还剩38页未读，
继续阅读
高中人教版 (2019)第一章 化学反应的热效应第一节 反应热说课ppt课件
展开
这是一份高中人教版 (2019)第一章 化学反应的热效应第一节 反应热说课ppt课件，共46页。PPT课件主要包含了反应热，温度计，玻璃搅拌器，隔热层，最高温度，3kJ，molH2O，图1-1-2，kJ·mol-1，图1-1-3等内容，欢迎下载使用。
知识点一 反应热及其测定1.体系与环境研究反应热时,首先需要明确体系和环境。如盐酸和NaOH溶液之间的反应,可将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系,简称 (又称系统);与体系相互影响的其他部分,如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作 。
2.反应热在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称 。 3.中和反应反应热的测定(1)实验装置
简易量热计示意图图1-1-1
(2)实验测量①反应物温度的测量(t1):测量混合前50 mL 0.50 ml·L-1盐酸、50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液温度,取 记为反应前体系的温度t1。 ②反应后体系温度的测量(t2):测量酸、碱迅速混合后混合溶液的 ,记录反应后体系的温度为t2。 ③重复上述实验操作两次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
盐酸和NaOH溶液温度的平均值
(3)数据处理各溶液的密度近似为1 g·cm-3,中和后生成的溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。该实验中发生中和反应时放出的热量为 kJ,生成1 ml H2O时放出的热量为 。 4.中和热在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液和强碱的稀溶液发生中和反应生成 时,放出 的热量。
0.418(t2-t1)
[素养养成] 1.中和热的测定实验中,NaOH溶液的浓度通常要稍大于盐酸的浓度,目的是?2.采用不同量稀强酸溶液与强碱溶液反应,测得的中和热数值是否相同?若采用弱酸或弱碱,测得反应中放出热量是否也为57.3 kJ?
提示:1.NaOH溶液的浓度稍大于盐酸的浓度是为了确保盐酸完全被中和。2.中和热是以生成1 ml水为参照物,与酸和碱的反应量无关;因弱酸(或弱碱)电离出H+(或OH-)需要吸收热量,故测得反应中放出热量小于57.3 kJ。
例1 50 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·L-1NaOH溶液在如图1-1-2所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。 (2)隔热层的作用是 。
减少实验过程中的热量损失
[解析] (1)玻璃搅拌器用来搅拌,便于热量迅速扩散。(2)隔热层的作用是为了尽可能减少实验过程中的热量损失。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填序号)。 a.沿玻璃棒缓慢倒入b.分三次少量倒入c.一次迅速倒入(4)若实验过程中,内筒未加杯盖,求得的中和热数值 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
[解析] (3)为了减小热量损失,NaOH溶液应该一次迅速倒入。(4)若实验过程中,内筒上未加杯盖,会损失部分热量,故所测结果偏小。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J·g-1· ℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:依据该学生的实验数据计算,该实验中生成1 ml水时放出的热量为 kJ (结果保留一位小数)。
[易错警示] 中和反应反应热的测定实验中的注意事项(1)玻璃搅拌器不能用金属质搅拌器代替,因为金属是热的良导体,会造成散热。(2)实验中测得的反应后温度要是最高温度,如果几次测量值中有误差较大的,计算时直接舍去。(3)酸与碱反应若伴有沉淀,因任何化学反应都伴有能量变化,故放出的热量不全是中和热,如硫酸和氢氧化钡的反应热不能称为中和热。
知识点二 反应热与焓变1.焓变焓(H)是与物质 有关的物理量。焓变是变化前后物质的焓值差,化学反应的焓变(符号为 )为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差,即 ,单位: 。等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。
ΔH=H(生成物)-H(反应物)
2.放热反应与吸热反应化学反应是吸热反应还是放热反应,取决于H(生成物)与H(反应物)的相对大小。(1)化学反应中焓的变化示意图如图1-1-3所示,当反应体系放热时,其焓 ,ΔH=H(生成物)-H(反应物),为 值,即ΔH 0。例如,在25 ℃和101 kPa下,1 ml H2与1 ml Cl2反应生成2 ml HCl时放出184.6 kJ的热量,则该反应的反应热ΔH= 。
-184.6 kJ·ml-1
如图1-1-4所示,当反应体系吸热时其焓 ,ΔH=H(生成物)-H(反应物),为 值,即ΔH 0。例如,在25 ℃和101 kPa下,1 ml C与1 ml H2O(g)反应,生成1 ml CO和1 ml H2,需要吸收131.5 kJ的热量,则该反应的反应热ΔH= 。
+131.5 kJ·ml-1
(2)吸热反应、放热反应的判断ΔH为“-”或ΔH<0是 ,ΔH为“+”或ΔH>0是 ;若生成物的焓大于反应物的焓,则为 ;由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为 ;加热引发的反应,停止加热后反应能继续进行的,则为 ,停止加热后反应随之停止,则为 。
(3)常见的吸热反应与放热反应a.常见的吸热反应大多数盐的分解反应,Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应,C和CO2、C和H2O的反应等。b.常见的放热反应中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。
[素养养成] 1.反应开始需要加热或点燃的化学反应都是吸热反应,试分析这种说法是否正确?2.有热量放出的过程一定是放热反应吗?
