江苏省徐州市学年高中化学第2单元 化学反应中的热量导学案.docx

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江苏省徐州市学年高中化学第2单元化学反应中的热量导学案

第二单元　化学反应中的热量

【目标导航】　

1.通过活动与探究，认识常见的吸热反应、放热反应，了解吸热反应和放热反应的涵义。

2.通过对热化学方程式知识的学习，初步学会热化学方程式的书写。

3.通过交流与讨论，认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，了解化学反应中热量变化的实质。

4.通过生产、生活中的实例，了解提高燃料的燃烧效率、合理利用化石燃料、开发高能清洁燃料的重要性。

【自主学习】

一、放热反应和吸热反应

1．化学反应过程中能量转化形式

化学反应中不仅是物质的转变，同时还伴随着________变化。

化学反应中比较常见的是化学能与______________________的互相转化。

2．吸热反应、放热反应

（1）实验探究：

实验操作

实验现象

有关化学方程

式及结论

产生大量______

离子方程式：

____________

混合液的温度______

结论：

反应过程______热量

有______气味气体产生

化学方程式：

____________________________

烧杯温度______

结论：

反应过程______热量

结论

每一个化学反应都伴随着__________的变化，有的______能量，有的______能量

（2）概念：

有____________________的化学反应称为放热反应，____________________的化学反应称为吸热反应。

3．化学反应中能量变化的原因

（1）从化学键的断裂与形成理解放热、吸热反应

化学反应中的能量变化可以用下图形象地表示出来：

①若E1>E2，反应______能量

②若E1

（2）化学反应的能量变化与物质内部能量的关系

①图Ⅰ中反应物内部的总能量______生成物内部的总能量，反应______能量。

②图Ⅱ中反应物内部的总能量______生成物内部的总能量，反应______能量。

[议一议]

1．为什么化学反应前后都有能量的变化？

2．常见的吸热反应与放热反应有哪些？

3．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？

4．根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气的反应为什么是放热反应？

二、热化学方程式

1．概念

表示化学反应中______或______热量的化学反应方程式。

2．意义

不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的______变化。

3．书写注意事项

（1）热化学方程式中要标明物质的状态，用____、____、____分别代表气态、液态、固态。

（2）用______标明反应放出或吸收的热量，且注明ΔH的单位kJ·mol－1，负值表示在该条件下反应______，正值表示在该条件下反应______（正号常省略）。

（3）热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示__________。

对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH______。

[议一议]

1．热化学方程式H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝－241.8kJ·mol－1表示的意义是什么？

2．1molC与1molO2完全反应生成1molCO2气体，放出393.6kJ热量，写出反应的热化学方程式。

三、燃料燃烧释放的热量

1．化石燃料

当今社会的主要能源是____、______、________等化石燃料，化石燃料是______再生的能源。

2．热值

一定条件下单位______的物质__________所放出的热量。

课本表格中所列举的热值中，______的热值最高，它应是应用价值最高的燃料。

[议一议]

已知：

1molH—H键断裂时吸收热量为436kJ,1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ,1molH—O键形成时放出热量463kJ。

计算反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）中的能量变化为多少？

说明燃料燃烧放出热量的多少与形成生成物分子的化学键放出的总能量与燃烧时断裂反应物分子的化学键吸收的总能量有什么关系？

【难点突破】

一、化学反应中热量变化

1．反应热（ΔH）

2．反应热与化学键键能的关系

ΔH＝反应物的总键能─生成物的总键能。

若ΔH>0，则为吸热反应，若ΔH<0，则为放热反应。

3．放热反应与吸热反应的比较

放热反应

吸热反应

能量

变化

反应物的总能量大于生成物的总能量

反应物的总能量小于生成物的总能量

键能

变化

生成物的总键能大于反应物的总键能

生成物的总键能小于反应物的总键能

图示

实例

①金属和水或酸的反应；

②金属氧化物和水或酸的反应；③可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；④酸和碱的中和反应；⑤铝热反应；⑥大部分化合反应

①大部分分解反应；②以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应；③Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl的反应

例1　已知反应H2＋Cl2===2HCl，破坏1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molCl2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molHCl中的化学键释放的能量为Q3kJ，则下列说法中正确的是（　　）

