第一单元化学反应中的热效应
第1课时化学反应的焓变
1. 通过交流讨论了解焓变、反应热等基本概念。
2. 通过分析图像了解反应热与反应物及生成物能量大小的关系,学会根据能量变化图示判断吸热反应、放热反应,增强宏观辨识能力。
3. 通过练习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,学会根据化学键的键能定量计算反应热,形成相关计算的思维模型。
预习生疑
一、焓变与反应热
1. 体系的概念:人为划定的①(物质系统)称为体系,体系以外的其他部分称为环境。例如,当我们研究一个在密闭容器中进行的气体反应时,若将容器中的气体作为体系,则容器和容器以外的空气等物质就是环境。
2. 内能的概念:是体系内物质所含各种微观粒子的②总和。内能的大小除了与物质的种类、数量及聚集状态(即气态、液态或固态等)有关外,还与体系的温度、压强有关,内能的符号为U。
3. 在恒压条件下的化学反应过程中,使生成物的温度回到反应物的起始温度时,体系所吸收或放出的热量称为化学反应的③。
4. 若反应是在④、⑤的条件下进行,化学反应的反应热称为⑥,用⑦
表示,单位为⑧。
二、吸热反应与放热反应
1. 当反应物的总能量比生成物的总能量大时,该反应为⑨反应。当反应物的总能量比生成物的总能量小时,该反应为⑩反应。
2. 焓变的表示:
(1) 对于放热反应,其ΔH 0;
(2) 对于吸热反应,其ΔH 0。
三、焓变与键能的关系
1. 化学反应过程是原子重新组合的过程,反应物分子内化学键的断裂需要能量(E1),生成新物质时形成新的化学键要能量(E2)。
2. (1) 当E1E2时,反应吸收能量;
(2) 当E1E2时,反应放出能量。
展示析疑
大家好,我是“胖五”,就是在2019年12月27日20时45分在中国文昌航天发射场成功踏上太空征程的长征五号遥三运载火箭。我起飞的重量大约869吨,在这些重量里,绝大多数是我肚子里的“食物”——燃
料。我的饮食非常健康,以液氧、液氢为主要“食物”,这种健康的饮食,喷出来的是无毒的水蒸气,十分环保,“消化过程”可用方程式H2(l)+1
O2(l)H2O(g) ΔH=-237.46kJ·mol-1表示。
2
从反应物和生成物总能量相对大小的角度
分析反应热
活动1 液氢与液氧的反应是吸热反应还是放热反应?ΔH代表什么?在恒温、恒压的条件下,该反应的反应热是多少?你能找出焓变与反应热的关系吗?
mol O2(l)能量之和与1 mol H2O(l)的能量大小。
活动2 试比较1 mol H2(l)和1
2
活动3 根据你的认识,请在下面画出放热反应和吸热反应过程中,反应物及生成物的能量变化示意图,注明其反应热ΔH<0,还是ΔH>0。并总结反应物、生成物总能量的相对大小与反应热的关系。
活动4 以氢气为原料的工业生产工艺成为科技工作者研究的重要课题。反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(l) ΔH的能量变化如图所示,求ΔH。
活动5 已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH1=-Q1;
2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH2=-Q2。
分析比较:ΔH1ΔH2,Q1Q2。
【互动追疑】
1. 能否通过是否需要加热来判断吸热反应和放热反应?
2. 在光照条件下与在点燃条件下发生反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)时,焓变相同吗?
1. 任何化学反应都有反应热,即焓变ΔH≠0;ΔH的大小与反应条件无关。
2. ΔH=E(生成物总能量)-E(反应物总能量)。
3. 比较ΔH大小时,要连同“+”“-”包含在内,类似于数学上的正、负数比较;如果只比较反应放出或吸收热量的多少,则只比较数值大小,与“+”“-”无关。
1. 下列关于“反应热和焓变”的叙述错误
的是( )
．．
A. 反应热常用符号ΔH来表示,它的单位是kJ·mol-1
B. 放热反应生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量,反应体系的能量降低
C. 放热反应的ΔH>0,为正值“+”,吸热反应的ΔH<0,为负值“-”
D. 焓变是在恒温、恒压条件下进行的化学反应的热效应
从化学键的角度分析反应热
活动1 H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)反应的变化过程及其能量变化如下图所示。
(1) 图中的反应是放热反应,还是吸热反应?请从微观的角度解释说明为什么会有能量变化。
(2) 图中所示的反应能量变化是多少?
(3) 该反应的反应热是多少?
活动2 根据上图中数据计算反应2HCl(g)H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH是多少?与活动1中的反应热ΔH相比,得出的结论是什么?
活动3 通常人们把拆开1mol某化学键所消耗的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热。
化学键Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C
键能
460360436431176347
/(kJ·mol-1)
工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),该反应的ΔH= 。【互动追疑】
1. 物质在化学反应中发生能量变化的本质原因是什么?
2. 根据物质的分子结构判断化学键数目:1mol P4含有mol P—P键;1mol金刚石含有
mol C—C键;1mol SiO2含有mol Si—O键。
从反应物断键和生成物成键角度理解反应热
(1) 化学反应过程:
(2) 化学键变化与反应热的关系:
若E1>E2,反应吸收能量,ΔH>0,为吸热反应;
若E1
