高中化學(xué) 1.1.1化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱學(xué)案 魯科版選修4

1、第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 目標(biāo)要求1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。3.能舉例說明化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。一、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)1放熱反應(yīng)是指化學(xué)反應(yīng)中放出熱量的反應(yīng)。2吸熱反應(yīng)是指化學(xué)反應(yīng)中吸收熱量的反應(yīng)。二、反應(yīng)熱當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所吸收或放出的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡稱為反應(yīng)熱。表示符號：Q。三、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物分子中舊化學(xué)鍵斷裂和生成物生成時(shí)新化學(xué)鍵形成的過程。任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱，這是由于在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物分子間的化學(xué)鍵斷裂時(shí)，

2、需要克服原子間的相互作用，這需要吸收能量；當(dāng)原子重新結(jié)合成生成物分子，即新化學(xué)鍵形成時(shí)，又要釋放能量。四、中和反應(yīng)的反應(yīng)熱的測定1在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1_mol_H2O，這時(shí)的反應(yīng)熱就是中和熱。表達(dá)式：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol12實(shí)驗(yàn)探究：根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，測出氫氧化鈉與鹽酸、氫氧化鉀與鹽酸、氫氧化鈉與硝酸三個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)前后的溫度值，領(lǐng)會(huì)量熱計(jì)的使用過程。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y定強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的反應(yīng)熱，體驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。(2)實(shí)驗(yàn)原理酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，利用一定質(zhì)量的酸和堿發(fā)生反應(yīng)，測出反應(yīng)前后溶液溫度差，再根據(jù)參加反應(yīng)的酸溶液和堿溶液的體積求出

3、混合溶液的質(zhì)量，根據(jù)公式計(jì)算：Qcmt，其中：c4.18 Jg1 1，m為酸堿溶液的質(zhì)量和，tt2t1，t是酸溶液溫度與堿溶液溫度的平均值。然后換算成生成1 mol H2O放出的能量即可。(3)實(shí)驗(yàn)步驟制作簡易的量熱器。用量筒準(zhǔn)確量取反應(yīng)溶液，準(zhǔn)確測量溫度(精確到0.1)。將溶液混合反應(yīng)，記錄終止溫度。重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟、三次。實(shí)驗(yàn)起始溫度t1/C終止溫度t2/C溫度差(t2t1)/C反應(yīng)熱Q/JHCl與NaOHHCl與KOHHNO3與NaOH(4)數(shù)據(jù)處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)熱。為了使計(jì)算簡便一些，我們近似地認(rèn)為：1.0 molL1鹽酸和1.0 molL1 NaOH溶液的密度都是1 gcm3，所以

4、可求出鹽酸的質(zhì)量m1、NaOH溶液的質(zhì)量m2。中和后生成的溶液的比熱容c4.18 Jg11，則100 mL 1.0 molL1鹽酸與100 mL 1.0 molL1 NaOH溶液發(fā)生中和反應(yīng)時(shí)放出的熱量可根據(jù)公式Qc(m1m2)(t2t1)求出。知識(shí)點(diǎn)一反應(yīng)熱的概念1實(shí)驗(yàn)室制取下列氣體的反應(yīng)為放熱反應(yīng)的是()A由無水醋酸鈉制CH4 B由乙醇制C2H4C由電石制C2H2 D由碳酸鈣受熱分解制CO2答案C解析A項(xiàng)、B項(xiàng)、D項(xiàng)都需要持續(xù)加熱，不是放熱反應(yīng)，只有C項(xiàng)是放熱反應(yīng)。2已知在相同狀況下，同一化學(xué)鍵斷裂需要吸收的能量等于形成該化學(xué)鍵放出的能量。下列說法正確的是()A電解熔融的Al2O3可以制得