A．该反应反应物的总能量高于生成物的总能量

B．该反应的能量关系为Q1＋Q2

C．该反应需要在点燃或光照下进行，所以为吸热反应

D．该反应中化学能只能转化为热能

解题感悟　

（1）一个确定的化学反应是吸热还是放热，取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，或取决于断开反应物中的化学键所吸收总能量和形成生成物中的化学键所放出总能量的相对大小，与反应的条件没有关系。

（2）ΔH＝断开反应物化学键所吸收的能量－形成生成物化学键所释放的能量。

若ΔH>0，则为吸热反应，若ΔH<0，则为放热反应。

变式训练1　已知X＋Y===M＋N反应中的能量变化过程如图，则下列有关说法正确的是（　　）

A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量

B．因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行

C．破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量

D．X和Y的总能量一定低于M和N的总能量

易错警示　辨证理解反应的条件与反应中能量变化的关系

（1）需要点燃、加热、光照的反应不一定是吸热反应，有些放热反应也需要加热等条件引发反应。

如H2在O2中点燃、铁粉与硫粉混合反应需要加热。

（2）不需要加热（在常温下）能进行的反应不一定是放热反应。

如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应，在常温下能反应。

（3）在高温下或持续加热条件下进行的反应一般是吸热反应。

（4）放热反应在常温下不一定能进行反应，吸热反应在常温下也可能进行反应。

二、热化学方程式书写

正确书写热化学方程式，除了遵循书写化学方程式的要求外，还要注意以下几点：

（1）需注明ΔH的符号和单位

若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”（“＋”常省略）。

ΔH的单位一般为kJ·mol－1。

（2）需注明物质的聚集状态

反应物和生成物的状态不同，反应热ΔH不同，因此，必须注明物质的聚集状态。

气、液、固、溶液分别注“g”、“l”、“s”、“aq”。

热化学方程式中，可以不标明反应条件、“↑”和“↓”等。

（3）需注明反应热的测定条件

反应热ΔH与测定条件（温度、压强等）有关，因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。

若不注明，则指25℃和101.3kPa。

（4）需注意ΔH的数值与化学计量数相对应

由于ΔH与反应已完成的各物质的物质的量有关，所以热化学方程式中的化学计量数与ΔH的值相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也加倍。

例如：

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890kJ·mol－1

CH4（g）＋O2（g）===

CO2（g）＋H2O（l）　ΔH＝－445kJ·mol－1

（5）需注意可逆反应的ΔH含义

不论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH表示反应进行到底（完全转化）时的能量变化。

例如：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1是指1molN2（g）和3molH2（g）完全转化为2molNH3（g）时放出的热量为92.4kJ。

关键提醒　热化学方程式中的反应热是表示反应物完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关，与反应进行的程度无关，与实际反应的量与是否使用催化剂无关。

例2　已知在1.01×105Pa,298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝242kJ·mol－1

