2011年高一化学精品课件：2.2.1　化学反应中的热量变化（苏教版必修2）

(共34张PPT)
第1课时　化学反应中的热量变化
第1课时
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
探究整合应用
课前自主学案
自主学习
一、化学键与化学反应中能量变化的关系
物质发生化学反应，需要断开反应物中的化学键和形成生成物中的化学键。断开化学键需要_____能量，形成化学键需要____能量。若反应过程中，断开化学键所吸收的能量_____形成化学键所放出的能量，即反应物的总能量小于生成物的总能量，则反应过程中________能量；
吸收
放出
大于
吸收
若反应过程中，断开化学键所吸收的能量_____形成化学键所放出的能量，即反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应过程中_____能量。
不同的化学反应伴随发生的能量变化也不相同。许多化学反应中伴随着热量的放出或吸收。
小于
放出
因此，H2燃烧生成水蒸气时，反应为放热，生成1 mol 水蒸气放出热量930 kJ－(436＋249) kJ＝245 kJ。
共价键的键能：拆开1 mol 气态物质中某种共价键需要_____的能量，就是该共价键的键能，共价键的键能_____，该共价键越牢固。
吸收
越大
思考感悟
化学反应过程都伴随着能量变化，伴随能量变化的过程都是化学反应吗？
【提示】　不一定。例如，物理学中的核反应，虽然伴有大量的能量变化，但它不属于化学反应。
二、放热反应和吸热反应的比较
类型 放热反应 吸热反应
定义 有热量放出的反应 吸收热量的化学反应
形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键强弱的关系　 生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
类型 放热反应 吸热反应
图示
关系 反应物总能量＝生成物总能量＋热量＋其他形式的能量 生成物总能量＝反应物总能量＋热量＋其他形式的能量
三、热化学方程式
用于表示化学反应中放出或吸收热量的方程式叫做热化学方程式。热化学方程式中要标明物质的状态，用g、l、s分别代表____、____、____。在热化学方程式中可以用ΔH标明反应放出或吸收的热量，负值表示在该条件下反应____，正值表示在该条件下反应____。例如：
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　 ΔH＝＋178.5 kJ·mol－1(1)
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　 ΔH＝－393.6 kJ·mol－1(2)
气态
液态
固态
吸热
放热
反应(1)中，1 mol CaCO3吸收178.5 kJ热量，完全分解生成1 mol CaO和1 mol CO2气体。反应(2)中，1 mol C与1 mol O2完全反应，生成1 mol CO2气体，放出393.6 kJ热量。
自主体验
解析：选C。本题主要考查对化学反应中能量变化知识的理解。有很多放热反应也需要加热，如燃烧反应大多需要点燃，不能从是否需要加热的角度来判断一个反应是吸热反应还是放热反应。不同的物质所具有的能量不同，只要物质发生变化，能量就会变化，能量变化的多少与参加反应的物质多少成正比。
2．下列反应既是氧化还原反应，又是吸热反应的是(　　)
A．铝片与稀H2SO4反应
B．氧化钙与水反应
C．灼热的炭与CO2反应
D．甲烷在O2中的燃烧反应
解析：选C。反应B是非氧化还原反应，A、C、D是氧化还原反应，其中C是吸热反应。
3．关于吸热反应和放热反应，下列说法中错误的是(　　)
A．需要加热才能进行的化学反应一定是吸热反应
B．化学反应中的能量变化，除了热量外，还可以是光能、电能等
C．化学反应过程中的能量变化，也服从能量守恒定律
D．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应
解析：选A。对于化学反应中的能量变化，要注意以下几点：一是服从能量守恒定律；二是形式可以多样，如燃烧时有光能放出，电池中的化学反应放出电能等。一个化学反应是否需要加热与反应是吸热反应还是放热反应无关。一个化学反应的发生有时需要达到一定温度才进行，或需要达到一定温度才能较快进行。若化学反应吸收的热量小于放出的热量，就是放热反应。
课堂互动讲练
判断某个化学反应是吸热反应还是放热反应的方法
例1
(2011年常州高一检测)下列变化中属于吸热反应的是(　　)
①液态水汽化　②将胆矾加热变为白色粉末　③浓硫酸稀释　④氯酸钾分解制氧气　⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A．①④　　　　　　　B．②③
C．①④⑤ D．②④
【解析】　⑤是放热反应，②④是吸热反应，液态水汽化、浓硫酸稀释都不是化学反应。
【答案】　D
【规律方法】　“吸热反应与放热反应”属于化学反应的范畴。伴随热效应的物理变化不属于吸热反应和放热反应。
变式训练1　下列说法正确的是(双选)(　　)
A．大多数化合反应是释放能量的反应
B．大多数分解反应是吸收能量的反应
C．释放能量的反应都不需要加热
D．吸收能量的反应都需要加热
解析：选AB。在化学反应过程中，破坏旧化学键吸收的能量小于形成新化学键释放的能量，反应开始后就会有一定的能量以热能、电能或光能等形式释放出来；反之，破坏旧化学键吸收的能量大于形成新化学键释放的能量，则需要不断吸收能量才能维持反应的继续进行。这是放热反应与吸热反应的本质。但不可以根据反应过程中是否需要加热来区分反应是释放能量还是吸收能量。
书写热化学方程式应注意的问题
与普通化学方程式相比，书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外还应注意以下五点：
1．ΔH的意义
ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用空格隔开。若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位一般为kJ·mol－1(kJ/mol)。
