第一单元 化学反应的热效应 第1课时（导学案） 化学苏教版2019选择性必修1

第一单元 化学反应的热效应 第1课时 化学反应的焓变 热化学方程式 一、知识目标 1. 学生能够准确理解焓变的概念，清晰区分反应热与焓变的联系和区别。​ 2. 熟练掌握热化学方程式的书写规则，能够正确书写热化学方程式，并能根据热化学方程式获取相关信息。​3. 理解化学反应中能量变化与化学键断裂和形成的关系，掌握焓变的简单计算方法。​ 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观能量变化、微观化学键断裂与形成，引导学生认识化学反应中能量变化的重要性。 2.证据推理与模型认知：通过对化学反应中能量变化的分析，培养学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力。 3.科学态度与社会责任：培养学生严谨的科学态度和创新精神，让学生体会化学在解决能源问题等方面的重要作用。 一、学习重点 1.化学反应中能量的变化及化学反应的本质特征。 2.热化学反应方程式的书写要求。 二、学习难点 1.从宏观及微观的角度深入探究化学反应的本质特征。 2.掌握二氧化硫性质的综合应用。 3.深入理解可逆反应的概念。 一、化学反应的焓变 1. 反应热：在化学反应中，当反应物和生成物具有 时， 或 的热称为化学反应的热效应，也称 。 2. 焓变：在化工生产和科学实验中，化学反应通常是在敞口容器中进行的，反应体系的压强与外界压强 ，即反应是在 下进行的。在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的 ，用 表示，单位常采用 。 3.吸热反应与放热反应 （1）吸热反应：△H 0， 、 、 。 （2）放热反应：△H 0， 、 、 、 、 、 。 二、热化学反应方程式 1.定义：化学反应中的能量变化通常以热等形式表现出来，能够表示 的化学方程式叫做热化学方程式。 2.书写要求：先正确书写化学反应方程式；再标上物质状态[气态( )、液态( )、固态( )、溶液( )]；最后写上该反应的 。 一、化学反应的焓变 活动一：反应热 问题探究：化学反应为什么会产生反应热呢？ 活动二：焓变 问题思考：焓变与反应热之间有什么关系？ 活动三：宏观辨识吸热反应与放热反应 问题探究：化学反应是吸热还是放热，取决于什么？ 问题思考：如何用物质能量的变化表示反应的焓变？ 活动四：微观探析化学反应的本质 问题探究：化学反应的能量变化是由什么引起的呢？ 问题思考：从键能的角度估算反应的焓变？ 活动五：典例精讲 典例1：已知断裂1mol H2(g)中的H-H键需要吸收436kJ的能量，断裂1mol O2(g)中的共价键需要吸收498kJ的能量，生成H2O(g)中的1mol H-O键释放463kJ的能量。试计算出O2(g)与H2(g)反应生成H2O(g)的∆H 。 二、热化学反应方程式 活动一：热化学反应方程式 交流与讨论：请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水和水分解为氢气、氧气反应热效应的化学方程式，分析并讨论其在书写上与化学方程式有何不同？ ①2H2(g) + O2(g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1 ②H2(g) + O2(g) = H2O(1) △H = -285.8 kJ·mol-1 ③2H2 (g) + O2 (g) = H2O(g) △H = - 483.6kJ·mol-1 ④H2O(l) = H2(g) + O2(g) △H = 285.8 kJ·mol-1 活动二：热化学反应方程式的意义 问题思考：你知道热化学反应方程式 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1的意义吗？ 活动三：热化学反应方程式的书写要求 归纳总结：你能总结出热化学反应方程式的书写要求吗？ 活动四：典例精讲 典例2：25℃、101kPa时，1g甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出55.64kJ的热，写出该反应的热化学方程式。 典例3：写出下列反应的热化学方程式（反应条件均为25℃、101kPa)。 (1) N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，释放46.2kJ的热。 (2)1mol C2H5OH(I)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放1366.8kJ的热。 (3）标准状况下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放2599.2kJ的热。 (4) 12gC(石墨，s)与适量H2O(g)反应完全转化为CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ的热。 1.反应热与焓变 严格地讲，焓变是指在恒压的条件下，体系仅做体积功，不做其他功（如电功等）的变化过程中的热效应。