5、金屬鋁和氧氣，該反應(yīng)是一個(gè)放出能量的反應(yīng)B水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣時(shí)放出能量C相同狀況下，反應(yīng)2SO2O2=2SO3是一個(gè)放熱反應(yīng)，則反應(yīng)2SO3=2SO2O2是一個(gè)吸熱反應(yīng)D氯化氫分解成氫氣和氯氣時(shí)放出能量答案C解析由題意可以推測，如果一個(gè)反應(yīng)過程放出能量，那么使該反應(yīng)向反方向進(jìn)行則需要吸收能量，所以C正確；另外氫氣和氧氣反應(yīng)、氫氣和氯氣反應(yīng)、鋁和氧氣反應(yīng)都是放出能量的反應(yīng)，與它們相反的反應(yīng)：水、氯化氫和Al2O3的分解都應(yīng)該是吸收能量的反應(yīng)，故A、B、D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二反應(yīng)熱與化學(xué)鍵鍵能關(guān)系3通常人們把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能?，F(xiàn)給出化學(xué)鍵的鍵能(見下表)：化學(xué)鍵HH

6、ClClClH鍵能/(kJmol1)436243431請計(jì)算H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反應(yīng)熱()A862 kJmol1 B679 kJmol1C183 kJmol1 D183 kJmol1答案C解析拆開1 mol H2和1 mol Cl2中的化學(xué)鍵所吸收的能量是436 kJmol1243 kJmol1679 kJmol1；形成2 mol HCl所放出的能量是431 kJmol12862 kJmol1，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是679 kJmol1862 kJmol1183 kJmol1。4已知HH鍵鍵能(斷裂時(shí)吸收或生成時(shí)釋放的能量)為436 kJmol1，NH鍵鍵能為391 kJmo

7、l1，根據(jù)熱化學(xué)方程式：N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.4 kJmol1。則NN鍵的鍵能是()A431 kJmol1 B945.6 kJmol1C649 kJmol1 D896 kJmol1答案B解析H反應(yīng)物鍵能總和生成物鍵能總和H3E(HH)E(NN)6E(NH)3436 kJmol1E(NN)6391 kJmol192.4 kJmol1，所以E(NN)92.4 kJmol16391 kJmol13436 kJmol1945.6 kJmol1。知識(shí)點(diǎn)三中和熱的測定5.50 mL 0.50 molL1鹽酸與50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液在如圖所示的裝置中進(jìn)行中和反

8、應(yīng)，通過測定反應(yīng)過程中所放出的熱量可計(jì)算中和熱。試回答下列問題： (1)大小燒杯間填滿碎紙條的作用是_。(2)大燒杯上如不蓋硬紙板，求得的中和熱數(shù)值將_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。結(jié)合日常生活的實(shí)際該實(shí)驗(yàn)在_中進(jìn)行效果更好。(3)實(shí)驗(yàn)中改用60 mL 0.50 molL1鹽酸與 50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，與上述實(shí)驗(yàn)相比，所放出的熱量_(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱_(填“相等”或“不相等”)，簡述理由_。(4)用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測得的中和熱的數(shù)值會(huì)_；用50 mL 0.5 molL1 NaOH溶液進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測

9、得的中和熱的數(shù)值會(huì)_。(均填“偏大”、“偏小”或“無影響”)答案(1)減少實(shí)驗(yàn)過程中的熱量損失(2)偏小保溫杯(3)不相等相等因中和熱是在稀溶液中，1 mol H和1 mol OH發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)所放出的熱量，與酸堿的用量無關(guān)(4)偏小偏小解析要掌握實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)：量熱計(jì)保溫效果要好；酸堿溶液的濃度要小；酸堿一方要過量；操作迅速準(zhǔn)確，減少熱量損失；及時(shí)準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)。中和熱是在稀溶液中，1 mol H和1 mol OH發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)所放出的熱量，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是HOH=H2O，計(jì)算出來的中和熱是相同的。練基礎(chǔ)落實(shí)1下列說法正確的是()A化學(xué)反應(yīng)中的能

