鲁科版高中化学选修四--化学反应原理全册学案
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鲁科版高中化学选修四 化学反应原理学案
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K -1
【学习目标】
1、理解反应热和焓的含义。
2、理解测量反应热的实验原理。 第一章 化学反应中的能量转化第 1 节 化学反应的热效应
3、掌握热化学方程式的书写和焓变的计算
【教学策略】
授课时数： 1 课时
教学重点：反应热、焓变、热化学方程式 。教学难点 ：热化学方程式的书写和焓变的计算。
【知识梳理】1、反应热：
概念 ：
符号：
2、理论计算反应的反应热：
化学反应的实质：旧键 和新键 ，前者 热量，后者 热量。故一个反应是吸热反应还是放热反应，就取决于断键吸收的热量多，还是形成新键放出的热量多。
需要用这些键的键能计算，以 H 2 与 Cl 2 反应生成 HCl 为例分析。
分析：已知 H－ H、 Cl － Cl 、H － Cl 键的键能分别为 436kJ/mol 、243kJ/mol 、 431kJ/mol ，反应方程式为： H2＋ Cl 2＝ 2HCl 。由反应知每 1molH 2、1molCl 2 反应生成 2molHCl 。1molH 2、1molCl 2 的化学键断裂时吸收的总能量为： Q 吸＝ 1mol×436kJ/mol ＋ 1mol×243kJ/mol ＝ 679kJ。生成 2molHCl 放出的热量为：
Q 放＝ 2mol ×431kJ/mol ＝862kJ。可知，放出的热量大于吸收的热量。该反应为放热反应，共放出热量： 862kJ－ 679kJ＝183kJ。
3、测反应的反应热：
用量热计进行测定，如下图为简易量热计示意图，测定方法是：反应物溶液加入量热计内筒并迅
速混合、搅拌，测量反应前后溶液温度的变化值，利用公式： Q＝－ c(T 2－ T1)计算，式中 c 为体系的热容。
热容：当物质吸收热量使温度每升高 1K 所吸收的热量称为该物质的热容，用符号 c 表示，单位
是 J·K-1。单位质量的物质的热容称为比热容，简称比热，单位是 J·K -1·g-1 。常温下，液态水的比热为
4.18J · ·g -1，该数据可代入上式用于计算。
实验探究：测定中和反应的反应热：
(1) 量热计内筒中加入 100mL 、1.0mol/L 的盐酸，记录初始温度 T 1。 鲁科版高中化学选修四 化学反应原理学案
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＋ －
(2) 取 100mL 、1.1mol/L 的 NaOH 溶液，温度与 T1 相同 (NaOH 的浓度稍大些，是为了保证酸完全反应 )。
(3) 碱溶液迅速倒入量热计的内筒中，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度 T2 。
(4) 计算反应热： Q＝－ c(T 2－ T 1)。此处，可假设溶液的比热等于水的比热，用同样方法分别测定KOH 溶液与盐酸、 NaOH 溶液与硝酸反应的反应热。发现这三个反应的反应热相同。因为三者都是强酸与强碱的反应。反应实质都为： H ＋ OH ＝ H2O，故反应热相同。
二、化学反应的焓变：
1、焓与焓变
(1) 焓：
(2) 焓变：
符号及单位
解释数学表达式为 QP＝ ΔH(QP 表示在压强不变的条件下化学反应的反应热 )成立条件：
QP＝H （生成物）— H （反应物） =ΔH
可见，焓变 ΔH能表示反应热，用 ΔH表示反应的吸热或放热。
ΔH＞ 0，反应产物的焓 反应物的焓，反应 热量，为 反应。
ΔH＜ 0，反应产物的焓 反应物的焓，反应 热量，为 反应。
ΔH、Q 都可以表示吸热反应、放热反应，二者表示角度不同，结果一致。
2、热化学方程式：
(1)概念：
含义：
(2)热化学方程式的书写
①要注明反应的温度和压强，若反应是在 298K 和 1.013 ×105Pa 条件下进行，可不予注明。
②要注明反应物和生成物的聚集状态或晶型。常用 s、l、g 分别表示固体、液体、气体。
③ΔH与方程式计量系数有关，注意方程式中的化学计量系数与对应 ΔH不要弄错，计量系数以“ mol为”单位，可以是小数或分数。若反应逆向进行， ΔH改变符号，绝对值不变。
④在所写化学反应计量方程式后写下 ΔH的数值和单位，方程式与 ΔH应用分号隔开。
⑤当 ΔH为“－ ”或 ΔH＜ 0 时，为放热反应，当 ΔH为“＋ ”或 ΔH＞ 0 时，为吸热反应。
三、反应焓变的计算。
1、盖斯定律：
2、计算化学反应的焓变
盖斯定律表明反应的热效应与途径无关，可以利用该定律分析热效应。
如： H 2(g)＋ O2(g)＝ H 2O(l) ； Δ H=－ 285.5kJ/mol
该反应可看成如下过程： 鲁科版高中化学选修四 化学反应原理学案
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反应分步进行的热效应如下：
1、 H2(g)＝ 2H(g) ； ΔH1＝＋ 431.8kJ/mol