2．反应的条件
书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件，一般情况下ΔH是在25 ℃、1.01×105 Pa下测定的，可不注明温度和压强。
3．化学计量数
注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。
4．物质的聚集状态
反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地
体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”表示。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。
5．化学方程式中化学计量数与ΔH的关系
由于ΔH与反应完成的物质的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
例如：已知：
特别提醒：(1)热化学方程式既表明化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。
(2)无论热化学方程式中化学计量数为多少，ΔH的单位总是kJ·mol－1(kJ/mol)，但ΔH的数值与反应式中的化学计量数有关。
例2
已知25 ℃，101 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成CO2和液态水时放出48.40 kJ热量，表示上述反应的热化学方程式正确的是(　　)
A．C8H18(l)＋12.5O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)
ΔH＝－48.40 kJ·mol－1
B．C8H18(l)＋12.5O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5518 kJ·mol－1
C．C8H18(l)＋12.5O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝＋5518 kJ·mol－1
D．C8H18(l)＋12.5O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－48.40 kJ·mol－1
【解析】　1 g C8H18燃烧生成CO2和液态水时放出48.40 kJ的热量，即1 mol C8H18燃烧可放出5518 kJ的热量。根据热化学方程式的书写原则，B正确；A项，热值与计量数不对应，水应为液态；C项，放热反应中ΔH应为“－”；D项放出热量数值不对。
【答案】　B
【规律方法】　书写热化学方程式要注明反应物、生成物的聚集状态，这是因为反应物、生成物的聚集状态不同，本身能量不同，反应热数值也不同，并且反应热与反应物的化学计量数有关。所以要综合考虑反应物的聚集状态以及化学计量数，才能比较相似的热化学方程式的反应热大小。
变式训练2　(2011年绍兴高一检测)已知在25 ℃、101 kPa下，1 g H2燃烧生成液态水时放出142.9 kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是
(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－142.9 kJ·mol－1
B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
C．2H2＋O2===2H2O　 ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝＋571.6 kJ·mol－1
解析：选B。因为ΔH与反应完成的物质的量有关，化学计量数必须与ΔH相对应，所以先求25 ℃、101 kPa下2 mol H2燃烧生成液态水时放出的热量，其值为142.9 kJ×(4 g÷1 g)＝571.6 kJ，放热反应中ΔH为“－”。同时，还要注意反应物和生成物的聚集状态是否符合题意。
探究整合应用
化学能与热能相互转化的探讨
化学反应都伴随着能量变化，通常表现为热量变化。当反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量时，反应物转化为生成物的过程中，反应体系就会向环境中放出热量，这是放热反应；反之如果反应物具有的总能量小于生成物所具有的总能量时，反应物需要吸收环境的能量才能转化为生成物，这就是吸热反应。
例
如图所示，把试管放入盛有25 ℃饱和澄清石灰水的烧杯中，试管中开始放入几小块镁片，再用滴管滴入5 mL盐酸于试管中，试完成下列问题：
(1)实验中观察到的现象是_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)产生上述现象的原因是
________________________________________________________________________。
(3)写出有关反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
(4)由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________镁片和盐酸的总能量。(填“大于”、“小于”或“等于”)
【思路点拨】　根据实验过程中的化学方程式来描述实验现象。
【解析】　镁片与盐酸的反应是放热反应，这是由于反应物(Mg和盐酸)的总能量高于生成物(MgCl2溶液和H2)的总能量。放出的热通过小试管传递给饱和石灰水，使Ca(OH)2的溶解度下降而析出Ca(OH)2晶体。
【答案】　(1)①镁片上有大量气泡产生；②镁片逐渐溶解；③烧杯中溶液变浑浊
(2)镁与盐酸反应产生氢气，该反应为放热反应，Ca(OH)2在水中的溶解度随温度升高而减小，故析出Ca(OH)2晶体
(3)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(4)小于