第01講-焓變-反應(yīng)熱(學生版)(人教版選修4)

第01第01講焓變反應(yīng)熱知識導航知識導航課前導入自然界的能量存在形式有很多種，勢能、生物能、熱能、太陽能、風能等。自然界的能量存在形式有很多種，勢能、生物能、熱能、太陽能、風能等。太陽能可以用來燒熱水，化石能源像石油天然氣煤都是可以直接燃燒供熱的，溫泉的熱能也能直接利用。這種利用方式，就存在太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，生物化石能轉(zhuǎn)化為熱能。第一次工業(yè)革命蒸汽機的發(fā)明和使用，就是化學能轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能，再轉(zhuǎn)化為蒸汽機的機械能。但是，經(jīng)過第二次工業(yè)革命，電學發(fā)展并且利用起來了。蒸汽機的能量利用率僅僅6%-15%，大量的能量損失掉了，汽油機的效率為20%-30%，柴油機的效率30%-45%，但是電動機的效率能達到87%甚至更高。得力于電學理論的發(fā)展，發(fā)電機制造出來了，發(fā)電機能夠?qū)C械能轉(zhuǎn)化為電能，火力發(fā)電廠是將燃料的化學能轉(zhuǎn)化為高溫高壓的蒸汽熱能，蒸汽推動發(fā)電機組工作，熱能轉(zhuǎn)化為機械能，機械能再轉(zhuǎn)化為電能。水電則是先筑大壩抬高水位，水的勢能增加，水流動時沖擊渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機組工作，水的動能轉(zhuǎn)化為機械能，在轉(zhuǎn)化為電能。第二次工業(yè)革命中，大量電器的產(chǎn)生也推動了電能的發(fā)展，電動機能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為機械能，電燈能將電能轉(zhuǎn)化為光能。如今的生活中，以電能的利用為基礎(chǔ)，大量的電器將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。常見的是電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能、機械能，這就涉及到空調(diào)壓縮機、電風扇、電水壺、洗衣機等電器。瓦特與蒸汽火車風力發(fā)電汽車電機知識預習知識預習一、化學反應(yīng)與能量變化1．在化學反應(yīng)過程中，不僅有物質(zhì)的變化，還伴隨著能量的變化，并遵循_______守恒和_______守恒。2．化學反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式：化學能轉(zhuǎn)化為熱能、光能、電能等，但主要表現(xiàn)為熱能的變化。二、焓變反應(yīng)熱1．反應(yīng)熱：化學反應(yīng)體系向環(huán)境_______或從環(huán)境_______的_______，稱為化學反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。資料卡片——體系與環(huán)境以鹽酸與以鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)為例體系在熱學中體系是與周圍其他部分區(qū)分開來的根據(jù)需要所研究的對象。如我們可將鹽酸、NaOH溶液及發(fā)生的反應(yīng)等看作一個反應(yīng)體系，簡稱體系（又稱系統(tǒng)）。環(huán)境與體系相互影響的其他部分，如盛有溶液的試管和溶液之外的空氣等看作環(huán)境。關(guān)聯(lián)體系與環(huán)境之間存在物質(zhì)交換或能量交換。2．焓：焓是與內(nèi)能有關(guān)的物理量，用來描述物質(zhì)所具有的______，符號為______。3．焓變：生成物的焓值與反應(yīng)物的焓值之差，用______表示。（1）反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系：反應(yīng)熱在等壓條件下等于焓變，用ΔH表示，單位為__________。（2）計算公式：ΔH=H生成物–H反應(yīng)物。（3）意義：當反應(yīng)體系放熱時其焓減小，ΔH為________，即ΔH_______。當反應(yīng)體系吸熱時其焓減小，ΔH為________，即ΔH_______。三、從反應(yīng)物與生成物總能量相對大小分析焓變1．放熱反應(yīng)（ΔH＜0）：反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。2．吸熱反應(yīng)（ΔH＞0）：反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量。3．計算公式：ΔH=___________________________四、從反應(yīng)物與生成物總鍵能相對大小分析焓變1．化學反應(yīng)的本質(zhì)是 。2．斷鍵需要 能量，成鍵需要 能量。3．鍵能：斷開（形成）1mol某鍵所吸收（放出）的能量叫鍵能。單位：kJ/mol。例如，H-H鍵的鍵能是436.0kJ/mol，那么斷開（形成）1molH-H鍵吸收（放出）的能量為436.0kJ。4．