提示:1.反应开始需要加热或点燃的反应不一定是吸热反应。有的放热反应需要在一定温度下才能发生,反应发生后,产生的热量能支持反应继续进行而不需要再加热或点燃,因此这种说法不正确。2.物质的三态变化都伴有热量变化,故有热量变化的过程不一定是化学反应。要熟记浓硫酸溶于水放热,硝酸铵溶于水吸收热量。
例2 下列说法正确的是( )A.焓是指反应热的变化B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0C.化学反应中,当反应物的焓大于生成物的焓时,反应体系放热,ΔH为“-”D.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
[解析] 焓是与内能有关的物理量,是物体所具有的能量,A错误;放热反应的ΔH<0,吸热反应的ΔH>0,B项错误;C项说法正确;有的放热反应需要加热或点燃在一定温度下才能发生,反应发生后,产生的热量能支持反应,故需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,D项错误。
例3 下列说法正确的是( )A.浓硫酸溶于水放出大量的热,是放热反应B.碳酸钙受热分解的反应中生成物的焓高于反应物的焓C.反应C(石墨)→C(金刚石)的ΔH>0,则金刚石比石墨稳定D.气态水比液态水稳定
[解析] 浓硫酸溶于水是物理变化,未发生化学反应,是放热过程,A项错误;碳酸钙受热分解在高温条件下进行,反应物吸热转化为生成物,因此生成物的焓高于反应物的焓,B项正确;金刚石和石墨互为同素异形体,其中能量越低的物质越稳定,即石墨比金刚石稳定,C项错误;液态水转化为气态水时要吸收能量,能量低的液态水稳定,D项错误。
[规律小结] 吸热反应和放热反应的理解和应用(1)放热反应(或吸热反应)是指放出热量(或吸收热量)的化学反应过程,浓硫酸稀释、固体氢氧化钠溶于水放热,不是放热反应,硝酸铵溶于水吸热也不是吸热反应。判断是放热反应(或吸热反应)还是放热过程(或吸热过程),关键要看是否有新物质生成,只有生成新物质的反应才能是放热反应(或吸热反应),否则为放热过程(或吸热过程)。
(2)吸热反应、放热反应判断的“两大误区”误区一:与反应条件有关。误区二:只要吸热就是吸热反应,只要放热就是放热反应。实际上吸热反应和放热反应都是指化学反应中的能量变化。
知识点三 反应热的实质1.微观角度分析反应热的实质以H2和Cl2生成HCl为例,在25 ℃和101 kPa下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化如图1-1-5:由图可知,反应物1 ml H2和1 ml Cl2分子中化学键断裂时所吸收的总能量是 ,生成物2 ml HCl分子中化学键形成时所释放的总能量是 ,则反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) (填“吸收”或“放出”)的能量为 。
2.化学反应中能量变化的原因化学反应的本质是反应物分子中 和生成物生成时 的过程。当反应物分子的化学键断裂时,需要克服原子间的相互作用,这需要 能量;当原子重新结合成生成物分子,即新化学键形成时,又要 能量。 是化学反应中能量变化的主要原因。
化学键断裂和形成时的能量变化
[素养养成] 通过学习我们知道,化学键的断裂和形成一定伴随能量变化,那么有能量变化时也一定会有化学键的断裂或形成吗?