10、量變化，都表示為熱量的變化B需要加熱才能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，一定是吸熱反應(yīng)C放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生D反應(yīng)是放熱還是吸熱必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小答案D2下列反應(yīng)中既是氧化還原反應(yīng)，又是吸熱反應(yīng)的是()A鋁與稀鹽酸反應(yīng)B灼熱的炭與二氧化碳反應(yīng)C甲烷在空氣中燃燒DBa(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)答案B3已知C(石墨，s)=C(金剛石，s)(吸熱反應(yīng))，P4(白磷，s)=4P(紅磷，s)(放熱反應(yīng))，下列判斷正確的是()A說明金剛石的內(nèi)能比石墨低B說明紅磷比白磷穩(wěn)定C說明紅磷比金剛石穩(wěn)定D此種變化為物理變化答案B4研究物質(zhì)變化時(shí)，人們可以從不同的角度、不同的層面來認(rèn)識(shí)物質(zhì)

11、變化時(shí)所引起的化學(xué)鍵及能量變化。據(jù)此判斷以下敘述中錯(cuò)誤的是()A金屬鈉與氯氣反應(yīng)生成氯化鈉后，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性增強(qiáng)，體系的能量降低B物質(zhì)燃燒可看作是儲(chǔ)存在物質(zhì)內(nèi)部的能量(化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來C氮?dú)夥肿觾?nèi)部存在著很強(qiáng)的化學(xué)鍵，故通常情況下氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很活潑D需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸收能量的反應(yīng)答案C練方法技巧5將V1 mL 1.00 molL1 HCl溶液和V2 mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示(實(shí)驗(yàn)中始終保持V1V250 mL)。下列敘述正確的是()A做該實(shí)驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為22B該實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為熱能CNaOH溶液的濃度約為1.00

12、molL1D該實(shí)驗(yàn)表明有水生成的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)答案B解析從圖中曲線可以看出，溫度為22時(shí)，V1為5 mL，則V2為45 mL，此時(shí)已經(jīng)開始發(fā)生反應(yīng)，所以22一定不是室溫，A錯(cuò)；曲線隨V1增多而升高，隨反應(yīng)的進(jìn)行，溶液溫度升高，說明反應(yīng)放熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，B正確；當(dāng)V130 mL時(shí)溫度最高，說明此時(shí)兩者恰好完全反應(yīng)，則NaOH1.5 molL1，C錯(cuò)；該實(shí)驗(yàn)不能證明有水生成的其他反應(yīng)也是放熱反應(yīng)。練綜合拓展6某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)，探究化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)，把試管放入盛有25的飽和石灰水的燒杯中，試管中開始放入幾小塊鎂片，再用滴管往其中滴加5 mL鹽酸。試回答下列問題：(1) 實(shí)驗(yàn)中觀察到的

13、現(xiàn)象是_。(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_。(3)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：_。(4)由實(shí)驗(yàn)推知，MgCl2和H2的總能量_(填“大于”、“小于”或“等于”)鎂片和鹽酸的總能量。(5)如果將本題中“25的飽和石灰水”換成“20碳酸飲料”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)中觀察到的另一現(xiàn)象是_，其原因是_。答案(1)試管中鎂片逐漸溶解，并有氣體產(chǎn)生，燒杯中石灰水變渾濁(2)鎂與稀鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，該反應(yīng)放出的熱量使石灰水溫度升高，Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小，故變渾濁(3)Mg2H=Mg2H2(4)小于(5)燒杯中液體放出氣泡的速率逐漸加快氣體的溶解度隨著溫度的升高而減小解析鎂與鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)，鎂

14、與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使石灰水的溫度升高，Ca(OH)2的溶解度隨溫度的升高而減小，氣體的溶解度也隨溫度的升高而減小。7下表中的數(shù)據(jù)是破壞1 mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量(kJ)：物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量(kJ)243193151432366298436根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答(1)(5)題。(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是()AH2 BCl2 CBr2 DI2(2)下列氫化物中，最穩(wěn)定的是()AHCl BHBr CHI (3)X2H2=2HX(X代表Cl、Br、I)的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？答：_。(4)相同條件下，X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時(shí)，放出或吸收的熱量最多的是_。(5)若無上表中的數(shù)據(jù)，你能正確回答出問題(4)嗎？答案(1)A(2)A(3)放熱反應(yīng)(4)Cl2