同步蘇教化學(xué)選修四新突破講義：專題1 第1單元 第1課時 化學(xué)反應(yīng)的焓變 Word版含答案

第一單元化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)第1課時化學(xué)反應(yīng)的焓變目標與素養(yǎng)：1.知道化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。(宏觀辨識與微觀探析)2.通過生產(chǎn)、生活中的實例了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。(宏觀辨識與微觀探析)3.了解熱化學(xué)方程式的含義并能正確書寫熱化學(xué)方程式。(宏觀辨識與微觀探析)一、反應(yīng)熱焓變1反應(yīng)熱焓變(1)反應(yīng)熱：在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，所吸收或放出的熱量。(2)焓變：在恒溫、恒壓的條件下，化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或釋放的熱量，符號為H，常用單位為kJ·mol1。微點撥：(1)焓變?yōu)楹銐簵l件下的反應(yīng)熱。(2)反應(yīng)熱、焓變的單位均為kJ·mol1，熱量的單位為kJ。2H與吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的關(guān)系(1)當(dāng)H0時，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，反應(yīng)過程吸收熱量，為吸熱反應(yīng)。(2)當(dāng)H0時，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，反應(yīng)過程放出熱量，為放熱反應(yīng)。3化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化的原因(1)從反應(yīng)物和生成物總能量相對大小角度分析如圖所示吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)反應(yīng)熱的計算公式：HE(生成物)E(反應(yīng)物)。(2)從反應(yīng)物斷鍵和生成物成鍵角度分析N2(g)O2(g)=2NO(g)反應(yīng)的能量變化如圖所示：由圖可知：1 mol N2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量是946_kJ，1 mol O2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量是498_kJ，2 mol NO分子中的化學(xué)鍵形成釋放的能量是1_264_kJ，則N2(g)O2(g)=2NO(g)的反應(yīng)吸收的熱量為180_kJ。反應(yīng)熱的計算公式：H反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和。二、熱化學(xué)方程式1定義：能夠表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式。2書寫熱化學(xué)方程式需注意的問題(1)書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)指明反應(yīng)的溫度和壓強，若在25 (即298 K)、101 kPa時進行的反應(yīng)，可不注明。(2)注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)。一般用“g”表示氣體，“l(fā)”表示液體，“s”表示固體，“aq”表示水溶液。(3)在熱化學(xué)方程式中，化學(xué)計量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以用整數(shù)或簡單分數(shù)表示。(4)在熱化學(xué)方程式后面注明H的數(shù)值、正負號(正號可以省略)及單位(kJ·mol1)。(5)同一化學(xué)反應(yīng)，熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)不同，H也不同，H與化學(xué)計量數(shù)成正比關(guān)系。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)。(1)反應(yīng)熱的單位與熱量相同。()(2)反應(yīng)開始前需要加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)，不需要加熱就能發(fā)生的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)。()(3)熱化學(xué)方程式中物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)可以表示分子個數(shù)。()答案：(1)×(2)×(3)×2下列說法正確的是()A反應(yīng)熱就是反應(yīng)中放出的熱量B當(dāng)反應(yīng)放熱時H>0，反應(yīng)吸熱時H<0C一個化學(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，反應(yīng)放熱，H為“”D一個化學(xué)反應(yīng)中，生成物總鍵能大于反應(yīng)物的總鍵能時，反應(yīng)吸熱，H為“”C反應(yīng)熱也指反應(yīng)中吸收的熱量，A錯；在反應(yīng)中，生成物比反應(yīng)物所具有的總能量小，反應(yīng)就放熱，反之就吸熱，C對；化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂，新化學(xué)鍵的形成，斷鍵時吸收能量即反應(yīng)物鍵能，成鍵時放出能量即生成物鍵能，后者大，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H為“”，D錯。