如不特别指明，化学反应的反应热就是该反应的 。 2.热化学反应方程式 热化学反应方程式书写的前提是必须正确写出相关反应方程式，再根据题目中的信息计算出对应的化学反应的焓变。书写时还要注意以下方面： 放热反应一定为“ ”，吸热反应一定为“ ”； 物质的状态必须正确[气态(g)、液态(l)、固态(s)、溶液(aq)]，特别是溶液中的反应易写错； 化学计量数不表示分子数或原子个数，仅表示 (可以是整数，也可以是分数)； 焓变的数值必须与热化学方程式的 对应； 当反应逆向进行时，其焓变与正反应的焓变 相等， 相反。 1. 下列反应中，生成物的总能量大于反应物的总能量的是（ ） A．氢氧化钠溶液与稀H2SO4反应 B．铝和氧化铁高温条件下反应 C．灼热的碳与CO2反应生成CO D．金属钠与水反应生成氢气 2. (双选)相同温度时，氢气与氧气反应的变如下：H2(g) + 𝟏/𝟐O2(g) = H2O(l) △H= a kJ/mol；② 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H= bkJ/mol；对于a和b的关系，下列说法正确的是（ ） A． a >0，b>0 B． a<0，b<0 C．2a=b D．a=2b 3. CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是（ ） A．该反应为吸热反应 B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于 CO2(g)和H2(g)具有的总能量 C．反应的热化学方程式是CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) △H=+41 kJ·mol-1 D．1 mol CO2(g)和 1 mol H2(g)反应生成 1 mol CO(g)和H2O(g)要放出 41 kJ 热量 4．火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当把 0.4mol的液态肼和0.8molH2O2，混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256 kJ 的热量(相当于25℃、101 kPa 下测得的热量)。 (1)反应的热化学方程式为 . (2)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是 . 考点1 化学反应的焓变 1. （24-25高二上·江苏宿迁·开学考试）合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 。下列有关说法正确的是（ ） A．N2是共价化合物 B．反应物的总能量大于生成物的总能量 C．断N≡N键放出热量，形成N-H键吸收热量 D．反应的ΔH = E(N≡N)＋3E(H-H)-2E(N-H) (E表示键能) 2. （24-25高二上·江苏盐城·期中）下列反应过程中的能量变化情况符合下图的是 A．NaOH与H2SO4发生中和反应 B．氧化钙和水反应 C．红热的炭和水蒸气反应 D．一氧化碳气体的燃烧 考点2 热化学反应方程式 3．（24-25高二上·江苏连云港·期末）已知：25℃、101kPa 时，1gH2完全燃烧生成液态水放出142.9kJ 的热量，下列热化学方程式中书写正确的是 A．2H2(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ΔH=+ 571.6kJ/mol B．H2(g)+O₂(g)=H2O(g) ΔH= -285.8kJ/mol C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH= -285.8kJ/mol D．H2(g)+O₂(g)=H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一单元 化学反应的热效应 第1课时 化学反应的焓变 热化学方程式 一、知识目标 1. 学生能够准确理解焓变的概念，清晰区分反应热与焓变的联系和区别。​ 2. 熟练掌握热化学方程式的书写规则，能够正确书写热化学方程式，并能根据热化学方程式获取相关信息。​3. 理解化学反应中能量变化与化学键断裂和形成的关系，掌握焓变的简单计算方法。​ 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观能量变化、微观化学键断裂与形成，引导学生认识化学反应中能量变化的重要性。 2.证据推理与模型认知：通过对化学反应中能量变化的分析，培养学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力。 3.科学态度与社会责任：培养学生严谨的科学态度和创新精神，让学生体会化学在解决能源问题等方面的重要作用。 一、学习重点 1.化学反应中能量的变化及化学反应的本质特征。 2.热化学反应方程式的书写要求。 二、学习难点 1.从宏观及微观的角度深入探究化学反应的本质特征。 2.掌握二氧化硫性质的综合应用。 3.深入理解可逆反应的概念。 一、化学反应的焓变 1. 