2020年高中化学同步学案：《化学反应的热效应》2(-鲁科版选修4).docx

化学反应与能量变化
第1节 化学反应的热效应
学习目标
1． 了解化学反应中的能量变化
2． 了解反应热和焓变的涵义，并能用盖斯定律进行有关反应热的简洁计算
3． 能用热化学方程式表示化学能与热能的的相互转化关系，理解热化学反应方程式的意义。
*4.了解标准摩尔生成焓的定义
学问梳理
1． 通常状况下，化学反应中能量的变化主要是__________和__________之间的转化，几乎全部化学反应都伴随着________的释放和吸取。
2． 反应热是指_____________________________________________________________。通常用_______表示。反应吸热时，表示为__________;反应放热时，则表示为_____________。
3． 反应热通常用___________来测量，其计算公式Q= –C(T1 – T2)中，C表示_____________，T1、T2分别表示_______________________________________。
4． 各取1.0 mol·L-1的盐酸100mL,并分别加入100mL1.0mol·L-1的NaOH溶液、KOH溶液，测得的反应热_______(填“相同”或“不同”)，缘由是______________________________。在实际操作中往往让酸或碱略过量，这样做的目的是______________________________。
5． 化学反应的反应热是因反应前后_______________不同而产生的。用符号______的变化来描述与反应热有关的能量变化。对于在等压条件下的化学反应，假如反应中物质的能量变化只转化成热能，而没有转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于__________________________。反应完成时，反应产物的总焓_____（填“大于”或“小于”）反应物的总焓，该反应就是放热反应，否则就是吸热反应。
6． 在热化学中，常用热化学方程式把一个化学反应中_____________的变化和____________的变化同时表示出来。H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l)；△H(298K)= －285.8KJ·mol-1表示__________________________，若将方程式改为2H2(g) + O2(g) == 2H2O(l)；△H(298K)= －571.6KJ·mol-1则表示___________________________________,两者的意义______(填“相同”或“不同”)
7． 盖斯定律是指________________________________________________________________。
*8.标准摩尔生成焓是指_____________________________________________,对于任意反应aA+bB== Cc+dD，其△H== _______________________________________________________。
学习导航
1．方法指导：化学方程式是学习热化学的重要工具，化学反应所释放的能量是当今世界上重要的能源之一。国防上用的火箭燃料、高能电池等，都是利用化学反应所释放的能量的。而化学反应中的能量变化通常表现为热能的变化。所以从能量的角度考虑化学变化的问题，生疏并把握热化学方程式可以挂念我们较全面地生疏化学反应的本质。
（1）反应热
放热反应：反应过程中有热量放出的化学反应。其反应物的总焓大于反应产物的总焓。如酸碱中和反应，煤、石油等化石燃料的燃烧等。
吸热反应：反应过程中吸取热量的化学反应。其反应物的总焓小于反应产物的总焓。如：电解质的电离，灼热的碳与CO2的反应等。
（2）盖斯定律及反应热的简洁计算：
△H
A
B
C
△H1
△H2
盖斯定律是计算反应热的重要依据，在生产和科学争辩中有重要意义。它表示：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与反应进行的具体途径无关。例如：△H== △H1 + △H2 或△H1 == △H --△H2，所以热化学方程间可进行“+”“–”等数学运算，△H也同样可以。

（3）热化学方程式：
① 热化学方程式不仅表明白化学反应中的物质变化，也表明白化学反应中的能量变化，而能量变化与外界的温度和压强都有关，故应指明外界条件，若不指明，一般指101KPa和298K的外界条件。
② 不同状态的同种物质参与化学反应时，其能量变化不相同，因此书写热化学方程式时
确定要标明反应物或生成物的聚集状态。
③ 热化学方程式中的化学计量数可以用整数，也可以用分数，由于它只表示物质的量。当计量数转变时，△H也应随之转变。
④ △H的“+”“—”确定要标明，其单位是KJ·mol-1。mol-1不是指1mol某反应物或生成物，而是指1mol这样的反应。
*（4）标准摩尔生成焓
① 稳定单质的标准摩尔生成焓为0。
② 生成焓是指由稳定单质生成化合物时的热效应（焓变），生成的化合物常以1mol为基准。
③ 生成焓与反应的条件有关。
④ 标准摩尔生成焓的计算是生成物的标准摩尔生成焓之和减去反应物的标准摩尔生成焓之和，二者不行颠倒。且计算时不要遗漏化学方程式中的化学计量数。
2． 例题解析
【例1】已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–393.51 kJ ·mol-1
C(金刚石)＋O2(g)＝CO2(g) △H＝–395.41 kJ ·mol-1
据此推断，下列说法中正确的是 ( )
A．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
B．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
C．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低
D．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
解析：从题意知，1 mol金刚石燃烧生成CO2放出的热量比1 mol石墨燃烧生成CO2放出的热量多，说明石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨制备金刚石应是吸热反应。所以，A正确。
【例2】已知
（l） ＝H2O（g） △H1＝a kJ·
（2） ＝2H2O（g） △H2＝b kJ·
（3）＝H2O（l） △H3＝c kJ·
（4） ＝2H2O（l） △H4＝d kJ·
下列关系式中正确的是
A． a＜c ＜0 B．b＞d＞0 C．2a＝b＜0 D．2c＝d＞0
解析 氢气的燃烧为放热反应，因此上述四个反应的△H均小于0，且等量的氢气完全反应生成液态水比生成气态水时放出的热量多，因此选C.
【例3】已知在1×105Pa，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）＋1/2O2（g） ； ΔH＝＋242kJ·mol－1
B 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l） ； ΔH＝－484kJ·mol－1
C H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g） ； ΔH＝＋242kJ·mol－1
D 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g） ； ΔH＝＋484kJ·mol－1
解析 热化学方程式的书写要求有三：①标明各物质的聚集状态：B项水为液态，排解；②化学计量数可以使整数或分数，且与热量成正比；③用ΔH表示时，吸热，其值为正；放热，其值为负。H2与O2反应生成水蒸气是放热反应，ΔH应为负值，排解C、D。故选A.
【例4】已知热化学方程式：2H2O（l）== 2H2（g）＋O2（g）；ΔH＝＋571.6kJ·mol－1和
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g） ； ΔH＝-483.6kJ·mol－1，当1g液态水变为气态水时，其热量变化为：①放出②吸取③2.44KJ④4.88KJ⑤88KJ
A.②和⑤ B. ①和③ C. ②和④ D. ②和③
解析 2H2O（l）== 2H2（g）＋O2（g）； ΔH＝＋571.6kJ·mol－1 （1）
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g） ； ΔH＝-483.6kJ·mol－1， （2）
依据盖斯定律，由（1）+（2）得：2H2O（l）== 2H2O（g）；ΔH＝＋88.0kJ·mol－1 ，可知18g液态水变为气态水时，吸取44.0kJ的热量，则1g液态水变为气态水时，吸取的热量为：44/18 =2.44KJ。因此选D。
*【例5】  利用标准摩尔生成焓计算H2还原 Fe3O4反应的焓变。
解析 在298K时各物质的标准摩尔生成焓如下：
Fe3O4（s）+4H2（g）=3Fe（s）+4H2O（g）
ΔfHmθ（298 K）/KJ/mol -1118.4 0 0 -241.82