提示:后面的说法不准确,有能量变化时不一定有化学键变化,如水变成冰时有能量变化,但水中的共价键并未断裂。
例4 根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化,其中一定正确的是 ( )A.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙B.生成1 ml H2O时吸收热量245 kJC.H2O分解为H2与O2时放出热量D.氢气和氧气的总能量小于水的能量
[解析] 图中表示了1 ml氢气和0.5 ml氧气反应生成1 ml水的过程中的能量变化,断键吸收能量,成键释放能量,ΔH=反应物键能和-生成物键能和,据此解答。断键吸收能量,成键释放能量,甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙,A正确;上述反应ΔH=反应物键能和-生成物键能和=436 kJ·ml-1+249 kJ·ml-1-930 kJ·ml-1=-245 kJ·ml-1,反应放热,所以水分解吸热,并且上述反应没有标注物质状态,具体放出多少热量无法确定,B错误;据B分析,水分解吸热,C错误;反应放热,反应物总能量高于生成物,氢气和氧气的总能量大于水的能量,D错误。
例5 化学反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化如图1-1-7所示,则下列说法中正确的是( )A.该反应是吸热反应B.断裂1 ml H—H键和1 ml Cl—Cl键时能放出x kJ的能量C.断裂2 ml H—Cl键时需要吸收y kJ的能量D.2 ml HCl(g)的总能量高于1 ml H2(g)和1 ml Cl2(g)的总能量
[解析] 由图可知反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应为放热反应,A错误;断键要吸收能量,所以断裂1 ml H—H键和1 ml Cl—Cl键吸收x kJ能量,B错误;由图可知,断裂2 ml H—Cl键需要吸收y kJ的能量,C正确;由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,即2 ml HCl的总能量低于1 ml H2和1 ml Cl2的总能量,D错误。
[规律小结] (1)反应热与焓变的关系
(2)焓变与物质化学键断裂与形成的关系ΔH=反应物总键能-生成物总键能。(3)焓变与反应物、生成物能量的关系ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)任何化学反应一定伴随能量的变化,且都以热能形式表现出来( )(2)稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 ml水时放出57.3 kJ的热量( )(3)焓变就是反应热,焓、焓变单位都是kJ·ml-1( )(4)吸热反应中生成物总能量高于反应物总能量( )(5)放热反应都不需要加热,吸热反应都需要加热( )(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )(7)物质的键能越大,本身越稳定( )
2.下列说法不正确的是( )A.需要加热的反应不一定是吸热反应B.反应物的总能量高于生成物的总能量,发生放热反应C.一个氯分子(Cl—Cl)变成2个Cl原子时会放出能量D.生石灰投入水中的反应是放热反应
[解析] 需要加热的反应不一定是吸热反应,如铝热反应需要高温下发生,属于放热反应,A正确;反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,反应是放热反应,B正确;物质中化学键的断裂过程需要吸热,即氯分子(Cl—Cl)变成2个Cl原子时会吸收能量,C错误;生石灰和水反应生成氢氧化钙的过程是放热反应,D正确。
3.已知反应X+Y=M+N为吸热反应,对这个反应的下列说法中正确的是( )A.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量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的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的
[解析] 该反应为吸热反应,反应物的总能量一定低于生成物的总能量,A项正确;反应是吸热还是放热与反应条件无关,B项错误;根据ΔH=断开旧化学键吸收的总能量-形成新化学键放出的总能量,可知破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量的反应为吸热反应,C项错误;只要X和Y的总能量小于M和N的总能量即可,与四种物质各自的能量无关,D项错误。
4.根据图1-1-9所示的过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是( )A.H2(g)转化为氢原子是一个放热过程B.1 ml H2和1 ml Cl2的总能量比2 ml HCl的总能量低C.1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量D.2HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH=+183 kJ·ml-1
[解析] 断开化学键需要吸收热量,是吸热过程,故A错误;氢气和氯气生成HCl时的ΔH=反应物键能和-生成物键能和=436 kJ·ml-1+243 kJ·ml-1-2×431 kJ·ml-1=-183 kJ·ml-1,反应放热,因此1 ml H2和1 ml Cl2的总能量比2 ml HCl的总能量高,故B错误;1 ml HCl分子中化学键断裂时需要吸收431 kJ的能量,不是1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量,故C错误;HCl分解生成氢气和氯气时,ΔH=反应物键能和-生成物键能和=2×431 kJ·ml-1 -436 kJ·ml-1-243 kJ·ml-1=+183 kJ·ml-1,反应吸热,故D正确。