B．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－484kJ·mol－1

C．H2（g）＋

O2（g）===H2O（g）　ΔH＝242kJ·mol－1

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝484kJ·mol－1

方法总结　当反应逆向进行时，热化学方程式的ΔH与正反应的ΔH数值相等，符号相反。

变式训练2　下列热化学方程式书写正确的是（　　）

A．2SO2＋O2===2SO3

ΔH＝－196.6kJ·mol－1

B．H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）

ΔH＝241.8kJ·mol－1

C.2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

D．C（s）＋O2（g）===CO2（g）

ΔH＝393.5kJ·mol－1

方法总结　“四查”热化学方程式书写正误

一查“四态”。

即（g、l、s、aq）是否正确；二查“正负莫反”。

即“＋”、“－”是否与吸热和放热一致；三查“单位书写”。

即反应热的单位是否为kJ·mol－1；四查“数值对应”。

即ΔH的数值与物质化学计量数是否对应。

【当堂过关】

1．下列反应属于放热反应的是（　　）

A．氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应

B．能量变化如图所示的反应

C．化学键断裂吸收的热量比化学键形成放出的热量多的反应

D．燃烧反应和酸碱中和反应

2．下列说法中正确的是（　　）

A．物质发生化学反应都伴随能量变化

B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化

C．断开HCl中的化学键放出能量

D．在一个确定的化学反应体系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量

3．下列关于反应能量的说法中正确的是（　　）

A．化学反应中的能量变化，都表现为热量的变化

B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

C．已知反应：

Zn（s）＋CuSO4（aq）===ZnSO4（aq）＋Cu（s）为放热反应，则反应物总能量<生成物总能量

D．相同条件下，如果1mol氢原子所具有的能量为E1，1mol氢分子的能量为E2，则2E1＝E2

4.1g氢气燃烧生成液态水时，放出142.9kJ的热量，下列表示该反应的热化学方程式中，正确的是（　　）

A．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝－142.9kJ·mol－1

B．H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）

ΔH＝－285.8kJ·mol－1

C．2H2＋O2===2H2O

ΔH＝－571.6kJ·mol－1

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）

ΔH＝571.6kJ·mol－1

5．甲硅烷（SiH4）是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃。

（1）甲硅烷中含有的化学键是________，其在固态时属于________晶体。

（2）已知室温下1g甲硅烷自燃生成SiO2和水放出热量44.6kJ，则其热化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

6．

（1）已知H2（g）＋

O2（g）===H2O（g），如图是1molH2燃烧的反应过程中能量变化示意图。

请回答下列问题：

①a、b、c分别代表什么意义？

a________________________________________________________________________；

b________________________________________________________________________；

c________________________________________________________________________。

②该反应是______（填“吸热”或“放热”）反应，H2燃烧的热化学方程式为_________

_______________________________________________________________。

③氢气在氧气中燃烧，破坏1molH—H键吸收Q1kJ的能量，破坏1molO===O键吸收Q2kJ的能量，形成1molH—O键释放Q3kJ的能量，则下列关系式正确的是________________。

A．2Q1＋Q2>4Q3B．2Q1＋Q2<4Q3

C．Q1＋Q2

④已知1gH2（g）完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ，且O2（g）中1molO===O键完全断裂时吸收热量496kJ，H2O（g）中1molH—O键形成时放出热量463kJ，则H2（g）中1molH—H键断裂时吸收热量为________kJ。

（2）甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。

利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应为

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）　ΔH

已知反应中的相关的化学键键能数据如下：

化学键

H—H

C—O

C

O

H—O

C—H

___键能__

kJ·mol－1

436

343

1076

465

413

由此计算ΔH＝________kJ·mol－1。

学案答案精析

第二单元　化学反应中的热量

自主学习

一、1.能量　热能、电能、光能

2．

（1）（从左到右，从上到下）气泡　2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑　升高　释放　刺激性　Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O　降低　吸收　能量　释放　吸收

（2）热量放出　吸收热量

3．

（1）①吸收　②放出　

（2）①大于　释放　②小于　吸收

议一议

1．因为化学反应一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成，化学键断裂吸收的能量与新化学键形成释放的能量不等。

2．

（1）常见的放热反应：

①所有的燃烧反应：

如：

木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧。

②酸碱中和反应：

H＋＋OH－===H2O。

③大多数化合反应。

④铝热反应：

如2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe。

⑤金属与酸的反应：

如Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑

（2）常见的吸热反应：

①大多数分解反应：

如NH4Cl

NH3↑＋HCl↑。

②以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。

如C＋H2O（g）

CO＋H2；CO＋CuO

Cu＋CO2。

③某些晶体间的反应。

如Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。

3．不一定。

加热、点燃、高温等反应条件是反应发生的引发条件，一个反应是吸热还是放热最终取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小，因此，开始需要加热的反应也可能是放热反应，吸热反应在常温下也有可能发生。

4．从给出的信息可知，在化学反应过程中，反应物分子中旧键断裂需吸收能量，生成物分子中新键形成放出能量。

断裂1molH2和

molO2中的化学键吸收的能量总和为436kJ＋249kJ＝685kJ，而形成1molH2O的共价键释放930kJ能量，放出的能量大于吸收的能量，故该反应要放出能量。

二、1.放出　吸收

2．能量

3．

（1）g　l　s　

（2）ΔH　放热　吸热　（3）物质的量　不同

议一议

1．1mol氢气与

mol的氧气反应生成1mol水蒸气可放出241.8kJ热量。

2．C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－393.6kJ·mol－1

三、1.煤　石油　天然气　不可

2．质量　完全燃烧　氢气

议一议

断开2molH—H键和1molO===O键需要吸收的能量为2×436kJ＋496kJ＝1368kJ，生成2molH2O（g）放出的量为4×463kJ＝1852kJ。

所以反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）中，放出的能量为1852kJ－1368kJ＝484kJ。