3H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJ·mol1表示的意義是在25 、101 kPa下，_H2與_O2反應(yīng)生成_時，_的熱量是285.8 kJ。答案：1 mol mol1 mol液態(tài)水放出從宏觀和微觀的角度分析反應(yīng)熱類型定義放出熱量的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)宏觀辨識反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量(E反E生)反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量(E反E生)微觀探析吸收能量E1反應(yīng)物生成物放出能量E2E1E2，吸收熱量E1E2，放出熱量與鍵能的關(guān)系反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和，吸收熱量反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和，放出熱量焓變H0H0圖示能量變化體系的能量降低體系的能量升高實例H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJ·mol1C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJ·mol1常見反應(yīng)類型可燃物的燃燒；酸堿中和反應(yīng)；大多數(shù)化合反應(yīng)；金屬與(水)酸的置換反應(yīng)；鋁熱反應(yīng)大多數(shù)分解反應(yīng)；鹽的水解和弱電解質(zhì)的電離；Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)；碳和水、C和CO2的反應(yīng)【例1】某反應(yīng)由兩步反應(yīng)ABC構(gòu)成，它的反應(yīng)能量曲線如圖，下列敘述正確的是()A兩步反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)BAB反應(yīng)，反應(yīng)條件一定要加熱CA與C的能量差為E4D三種化合物中C最穩(wěn)定DAB為吸熱反應(yīng)，BC為放熱反應(yīng)，A項錯誤；放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)與是否需要加熱無關(guān)，B項錯誤；A與C的能量差為H，C項錯誤；三種化合物中C能量最低，最穩(wěn)定，D項正確。(1)某一反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，與反應(yīng)物和生成物總能量的相對大小有關(guān)，與反應(yīng)條件無關(guān)。(2)從能量的角度比較物質(zhì)的穩(wěn)定性：物質(zhì)本身具有的能量越高，其穩(wěn)定性越差，能量越低的物質(zhì)越穩(wěn)定。(3)從鍵能的角度比較物質(zhì)的穩(wěn)定性：鍵能越大，物質(zhì)越穩(wěn)定。1由下圖分析，有關(guān)敘述正確的是()AABC和BCA兩個反應(yīng)吸收或放出的能量不等BABC是放熱反應(yīng)CA具有的能量高于B和C具有的能量總和DABC是吸熱反應(yīng)，則BCA必然是放熱反應(yīng)D本題考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，由圖可知，BC的能量高于A的能量，則反應(yīng)BCA一定是放熱反應(yīng)；反之，ABC則是吸熱反應(yīng)。根據(jù)能量守恒定律，兩反應(yīng)的反應(yīng)熱在數(shù)值上相等，符號相反。2(1)已知反應(yīng)2HI(g)=H2(g)I2(g)H11 kJ·mol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，則1 mol HI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時需吸收的能量為_kJ。(2)甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用CO和H2在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生反應(yīng)如下：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H。已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵HHCOCOHOCHE/kJ·mol14363431 076465413由此計算H_kJ·mol1。解析：(1)設(shè)1 mol HI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量為x，則2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。(2)根據(jù)鍵能與反應(yīng)熱的關(guān)系可知，H反應(yīng)物的鍵能之和生成物的鍵能之和(1 076 kJ·mol12×436 kJ·mol1)(413 kJ·mol1×3343 kJ·mol1465 kJ·mol1)99 kJ·mol1。答案：(1)299(2)99熱化學(xué)方程式的書寫與正誤判斷1.書寫熱化學(xué)方程式的“五步”寫出配平的化學(xué)方程式用s、l、g、aq標明物質(zhì)的聚集狀態(tài)2熱化學(xué)方程式書寫的注意事項(1)注意標明物質(zhì)的聚集狀態(tài)：方程式中每種物質(zhì)的化學(xué)式后面用括號注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(g、l、s)，不用標“”或“”，水溶液用aq表示。