實例分析由圖可知，1molH2與1molCl2反應(yīng)生成2molHCl分子的過程中，了kJ的能量。5．計算公式：ΔH=___________________________6．吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)能量變化圖與鍵能的關(guān)系放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)E吸是斷開反應(yīng)物中所有化學鍵需要吸收的總能量，即反應(yīng)物的總鍵能；E放是形成生成物中所有化學鍵需要放出的總能量，即生成物的總鍵能。五、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所有燃燒反應(yīng)；②大多數(shù)化合反應(yīng)；③酸堿中和反應(yīng)；④金屬與酸或水的置換反應(yīng)；⑤物質(zhì)的緩慢氧化；⑥鋁熱反應(yīng)。①大多數(shù)分解反應(yīng)；②Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)；③高溫條件下C、H2、CO作還原劑的反應(yīng)。對點訓練對點訓練命題點一：化學反應(yīng)中的能量變化【例1】下列有關(guān)能量的說法不正確的是（）A．化學能可轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?B．化學反應(yīng)伴隨能量變化是化學反應(yīng)基本特征之一C．化學反應(yīng)能量轉(zhuǎn)換遵守能量守恒定律 D．化學變化時斷裂化學鍵需放出能量【變1】氫氧燃料電池可作為汽車動力能源。一種制H2的方法如圖所示，該過程中（）A．太陽能轉(zhuǎn)化為電能 B．不存在鍵的斷裂與生成C．化學能轉(zhuǎn)化為太陽能 D．太陽能轉(zhuǎn)化為化學能命題點二：常見的吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)【例2】下列變化屬于吸熱反應(yīng)的是（）A．氨氣液化 B．生石灰溶于水C．鎂與稀鹽酸反應(yīng) D．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)【變2】下列過程既屬于氧化還原反應(yīng)又屬于放熱反應(yīng)的是（）A．液氨汽化 B．硫酸稀釋 C．以灼熱的碳與CO2反應(yīng) D．酒精燃燒命題點三：吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)的探究實驗【例3】為了探究化學能與熱能的轉(zhuǎn)化，某實驗小組設(shè)計了如下三套實驗裝置：（1）上述3個裝置中，不能證明“銅與濃硝酸反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)”的是______。（2）某同學選用裝置Ⅰ進行實驗（實驗前U形管里液面左右相平），在甲試管里加入適量氫氧化鋇溶液與稀硫酸，U形管中可觀察到的現(xiàn)象是___________________________________________，說明該反應(yīng)屬于_________（選填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。（3）為探究固體M溶于水的熱效應(yīng)，選擇裝置Ⅱ進行實驗（反應(yīng)在甲中進行）。①若M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________；②若觀察到燒杯里產(chǎn)生氣泡，則說明M溶于水____________（選填“一定是放熱反應(yīng)”“一定是吸熱反應(yīng)”或“可能是放熱反應(yīng)”）；③若觀察到燒杯里的玻璃管內(nèi)迅速形成一段水柱，則M可能是___________（填物質(zhì)名稱）。（4）至少有兩種實驗方法能證明超氧化鉀與水的反應(yīng)（4KO2+2H2O=4KOH+3O2↑）是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。方法①：選擇上述裝置__________（選填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）進行實驗；方法②：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在石棉網(wǎng)上，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻后，若觀察到棉花燃燒，則說明該反應(yīng)是________反應(yīng)。命題點四：從反應(yīng)物與生成物總能量相對大小分析焓變【例4】屬于氧化還原反應(yīng)且能量變化與如圖一致的是（）A．NH4ClNH3↑+HCl↑B．HCl+NaOH=NaOH+H2OC．2NH4Cl+Ba(OH)2·8H2O=2NH3↑+BaCl2+10H2OD．CO2+C2CO【變4-1】下列化學反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量一定比生成物總能量低的是（）A．燃燒反應(yīng) B．中和反應(yīng)C．生石灰與水反應(yīng) D．