燃料燃烧放出的热量＝形成生成物分子的化学键放出的总能量－断裂反应物分子的化学键吸收的总能量。

难点突破

例1　A　[所有的燃烧反应都是放热反应，所以该反应反应物的总能量高于生成物的总能量，A正确；放热反应形成化学键释放的能量2Q3kJ大于破坏化学键吸收的能量（Q1＋Q2）kJ，B不正确；该反应为放热反应，反应放热还是吸热取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小，与条件无关，C不正确；该反应化学能可以转化为热能，也可以转化为其他形式的能，如电能、光能等。

]

变式训练1　D　[由图像可知该反应为吸热反应，所以X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，A项不正确、D项正确；破坏反应物中的化学键所吸收的总能量大于形成生成物中化学键所放出的总能量时，该反应则为吸热反应，C项不正确；吸热反应在常温下也可能进行反应，不需加热，B项不正确。

]

例2　A　[在热化学方程式中要注明反应物和生成物的状态，ΔH值要正确且注明“＋”与“－”（“＋”常省略），物质的化学计量数可用分数。

结合以上原则分析：

H2燃烧放热（ΔH为负值），H2O分解为吸热（ΔH为正值），故A正确，B中水的状态应该是气态。

]

变式训练2　C　[书写热化学方程式必须注意：

①要注明反应物与生成物各物质的状态，A错；②吸热反应ΔH>0，体系能量升高；放热反应ΔH<0，体系能量降低，B、D错。

]

当堂过关

1．D　2.A　3.B

4.B　[1g氢气燃烧生成液态水时，放出142.9kJ的热量，ΔH<0，则1molH2燃烧生成液态水放出285.8kJ的热量，故反应的热化学方程式为H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）　ΔH＝－285.8kJ·mol－1或2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ·mol－1。

A项中热量计算错误，C项中没有注明物质的聚集状态，D项中ΔH应为负值。

故正确答案为B。

]

5．

（1）共价键　分子

（2）SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）

ΔH＝－1427.2kJ·mol－1

解析　

（1）甲硅烷是非金属元素和非金属元素形成的化合物，属于共价化合物，其中只含共价键，在固态时依靠分子间作用力结合成分子晶体。

（2）1molSiH4完全燃烧，生成液态水放出的热量为44.6kJ·g－1×32g＝1427.2kJ。

因此热化学方程式为：

SiH4（g）＋2O2（g）===SiO2（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－1427.2kJ·mol－1。

6．

（1）①a表示断裂1molH—H键和5molO===O键所吸收的总能量　b表示形成2molH—O键所放出的总能量　c表示1molH2（g）和5molO2（g）完全反应生成1molH2O（g）放出的能量

②放热　2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－2ckJ·mol－1或ΔH＝－2（b－a）kJ·mol－1　③B　④436　

（2）－99

解析　

（1）①化学反应发生时，首先断裂反应物中的化学键，再形成生成物中的化学键，H2（g）和

O2（g）与2H（g）和O（g）之间的能量差是H2→2H（g）和

O2（g）→O（g）过程中断开H—H键和O===O键需吸收的能量。

故a表示断裂1molH—H键和5molO===O键所吸收的总能量。

同理，b表示形成2molH—O键所放出的总能量，c表示1molH2（g）和5molO2（g）完全反应生成1molH2O（g）放出的能量。

②所以该反应的热化学方程式为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－2ckJ·mol－1或ΔH＝－2（b－a）kJ·mol－1。

③氢气在氧气中燃烧的反应为2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g），反应释放能量。

在该反应中破坏2molH—H键、1molO===O键，形成4molH—O键，所以2Q1＋Q2<4Q3。

④因为1gH2（g）完全燃烧生成H2O（g）时放出热量121kJ，所以1molH2（g）与

molO2（g）完全燃烧生成1molH2O（g）时放出热量242kJ。

反应过程中断裂1molH—H键和

molO===O键需要吸收的能量为

×496kJ＋EH—H，形成2molO—H键释放的能量为2×463kJ＝926kJ，所以926kJ－（

×496kJ＋EH—H）＝242kJ，解得EH—H＝436kJ。

（2）反应热等于断开反应物的化学键吸收的能量与形成生成物化学键所放出的能量之差，ΔH＝1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－3×413kJ·mol－1－343kJ·mol－1－465kJ·mol－1＝－99kJ·mol－1。