(2)注意注明必要的反應(yīng)條件：焓變與溫度和壓強等測定條件有關(guān)，所以書寫時必須在H后指明反應(yīng)的溫度和壓強(298 K、101 kPa時，可不注明)。(3)注意明確化學(xué)計量數(shù)的含義：化學(xué)計量數(shù)只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，不表示分子個數(shù)或原子個數(shù)，因此熱化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)也可以是分數(shù)。(4)注意H的單位及符號：H的單位常采用kJ·mol1，H只能寫在化學(xué)方程式的右邊，表示正向反應(yīng)的焓變。H0表示為放熱反應(yīng)；H0表示為吸熱反應(yīng)。(5)注意同一反應(yīng)中化學(xué)計量數(shù)與H數(shù)值的對應(yīng)關(guān)系：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)加倍，則H的數(shù)值也加倍；若反應(yīng)逆向進行，則H的符號改變，但數(shù)值不變。(6)可逆反應(yīng)的H表示的是當(dāng)反應(yīng)物按化學(xué)計量數(shù)完全反應(yīng)時產(chǎn)生的熱效應(yīng)，實際反應(yīng)中，若按化學(xué)計量數(shù)放入反應(yīng)物，產(chǎn)生的熱量偏小，如2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJ·mol1，若2 mol SO2與1 mol O2反應(yīng)，放出的熱量小于196.6 kJ?！纠?】下列熱化學(xué)方程式正確的是()AC2H5OH3O2=2CO23H2OH1 367.0 kJ·mol1BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJ·mol1CS(s)O2(g)=SO2(g)Ha kJ·mol1(a0)D2NO(g)O2(g)=2NO2(g)H116.2 kJCA項未標明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，B項NaOH和HCl的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H0，D項中H的單位是“kJ·mol1”而不是“kJ”。3已知0.1 mol硫黃完全燃燒時放出的熱量為29.6 kJ，對應(yīng)的熱化學(xué)方程式是()ASO2=SO2H296 kJ·mol1BS(s)O2(g)=SO2(g)H29.6 kJ·mol1CS(s)O2(g)=SO2(g)H296 kJ·mol1DS(s)O2(g)=SO2(g)H296 kJ·mol1C熱化學(xué)方程式必須注明物質(zhì)的狀態(tài)，A項錯誤；常溫下，硫黃是固體，O2、SO2是氣體，1 mol S完全燃燒時放出的熱量為296 kJ，B、D項錯誤，C項正確。4依據(jù)事實，寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)1 mol N2(g)與適量H2(g)反應(yīng)，生成2 mol NH3(g)，放出92.4 kJ熱量。(2)1 mol Cu(s)與適量O2(g)反應(yīng)，生成CuO(s)，放出157 kJ熱量。(3)23 g C2H6O(l)和一定量的氧氣混合點燃，恰好完全反應(yīng)，生成CO2(g)和H2O(l)，放出683.5 kJ的熱量。答案：(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1(2)Cu(s)O2(g)=CuO(s)H157 kJ·mol1(3)C2H6O(l)O2(g)=CO2(g)H2O(l)H683.5 kJ·mol11下列有關(guān)焓變與反應(yīng)熱的說法，正確的是()A反應(yīng)熱和焓變的單位都是kJB如果反應(yīng)是在恒溫恒壓條件下進行的，可認為此時的反應(yīng)熱和焓變相等C如果反應(yīng)是在恒溫恒容條件下進行的，可認為此時的反應(yīng)熱與焓變相等D有些化學(xué)反應(yīng)不存在反應(yīng)熱，即焓變可以為“0”B反應(yīng)熱和焓變的單位都是kJ·mol1，A錯誤；恒溫恒壓時的反應(yīng)熱與焓變相等，B正確、C錯誤；任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱，即H0，D錯誤。2(雙選)根據(jù)如圖所示的反應(yīng)判斷下列說法中錯誤的是()碳酸鈣的熱分解示意圖ACO2(g)和CaO(s)的總能量小于CaCO3(s)的總能量B該反應(yīng)的焓變大于零C該反應(yīng)中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，化學(xué)鍵生成放出能量D由該反應(yīng)可推出凡是需要加熱才發(fā)生的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)AD因為碳酸鈣受熱分解是吸熱反應(yīng)，CO2(g)和CaO(s)的總能量大于CaCO3(s)的總能量，焓變大于零，A項錯誤，B項正確；C項，在CaCO3中，Ca2和CO之間存在離子鍵，CO中，C與O之間存在共價鍵，故反應(yīng)中有離子鍵斷裂也有共價鍵斷裂，斷鍵吸收能量，成鍵放出能量，C項正確；需要加熱才發(fā)生的反應(yīng)不一定為吸熱反應(yīng)，如碳的燃燒反應(yīng)就是放熱反應(yīng)，D項錯誤。