5.中和热的测定实验中取0.55 ml·L-1的NaOH溶液50 mL与0.25 ml·L-1的硫酸50 mL置于图1-1-10所示的装置中,进行中和热的测定实验,回答下列问题:(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。 (2)若实验中未加杯盖,求得的中和热数值 (填“偏大”“偏小”或“无影响” )。
[解析] (1)由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是玻璃搅拌器;(2)若实验中未加杯盖,会有热损失,最终使测得温度差减小,进而使结果偏小;
(3)若0.55 ml·L-1 NaOH溶液和0.25 ml·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,通过以下数据计算中和热ΔH= (结果保留小数点后一位)。
-56.8 kJ·ml-1
(4)如果用60 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等” ),所求中和热 (填“相等”或“不相等” )。
[解析] (4)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若用60 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量偏高,但是中和热均是强酸和强碱反应生成1 ml水时放出的热,与酸碱的用量无关,中和热数值相等;
(5)用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 。(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
[解析] (5)一水合氨为弱碱,电离过程为吸热过程,所以用氨水代替稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量小于57.3 kJ。
1.下列叙述正确的是( )A.生成物总能量一定低于反应物总能量B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应C.反应是放热反应还是吸热反应,由生成物与反应物的焓值差决定D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
[解析] 吸热反应中生成物总能量高于反应物总能量,A错误;反应是放热反应还是吸热反应,与反应条件无关,B错误;同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同,D错误。
2.在中和热测定的实验中,以下操作正确的是( )①温度计测量过盐酸的温度后,立即插入NaOH溶液中测量NaOH溶液的温度②将量筒中的NaOH溶液慢慢加入盛有盐酸的小烧杯中,边加边搅拌③读取混合溶液的最高温度和最低温度,以其平均值记为反应后体系的温度A.只有①正确B.只有②正确C.只有①③正确D.都不正确
[解析] ①温度计测量过盐酸的温度后,立即插入NaOH溶液中测量NaOH溶液的温度,酸和碱之间因为中和反应而导致热量的损失,测量HCl溶液的温度计应该用水洗净再测氢氧化钠溶液的温度,①错误;②应将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的小烧杯中,②错误;③取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度,取混合溶液的最高温度记为反应后体系的温度,③错误,故D项正确。
3.下列说法正确的组合是( )(1)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化(4)吸热反应和放热反应都有可能在常温下进行(5)NaOH固体溶于水放出的能量就是该变化的反应热A.(1)(2) B.(3)(5) C.(2)(5) D.(2)(4)
[解析] 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,与反应条件无关,(1)错误;化学反应过程中都有能量变化,(2)正确;有能量变化的不一定是化学变化,如水的汽化要吸收能量,(3)错误;中和反应、氢氧化钡晶体与氯化铵的反应均能在常温下进行,(4)正确;氢氧化钠溶于水是物理变化,(5)错误;综合选择D。
4.如图所示,有关化学反应和能量变化的说法正确的是( )A.图甲表示的是吸热反应的能量变化B.图乙中反应物比生成物稳定C.图甲可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化D.图甲不需要加热就能发生,图乙一定需要加热才能发生
知识点一 反应热及其测定1.体系与环境研究反应热时,首先需要明确体系和环境。如盐酸和NaOH溶液之间的反应,可将试管中的盐酸、NaOH溶液及发生的反应等看作一个反应体系,简称 (又称系统);与体系相互影响的其他部分,如盛溶液的试管和溶液之外的空气等看作 。
2.反应热在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称 。 3.中和反应反应热的测定(1)实验装置
简易量热计示意图图1-1-1
(2)实验测量①反应物温度的测量(t1):测量混合前50 mL 0.50 ml·L-1盐酸、50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液温度,取 记为反应前体系的温度t1。 ②反应后体系温度的测量(t2):测量酸、碱迅速混合后混合溶液的 ,记录反应后体系的温度为t2。 ③重复上述实验操作两次,记录每次的实验数据,取其平均值作为计算依据。
盐酸和NaOH溶液温度的平均值
(3)数据处理各溶液的密度近似为1 g·cm-3,中和后生成的溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。该实验中发生中和反应时放出的热量为 kJ,生成1 ml H2O时放出的热量为 。 4.中和热在25 ℃和101 kPa下,强酸的稀溶液和强碱的稀溶液发生中和反应生成 时,放出 的热量。
0.418(t2-t1)
[素养养成] 1.中和热的测定实验中,NaOH溶液的浓度通常要稍大于盐酸的浓度,目的是?2.采用不同量稀强酸溶液与强碱溶液反应,测得的中和热数值是否相同?若采用弱酸或弱碱,测得反应中放出热量是否也为57.3 kJ?
