内容正文:
第二单元 化学反应中的热
学习目标
核心素养
1.理解化学反应中能量变化的主要原因——化学键的断裂和形成。
2.了解吸热反应和放热反应的概念,熟知常见的吸热反应和放热反应。
1.宏观辨识与微观探析
能从宏观(反应物、生成物总能量)和微观(化学键的断裂和形成)相结合的视角分析化学反应中的能量变化。
2.变化观念
知道化学反应遵循一定的规律;认识化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的变化。
知识点一 化学反应中的热量变化
1.化学反应中的能量变化
(1)化学反应的基本特征
都有新物质生成,常伴随着能量变化及发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象。
①能量的变化主要表现为热量的放出或吸收。
②在化学反应中,反应前后能量守恒。
(2)反应热
①含义:在化学反应中放出或吸收的热量通常叫做反应热。
②符号与单位:反应热用符号ΔH表示,单位一般采用kJ·mol-1。
2.放热反应与吸热反应
(1)化学能与热能转化的实验探究
①镁与盐酸反应
实验操作
实验现象
实验结论
产生大量气泡、温度计指示温度升高
镁与盐酸反应的离子方程式为Mg+2H+===Mg2++H2↑,该反应放出热量
②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应
实验操作
实验现象
实验结论
a.有刺激性气味气体产生
b.用手摸烧杯底部有冰凉感觉
c.用手拿起烧杯,玻璃片黏结到烧杯的底部
d.烧杯内反应物成糊状
化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O,该反应吸收热量
由上述实验可知,化学反应都伴随着能量变化,有的放出能量,有的吸收能量。
(2)放热反应:有热量放出的化学反应;
吸热反应:吸收热量的化学反应。
[特别提醒] 需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应(如炭的燃烧),不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应[如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应]。
3.化学反应中能量变化的原因
(1)从化学键角度分析化学反应中的能量变化
①请根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时,为什么会发生能量变化?
从给出的信息可知,在化学反应过程中,反应物分子中旧键断裂需吸收能量,生成物分子中新键形成放出能量。
断裂1 mol H2和 mol O2中化学键吸收的能量总和为436_kJ+249_kJ=685_kJ。
形成1 mol H2O中的共价键释放的能量为930_kJ。
因此反应放出的能量大于(填“大于”或“小于”)吸收的能量,故该反应放出能量。
②化学反应中的能量变化可以用右图形象地表示出来:
a.若E1>E2,反应吸收能量;
b.若E1<E2,反应放出能量。
(2)从物质总能量高低角度分析化学反应中的能量变化
①从物质内部能量分析化学反应过程:化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来,或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。
②物质总能量与化学反应能量变化的关系:
a.图Ⅰ中反应物的总能量大于生成物的总能量,反应释放能量;
b.图Ⅱ中反应物的总能量小于生成物的总能量,反应吸收能量。
1.化学反应的本质是什么?断裂化学键、形成化学键与物质能量之间有什么关系?
提示 化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成;断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量。
2.已知下列物质的键能:
H—H
Cl—Cl
H—Cl
键能/(kJ·mol-1)
436.4
242.7
431.8
对于反应:H2+Cl2===2HCl,若生成2 mol HCl,反应过程中断裂化学键共吸收的能量是多少?形成化学键共放出的能量是多少?依据以上两个数据判断该反应是放出还是吸收能量,并确定放出或吸收能量的多少?
提示 反应过程中断裂化学键共吸收的能量是436.4 kJ+242.7 kJ=679.1 kJ,形成化学键共放出的能量是431.8 kJ×2=863.6 kJ,由于863.6>679.1,故该反应放出能量,放出的能量为863.6 kJ-679.1 kJ=184.5 kJ。
3.氢氧化钠固体溶于水放出大量的热,该过程是放热反应吗?
提示 不是;因为NaOH固体溶于水不是化学反应,过程中尽管放出热量,但不属于化学反应。
4.加热条件下进行的反应是否一定是吸热反应?常温下进行的反应是否一定是放热反应?
提示 都不一定;化学反应是吸热还是放热,与反应条件无关,常温下进行的反应有的是吸热反应(如氢氧化钡与NH4Cl的反应);有的是放热反应(如NaOH与盐酸的反应)。
加热条件下进行的反应有的是吸热反应(如灼热碳与CO2的反应);有的是放热反应(如碳与氧气加热条件下的反应)。
1.关于吸热反应和放热反应的易错点
(1)“三个不一