3在25 、101 kPa下，0.1 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱72.65 kJ，下列熱化學(xué)方程式正確的是()ACH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.5 kJ·mol1B2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H1 453 kJ·mol1C2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H1 453 kJ·mol1DCH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.5 kJ·mol1D25 、101 kPa,0.1 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱72.65 kJ，則1 mol甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱726.5 kJ，因此正確的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.5 kJ·mol1，或2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 453 kJ·mol1，D項正確；這是一個放熱反應(yīng)，A、B中H都大于0，都是吸熱反應(yīng)，故A、B項錯誤；C項生成物中的水是氣體，不符合題意，錯誤。4下列熱化學(xué)方程式或敘述正確的是()A1 mol液態(tài)肼(N2H4)在足量氧氣中完全燃燒生成水蒸氣，放出642 kJ熱量：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJ·mol1B12 g石墨轉(zhuǎn)化為CO時，放出110.5 kJ熱量：2C(s，石墨)O2(g)=2CO(g)H110.5 kJ·mol1C已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJ·mol1，則2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H572 kJ·mol1D已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92.4 kJ·mol1，則在一定條件下向密閉容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反應(yīng)放出46.2 kJ的熱量CA項，放出熱量，H0，正確的熱化學(xué)方程式為N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJ·mol1；B項，2C(s，石墨)O2(g)=2CO(g)的H應(yīng)是2 mol即24 g石墨轉(zhuǎn)化為CO時的反應(yīng)熱，即H221 kJ·mol1；C項，根據(jù)熱化學(xué)方程式的含義知，若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)加倍，則H數(shù)值也加倍；若反應(yīng)逆向進行，則H改變符號，但絕對值不變，據(jù)此可判斷該項正確；D項，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ·mol1表示1 mol N2(g)與3 mol H2(g)完全反應(yīng)生成2 mol NH3(g)時放出92.4 kJ的熱量，但合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，0.5 mol N2(g)與1.5 mol H2(g)充分反應(yīng)后生成的NH3(g)的物質(zhì)的量小于1 mol，故放出的熱量小于46.2 kJ。5請你寫出298 K、101 kPa時，下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)1 mol C與1 mol水蒸氣反應(yīng)生成1 mol CO和1 mol H2，吸熱131.5 kJ：_。(2)用CO(g)還原1 mol Fe2O3(s)，放熱24.8 kJ：_。(3)1 mol HgO(s)分解生成液態(tài)汞和氧氣時，吸熱90.7 kJ：_。(4)已知一些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：化學(xué)鍵CHCFHFFF鍵能/kJ·mol1414489565155請根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)估算CH4(g)和F2(g)反應(yīng)生成 CF4(g)和HF(g)的熱化學(xué)方程式：_。解析：(1)1 mol C與1 mol H2O(g)反應(yīng)生成CO和H2時吸收131.5 kJ熱量，則反應(yīng)的H131.5 kJ·mol1。(2)用CO(g)還原1 mol Fe2O3(s)，放熱24.8 kJ，則反應(yīng)的H24.8 kJ·mol1。(3)1 mol HgO(s)分解生成液態(tài)汞和O2，吸熱90.7 kJ，則反應(yīng)的H90.7 kJ·mol1。(4)首先根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出反應(yīng)方程式，注明各物質(zhì)的狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量和形成新化學(xué)鍵放出的能量的差，根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)可知，所求反應(yīng)的反應(yīng)熱H414 kJ·mol1×4155 kJ·mol1×4489 kJ·mol1×4565 kJ·mol1×41 940 kJ·mol1。答案：(1)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJ·mol1(2)3CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H24.8 kJ·mol1(3)HgO(s)=Hg(l)O2(g)H90.7 kJ·mol1(4)CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)H1940 kJ·mol1