提示:1.NaOH溶液的浓度稍大于盐酸的浓度是为了确保盐酸完全被中和。2.中和热是以生成1 ml水为参照物,与酸和碱的反应量无关;因弱酸(或弱碱)电离出H+(或OH-)需要吸收热量,故测得反应中放出热量小于57.3 kJ。
例1 50 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·L-1NaOH溶液在如图1-1-2所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。 (2)隔热层的作用是 。
减少实验过程中的热量损失
[解析] (1)玻璃搅拌器用来搅拌,便于热量迅速扩散。(2)隔热层的作用是为了尽可能减少实验过程中的热量损失。
(3)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填序号)。 a.沿玻璃棒缓慢倒入b.分三次少量倒入c.一次迅速倒入(4)若实验过程中,内筒未加杯盖,求得的中和热数值 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
[解析] (3)为了减小热量损失,NaOH溶液应该一次迅速倒入。(4)若实验过程中,内筒上未加杯盖,会损失部分热量,故所测结果偏小。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm-3,又知中和反应后生成的溶液的比热容c=4.18 J·g-1· ℃-1。为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:依据该学生的实验数据计算,该实验中生成1 ml水时放出的热量为 kJ (结果保留一位小数)。
[易错警示] 中和反应反应热的测定实验中的注意事项(1)玻璃搅拌器不能用金属质搅拌器代替,因为金属是热的良导体,会造成散热。(2)实验中测得的反应后温度要是最高温度,如果几次测量值中有误差较大的,计算时直接舍去。(3)酸与碱反应若伴有沉淀,因任何化学反应都伴有能量变化,故放出的热量不全是中和热,如硫酸和氢氧化钡的反应热不能称为中和热。
知识点二 反应热与焓变1.焓变焓(H)是与物质 有关的物理量。焓变是变化前后物质的焓值差,化学反应的焓变(符号为 )为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差,即 ,单位: 。等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。
ΔH=H(生成物)-H(反应物)
2.放热反应与吸热反应化学反应是吸热反应还是放热反应,取决于H(生成物)与H(反应物)的相对大小。(1)化学反应中焓的变化示意图如图1-1-3所示,当反应体系放热时,其焓 ,ΔH=H(生成物)-H(反应物),为 值,即ΔH 0。例如,在25 ℃和101 kPa下,1 ml H2与1 ml Cl2反应生成2 ml HCl时放出184.6 kJ的热量,则该反应的反应热ΔH= 。
-184.6 kJ·ml-1
如图1-1-4所示,当反应体系吸热时其焓 ,ΔH=H(生成物)-H(反应物),为 值,即ΔH 0。例如,在25 ℃和101 kPa下,1 ml C与1 ml H2O(g)反应,生成1 ml CO和1 ml H2,需要吸收131.5 kJ的热量,则该反应的反应热ΔH= 。
+131.5 kJ·ml-1
(2)吸热反应、放热反应的判断ΔH为“-”或ΔH<0是 ,ΔH为“+”或ΔH>0是 ;若生成物的焓大于反应物的焓,则为 ;由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为 ;加热引发的反应,停止加热后反应能继续进行的,则为 ,停止加热后反应随之停止,则为 。
(3)常见的吸热反应与放热反应a.常见的吸热反应大多数盐的分解反应,Ba(OH)2·8H2O与铵盐的反应,C和CO2、C和H2O的反应等。b.常见的放热反应中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。
[素养养成] 1.反应开始需要加热或点燃的化学反应都是吸热反应,试分析这种说法是否正确?2.有热量放出的过程一定是放热反应吗?
