不屬于反應(yīng)熱，D項錯誤。2．科學家用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應(yīng)過程如圖所示，下列說法正確的是(

)A．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程B．CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2C．在該過程中，CO斷鍵形成C和OD．CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)，ΔH>0答案：B解析：根據(jù)題給圖示可知，狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應(yīng)的過程，A項錯誤；根據(jù)題給圖示可知，CO與O反應(yīng)生成CO2，CO2中含有極性共價鍵，B項正確；根據(jù)題給圖示可知，反應(yīng)過程中CO中的化學鍵沒有斷裂，C項錯誤；根據(jù)題給圖示可知，狀態(tài)Ⅰ的總能量高于狀態(tài)Ⅲ的總能量，CO和O生成CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，D項錯誤。3．下列說法中正確的是(

)A．質(zhì)量相等而狀態(tài)不同的同種物質(zhì)，它們的焓相等B．當反應(yīng)放熱時，ΔU>0；反應(yīng)吸熱時，ΔU<0(反應(yīng)過程中體系沒有做功)C．在一個確定的化學反應(yīng)中，反應(yīng)物的總焓與反應(yīng)產(chǎn)物的總焓一定不同D．焓變是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化答案：C解析：質(zhì)量相等而狀態(tài)不同的同種物質(zhì)，它們所具有的能量不同，所以它們的焓不相等，A項錯誤；若反應(yīng)過程中體系沒有做功，當反應(yīng)放熱時ΔU<0，吸熱時ΔU>0，B項錯誤；化學反應(yīng)一定伴隨能量變化，所以反應(yīng)物總焓與產(chǎn)物總焓一定不同，C項正確；焓變是反應(yīng)產(chǎn)物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差，不限制反應(yīng)物或產(chǎn)物的量，D項錯誤。4．下列變化過程，屬于放熱反應(yīng)的是(

)①NH4Cl固體溶于水②炸藥爆炸③食物因氧化而腐?、茕X熱反應(yīng)⑤酸堿中和反應(yīng)⑥煅燒石灰石制生石灰⑦溴蒸氣液化A．②③④⑤⑦B．①②④⑤

C．②③④⑤

D．①②③⑥⑦答案：C解析：①NH4Cl固體溶于水是吸熱過程，屬于物理變化；②炸藥爆炸是放熱反應(yīng)；③食物因氧化而腐敗是放熱反應(yīng)；④鋁熱反應(yīng)是劇烈的放熱反應(yīng)；⑤酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)；⑥煅燒石灰石制生石灰是吸熱反應(yīng)；⑦溴蒸氣液化是放熱過程，屬于物理變化，不是放熱反應(yīng)。5．下列圖示變化為吸熱反應(yīng)的是(

)答案：A解析：題圖中反應(yīng)物總能量小于反應(yīng)產(chǎn)物總能量，為吸熱反應(yīng)，故A項符合題意；題圖中反應(yīng)物總能量大于反應(yīng)產(chǎn)物總能量，為放熱反應(yīng)，故B項不符合題意；濃硫酸稀釋放熱，屬于物理變化，故C項不符合題意；Zn與稀鹽酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故D項不符合題意。