石灰石分解【變4-2】下列化學反應(yīng)過程中的能量變化符合圖示的是（）①酸堿中和反應(yīng)②液態(tài)水變成水蒸氣③生石灰與水反應(yīng)④鋁熱反應(yīng)⑤石灰石分解⑥Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)A．①④⑤⑥ B．②⑤⑥ C．②③⑤ D．⑤⑥【變4-3】反應(yīng)A+B→C（ΔH＜0）分兩步進行：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（）命題點五：鍵能的計算【例5】已知H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH=-242kJ·mol-1，斷開1molO=O鍵和1molH—O鍵所吸收的能量分別為496kJ和463kJ，則斷開1molH—H鍵所吸收的能量為（）A．920kJ B．557kJ C．436kJ D．188kJ【變5】已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mo1.若斷裂1molH-H、1molN≡N需要吸收的能量分別為akJ、bkJ。則生成1molN－H放出能量的數(shù)值為A． B．C． D．命題點六：從反應(yīng)物與生成物總鍵能相對大小分析焓變【例6】如圖所示N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成NO(g)過程中能量變化，判斷下列說法錯誤的是（）A．直觀看，該反應(yīng)中反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量高于生成物形成鍵放出的總能量B．2mol氣態(tài)氧原子結(jié)合生成O2(g)時，能放出498kJ能量C．斷裂1molNO分子中的化學鍵，需要吸收632kJ能量D．1molN2和1molO2的反應(yīng)熱ΔH=-180kJ·mol-1【變6】已知2O(g)=O2(g)?H=-496kJ?mol-1，結(jié)合能量變化示意圖。下列說法正確的是（）A．拆開1molH2(g)中的化學鍵需要吸收932kJ能量B．拆開1molH2O(g)中所有化學鍵需要吸收926kJ能量C．1molH2O(l)轉(zhuǎn)變?yōu)?molH2O(g)需要吸收88kJ能量D．2molH2(g)和1molO2(g)反應(yīng)生成2molH2O(l)，共放熱1940kJ提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】下列變化過程，屬于放熱反應(yīng)的是（）①金屬鈉與水②NH4Cl晶體與Ba(OH)2·8H2O混合攪拌③H2在Cl2中燃燒④水蒸氣變成液態(tài)水⑤中和反應(yīng)⑥碳酸鈣熱分解A．①②⑤ B．①③⑤ C．③④⑤ D．②④⑥【練2】在壓強為2.20×101kPa、溫度達到374℃時，水成為“超臨界狀態(tài)”，此時水可將CO2等含碳化合物轉(zhuǎn)化為有機物，這就是“水熱反應(yīng)”，生物質(zhì)在地下高溫高壓條件下通過水熱反應(yīng)可生成石油、煤等礦物能源。下列說法不正確的是（）A．二氧化碳與超臨界水作用生成汽油的反應(yīng)，屬于吸熱反應(yīng)B．“水熱反應(yīng)”過程中只有化學變化，沒有物理變化C．火力發(fā)電廠有望利用廢熱，將二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉次镔|(zhì)D．隨著科技的進步，“水熱反應(yīng)”制取能源有望實現(xiàn)地球上碳資源的和諧循環(huán)【練3】下列反應(yīng)過程中的能量變化情況符合如圖的是A．酒精的燃燒 B．氫氧化鋇晶體與氯化銨固體反應(yīng)C．鎂和稀硫酸的反應(yīng) D．酸和堿的中和反應(yīng)【練4】已知H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)ΔH=-102kJ·mol-1，1molHBr分子中的化學鍵斷裂時需要吸收369kJ的能量，1molBr2分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量為200kJ，則1molH2分子中的化學鍵斷裂時需要吸收的能量為（）A．436kJ B．218kJ C．169kJ D．569kJ【練5】下列說法正確的是（）A．需要加熱才能進行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)不需要加熱B．化學反應(yīng)只能將化學能轉(zhuǎn)化成光能或熱能C．化學鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因D．根據(jù)能量守恒定律，反應(yīng)物的總能量等于生成物的總能量【練6】下圖為碳酸鈣的熱分解示意圖，有關(guān)該反應(yīng)的下列說法中錯誤的是()A．1molCO2(g)和1molCaO(s)的總能量大于1molCaCO3(s)的總能量B．該反應(yīng)的ΔH＞0C．該反應(yīng)中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂，化學鍵斷裂吸收能量，化學鍵形成放出能量D．由該反應(yīng)可推出凡是需要加熱才發(fā)生的反應(yīng)均為吸熱反