提示:1.反应开始需要加热或点燃的反应不一定是吸热反应。有的放热反应需要在一定温度下才能发生,反应发生后,产生的热量能支持反应继续进行而不需要再加热或点燃,因此这种说法不正确。2.物质的三态变化都伴有热量变化,故有热量变化的过程不一定是化学反应。要熟记浓硫酸溶于水放热,硝酸铵溶于水吸收热量。
例2 下列说法正确的是( )A.焓是指反应热的变化B.当反应放热时ΔH>0,反应吸热时ΔH<0C.化学反应中,当反应物的焓大于生成物的焓时,反应体系放热,ΔH为“-”D.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
[解析] 焓是与内能有关的物理量,是物体所具有的能量,A错误;放热反应的ΔH<0,吸热反应的ΔH>0,B项错误;C项说法正确;有的放热反应需要加热或点燃在一定温度下才能发生,反应发生后,产生的热量能支持反应,故需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,D项错误。
例3 下列说法正确的是( )A.浓硫酸溶于水放出大量的热,是放热反应B.碳酸钙受热分解的反应中生成物的焓高于反应物的焓C.反应C(石墨)→C(金刚石)的ΔH>0,则金刚石比石墨稳定D.气态水比液态水稳定
[解析] 浓硫酸溶于水是物理变化,未发生化学反应,是放热过程,A项错误;碳酸钙受热分解在高温条件下进行,反应物吸热转化为生成物,因此生成物的焓高于反应物的焓,B项正确;金刚石和石墨互为同素异形体,其中能量越低的物质越稳定,即石墨比金刚石稳定,C项错误;液态水转化为气态水时要吸收能量,能量低的液态水稳定,D项错误。
[规律小结] 吸热反应和放热反应的理解和应用(1)放热反应(或吸热反应)是指放出热量(或吸收热量)的化学反应过程,浓硫酸稀释、固体氢氧化钠溶于水放热,不是放热反应,硝酸铵溶于水吸热也不是吸热反应。判断是放热反应(或吸热反应)还是放热过程(或吸热过程),关键要看是否有新物质生成,只有生成新物质的反应才能是放热反应(或吸热反应),否则为放热过程(或吸热过程)。
(2)吸热反应、放热反应判断的“两大误区”误区一:与反应条件有关。误区二:只要吸热就是吸热反应,只要放热就是放热反应。实际上吸热反应和放热反应都是指化学反应中的能量变化。
知识点三 反应热的实质1.微观角度分析反应热的实质以H2和Cl2生成HCl为例,在25 ℃和101 kPa下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化如图1-1-5:由图可知,反应物1 ml H2和1 ml Cl2分子中化学键断裂时所吸收的总能量是 ,生成物2 ml HCl分子中化学键形成时所释放的总能量是 ,则反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) (填“吸收”或“放出”)的能量为 。
2.化学反应中能量变化的原因化学反应的本质是反应物分子中 和生成物生成时 的过程。当反应物分子的化学键断裂时,需要克服原子间的相互作用,这需要 能量;当原子重新结合成生成物分子,即新化学键形成时,又要 能量。 是化学反应中能量变化的主要原因。
化学键断裂和形成时的能量变化
[素养养成] 通过学习我们知道,化学键的断裂和形成一定伴随能量变化,那么有能量变化时也一定会有化学键的断裂或形成吗?