2、 O2(g) ＝O(g) ； ΔH2＝＋ 244.3kJ/mol
3、 2H(g) ＋ O(g)＝ H 2O(g)； ΔH3＝－ 917.9kJ/mol
4、 H2O(g) ＝H 2O(l) ； ΔH4＝－ 44.0kJ/mol
这 4 个反应合并出总反应为： H 2(g) ＋ O2(g) ＝H 2O(l) ； ΔH＝＋ 431.8kJ/mol ＋ (＋ 244.3kJ/mol) ＋
(－ 917.9kJ/mol) ＋ (－ 44.0kJ/mol) ＝— 285.8kJ/mol 上述过程验证了盖斯定律， 同时运用盖斯定律， 可任意计算一个反应的反应热。
【典例解析】
例 1、下列说法正确的是 ( )
A 、需要加热才能发生的反应一定是吸热反应。B、任何放热反应在常温条件下一定能发生反应。
C、反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热。D、吸热反应在一定条件下 (如高温、加热等 ) 也能发生反应。
解析：本题考查学生对吸热反应和放热反应的基本概念的掌握情况。
认为需加热的反应一定是吸热反应是错误的，事实上，若反应需持续不断地加热，则反应一定是
吸热，如 C＋CO2 2CO 是吸热反应。 反应开始时需加热的反应可能是吸热反应， 也可能是放热反应。化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所
具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。答案： CD 。
例2、 试利用 298K 时，下述反应焓变的实验数据，计算在此温度下 C(S，石墨 ) ＋ O2(g)＝ CO(g) 的反应焓变。
C(S，石墨 )＋O2(g)＝ CO 2(g) ； ΔH1＝－ 393.5kJ/mol
CO(g)＋ O2(g)＝ CO 2(g) ； ΔH2＝－ 283.0kJ/mol
解：把题中的两个反应相减：
C(S，石墨 )＋O2(g)＝ CO 2(g) ； ΔH1＝－ 393.5kJ/mol
CO(g)＋ O2(g)＝ CO 2(g) ； ΔH2＝－ 283.0kJ/mol
总反应为： C(S，石墨 )＋ O2(g) ＝CO(g) ；ΔH3
由盖斯定律知，总反应 ΔH3＝ΔH1－ ΔH2＝－ 393.5kJ/mol －（－ 283.0kJ/mol ）＝－ 110.5kJ/mol 鲁科版高中化学选修四 化学反应原理学案
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答： 298K 时， C(S，石墨 )＋ O2(g) ＝ CO(g) 的反应焓变为－ 110.5kJ/mol
盖斯定律是指分步反应与总反应的关系， 上述例题中要体现出反应总和， 可把第二个反应改写为：
CO 2(g) ＝ CO(g) ＋ O2(g)； ΔH ＝－ ΔH2＝＋ 283.0kJ/mol 。这种改写在题目中经常用到，反应改为逆反应，则焓变的符号也正好相反，但绝对值不能发生变化。
结论 ：若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变为这几个化学反应焓变的代数和。
例 3、下列热化学方程式书写正确的是（ ）
A 、2SO2＋ O2 SO3； ΔH＝－ 196.6kJ/mol -1
B 、H2(g) ＋ O2 (g)＝ H2O(1) ； ΔH＝－ 241.8kJ m·ol-1
C、H2(g) ＋ O2(g) ＝H 2O(g) ； Δ H ＝－ 285.8kJ m·ol -1
D 、2H 2(g)＋ O2(g) ＝ 2H2O(1) ； ΔH＝－ 571.6kJ m·ol -1
E、C(s)＋ O2(g) ＝ CO2(g) ； ΔH＝ 393.5kJ m·ol -1
解析 ： 要明确热化学方程式的书写规则，物质的状态变化伴随着热效应， H2 和 O2 反应生成气态水比生成液态水放出的热量少。书写热化学方程式必须注意以下几点：
① 要注明反应热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，生成物的总量小于反应物的总能量， E
错。氢气和氧气反应生成气态水比生成液态水放出的热量少，因为有部分热量用于水的气化，
所以 B、 C 都错。
答案 ： D 。
【随堂演练】
1、反应 C(石墨 ) C( 金刚石 )是吸热反应，由此可知 ( )
A 、石墨比金刚石稳定。 B、石墨比金刚石不稳定。
C、石墨和金刚石可以相互转化。 D 、石墨和金刚石不可以相互转化。2、今有如下三个热化学方程式：
H2(g) ＋ O2 (g)＝ H2O(g) ； ΔH＝ akJ/mol
H2(g) ＋ O2 (g)＝ H2O(1) ； ΔH＝ bkJ/mol
2H2(g) ＋O2(g) ＝ 2H2O(1) ； ΔH＝ ckJ/mol关于它们的下列表述正确的是 ( )
A 、它们都是吸热反应。 B、 a， b 和 c 均为正值。
C、a＝ b D、2b＝ c
3、已知反应 X ＋Y ＝M ＋N 为放热反应，该反应的下列说法正确的是 ( )
A 、X 的能量一定高于 M 。
B、Y 的能量一定高于 N。