提示:后面的说法不准确,有能量变化时不一定有化学键变化,如水变成冰时有能量变化,但水中的共价键并未断裂。
例4 根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化,其中一定正确的是 ( )A.甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙B.生成1 ml H2O时吸收热量245 kJC.H2O分解为H2与O2时放出热量D.氢气和氧气的总能量小于水的能量
[解析] 图中表示了1 ml氢气和0.5 ml氧气反应生成1 ml水的过程中的能量变化,断键吸收能量,成键释放能量,ΔH=反应物键能和-生成物键能和,据此解答。断键吸收能量,成键释放能量,甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙,A正确;上述反应ΔH=反应物键能和-生成物键能和=436 kJ·ml-1+249 kJ·ml-1-930 kJ·ml-1=-245 kJ·ml-1,反应放热,所以水分解吸热,并且上述反应没有标注物质状态,具体放出多少热量无法确定,B错误;据B分析,水分解吸热,C错误;反应放热,反应物总能量高于生成物,氢气和氧气的总能量大于水的能量,D错误。
例5 化学反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的能量变化如图1-1-7所示,则下列说法中正确的是( )A.该反应是吸热反应B.断裂1 ml H—H键和1 ml Cl—Cl键时能放出x kJ的能量C.断裂2 ml H—Cl键时需要吸收y kJ的能量D.2 ml HCl(g)的总能量高于1 ml H2(g)和1 ml Cl2(g)的总能量
[解析] 由图可知反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应为放热反应,A错误;断键要吸收能量,所以断裂1 ml H—H键和1 ml Cl—Cl键吸收x kJ能量,B错误;由图可知,断裂2 ml H—Cl键需要吸收y kJ的能量,C正确;由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,即2 ml HCl的总能量低于1 ml H2和1 ml Cl2的总能量,D错误。
[规律小结] (1)反应热与焓变的关系
(2)焓变与物质化学键断裂与形成的关系ΔH=反应物总键能-生成物总键能。(3)焓变与反应物、生成物能量的关系ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)任何化学反应一定伴随能量的变化,且都以热能形式表现出来( )(2)稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 ml水时放出57.3 kJ的热量( )(3)焓变就是反应热,焓、焓变单位都是kJ·ml-1( )(4)吸热反应中生成物总能量高于反应物总能量( )(5)放热反应都不需要加热,吸热反应都需要加热( )(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )(7)物质的键能越大,本身越稳定( )
2.下列说法不正确的是( )A.需要加热的反应不一定是吸热反应B.反应物的总能量高于生成物的总能量,发生放热反应C.一个氯分子(Cl—Cl)变成2个Cl原子时会放出能量D.生石灰投入水中的反应是放热反应
[解析] 需要加热的反应不一定是吸热反应,如铝热反应需要高温下发生,属于放热反应,A正确;反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,反应是放热反应,B正确;物质中化学键的断裂过程需要吸热,即氯分子(Cl—Cl)变成2个Cl原子时会吸收能量,C错误;生石灰和水反应生成氢氧化钙的过程是放热反应,D正确。
3.已知反应X+Y=M+N为吸热反应,对这个反应的下列说法中正确的是( )A.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量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的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的
[解析] 该反应为吸热反应,反应物的总能量一定低于生成物的总能量,A项正确;反应是吸热还是放热与反应条件无关,B项错误;根据ΔH=断开旧化学键吸收的总能量-形成新化学键放出的总能量,可知破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量的反应为吸热反应,C项错误;只要X和Y的总能量小于M和N的总能量即可,与四种物质各自的能量无关,D项错误。
4.根据图1-1-9所示的过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是( )A.H2(g)转化为氢原子是一个放热过程B.1 ml H2和1 ml Cl2的总能量比2 ml HCl的总能量低C.1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量D.2HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)的反应热ΔH=+183 kJ·ml-1
[解析] 断开化学键需要吸收热量,是吸热过程,故A错误;氢气和氯气生成HCl时的ΔH=反应物键能和-生成物键能和=436 kJ·ml-1+243 kJ·ml-1-2×431 kJ·ml-1=-183 kJ·ml-1,反应放热,因此1 ml H2和1 ml Cl2的总能量比2 ml HCl的总能量高,故B错误;1 ml HCl分子中化学键断裂时需要吸收431 kJ的能量,不是1个HCl(g)分子中的化学键断裂时需要吸收431 kJ能量,故C错误;HCl分解生成氢气和氯气时,ΔH=反应物键能和-生成物键能和=2×431 kJ·ml-1 -436 kJ·ml-1-243 kJ·ml-1=+183 kJ·ml-1,反应吸热,故D正确。
5.中和热的测定实验中取0.55 ml·L-1的NaOH溶液50 mL与0.25 ml·L-1的硫酸50 mL置于图1-1-10所示的装置中,进行中和热的测定实验,回答下列问题:(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器是 。 (2)若实验中未加杯盖,求得的中和热数值 (填“偏大”“偏小”或“无影响” )。
[解析] (1)由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是玻璃搅拌器;(2)若实验中未加杯盖,会有热损失,最终使测得温度差减小,进而使结果偏小;
(3)若0.55 ml·L-1 NaOH溶液和0.25 ml·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1,通过以下数据计算中和热ΔH= (结果保留小数点后一位)。
-56.8 kJ·ml-1
(4)如果用60 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·L-1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等” ),所求中和热 (填“相等”或“不相等” )。
[解析] (4)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若用60 mL 0.50 ml·L-1盐酸与50 mL 0.55 ml·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量偏高,但是中和热均是强酸和强碱反应生成1 ml水时放出的热,与酸碱的用量无关,中和热数值相等;
(5)用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值会 。(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
[解析] (5)一水合氨为弱碱,电离过程为吸热过程,所以用氨水代替稀氢氧化钠溶液反应,反应放出的热量小于57.3 kJ。
1.下列叙述正确的是( )A.生成物总能量一定低于反应物总能量B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应C.反应是放热反应还是吸热反应,由生成物与反应物的焓值差决定D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
[解析] 吸热反应中生成物总能量高于反应物总能量,A错误;反应是放热反应还是吸热反应,与反应条件无关,B错误;同温同压下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同,D错误。
2.在中和热测定的实验中,以下操作正确的是( )①温度计测量过盐酸的温度后,立即插入NaOH溶液中测量NaOH溶液的温度②将量筒中的NaOH溶液慢慢加入盛有盐酸的小烧杯中,边加边搅拌③读取混合溶液的最高温度和最低温度,以其平均值记为反应后体系的温度A.只有①正确B.只有②正确C.只有①③正确D.都不正确
[解析] ①温度计测量过盐酸的温度后,立即插入NaOH溶液中测量NaOH溶液的温度,酸和碱之间因为中和反应而导致热量的损失,测量HCl溶液的温度计应该用水洗净再测氢氧化钠溶液的温度,①错误;②应将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的小烧杯中,②错误;③取盐酸温度和NaOH溶液温度的平均值记为反应前体系的温度,取混合溶液的最高温度记为反应后体系的温度,③错误,故D项正确。
3.下列说法正确的组合是( )(1)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化(4)吸热反应和放热反应都有可能在常温下进行(5)NaOH固体溶于水放出的能量就是该变化的反应热A.(1)(2) B.(3)(5) C.(2)(5) D.(2)(4)
[解析] 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,与反应条件无关,(1)错误;化学反应过程中都有能量变化,(2)正确;有能量变化的不一定是化学变化,如水的汽化要吸收能量,(3)错误;中和反应、氢氧化钡晶体与氯化铵的反应均能在常温下进行,(4)正确;氢氧化钠溶于水是物理变化,(5)错误;综合选择D。
4.如图所示,有关化学反应和能量变化的说法正确的是( )A.图甲表示的是吸热反应的能量变化B.图乙中反应物比生成物稳定C.图甲可以表示氯化铵固体与氢氧化钡晶体反应的能量变化D.图甲不需要加热就能发生,图乙一定需要加热才能发生
相关课件
人教版 (2019)选择性必修1第一章 化学反应的热效应第一节 反应热集体备课ppt课件： 这是一份人教版 (2019)选择性必修1第一章 化学反应的热效应第一节 反应热集体备课ppt课件，共50页。
高中人教版 (2019)第一节 反应热图文ppt课件： 这是一份高中人教版 (2019)第一节 反应热图文ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了等温条件，热效应，量热计，温度变化，molH2O，cmΔt，焓变和反应热，生成物，反应物，kJ·mol-1等内容，欢迎下载使用。
化学选择性必修1第一节 反应热图片ppt课件： 这是一份化学选择性必修1第一节 反应热图片ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了kPa，物质的量，燃烧热，课堂回眸等内容，欢迎下载使用。