反应热：在化学反应中，当反应物和生成物具有相同温度时，吸收或释放的热称为化学反应的热效应，也称反应热。 2. 焓变：在化工生产和科学实验中，化学反应通常是在敞口容器中进行的，反应体系的压强与外界压强相等，即反应是在恒压条件下进行的。在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变，用△H表示，单位常采用kJ·mol-1。 3.吸热反应与放热反应 （1）吸热反应：△H > 0，绝大多数分解反应、铵盐和强碱的反应、以C、H2为还原剂的氧化还原反应。 （2）放热反应：△H < 0，所有燃烧反应、酸碱中和反应、铝热反应、绝大多数化合反应、活泼金属与酸或水的反应、物质的缓慢氧化。 二、热化学反应方程式 1.定义：化学反应中的能量变化通常以热等形式表现出来，能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。 2.书写要求：先正确书写化学反应方程式；再标上物质状态[气态(g)、液态(l)、固态(s)、溶液(aq)]；最后写上该反应的焓变。 一、化学反应的焓变 活动一：反应热 问题探究：化学反应为什么会产生反应热呢？ 答案：对于物质的量确定的反应体系来说，其中物质的各种能量总和称为内能，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。当内能发生改变，体系就会产生反应热。 活动二：焓变 问题思考：焓变与反应热之间有什么关系？ 答案：在恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热即为反应的焓变，用△H表示，单位常采用kJ·mol-1。 活动三：宏观辨识吸热反应与放热反应 问题探究：化学反应是吸热还是放热，取决于什么？ 答案：反应物总能量与生成物总能量的相对大小。 问题思考：如何用物质能量的变化表示反应的焓变？ 答案：∆H＝ 生成物－ 反应物，单位： kJ/mol 或 kJ•mol-1 活动四：微观探析化学反应的本质 问题探究：化学反应的能量变化是由什么引起的呢？ 答案：化学键的断裂与形成，断开化学键吸热、形成化学键放热。 问题思考：从键能的角度估算反应的焓变？ 答案：∆H＝∑E (反应物键能)－∑E (生成物键能)。 活动五：典例精讲 典例1：已知断裂1mol H2(g)中的H-H键需要吸收436kJ的能量，断裂1mol O2(g)中的共价键需要吸收498kJ的能量，生成H2O(g)中的1mol H-O键释放463kJ的能量。试计算出O2(g)与H2(g)反应生成H2O(g)的∆H 。 答案：∆H＝∑E (反应物键能)－∑E (生成物键能) ＝2×436 kJ·mol-1＋498 kJ·mol-1－4×463.4 kJ·mol-1 ＝- 483.6 kJ·mol-1 二、热化学反应方程式 活动一：热化学反应方程式 交流与讨论：请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水和水分解为氢气、氧气反应热效应的化学方程式，分析并讨论其在书写上与化学方程式有何不同？ ①2H2(g) + O2(g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1 ②H2(g) + O2(g) = H2O(1) △H = -285.8 kJ·mol-1 ③2H2 (g) + O2 (g) = H2O(g) △H = - 483.6kJ·mol-1 ④H2O(l) = H2(g) + O2(g) △H = 285.8 kJ·mol-1 答案：多了物质状态和反应的焓变。 活动二：热化学反应方程式的意义 问题思考：你知道热化学反应方程式 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(1) △H = -571.6 kJ·mol-1的意义吗？ 答案：表明了2 mol 气态H2与1 mol 气态O2反应生成 2 mol 液态H2O时，放出571.6 kJ 的热量。 活动三：热化学反应方程式的书写要求 归纳总结：你能总结出热化学反应方程式的书写要求吗？ 答案：放热反应一定为“-”，吸热反应一定为“+”； 物质的状态必须正确[气态(g)、液态(l)、固态(s)、溶液(aq)]； 化学计量数不表示分子数或原子个数，仅表示物质的量(可以是整数，也可以是分数)； 焓变的数值必须与热化学方程式的化学计量数相对应； 当反应逆向进行时，其焓变与正反应的焓变数值相等，符号相反。 活动四：典例精讲 典例2：25℃、101kPa时，1g甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出55.64kJ的热，写出该反应的热化学方程式。 答案：解：甲烷燃烧的化学方程式为CH4 + 2O2 =点燃= CO2 + 2H2O 设1mol甲烷完全燃烧放出的热为x，则有 = 解得 x≈890.2kJ 则该反应的热化学方程式为 CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890.2kJ·mol-1 典例3：写出下列反应的热化学方程式（反应条件均为25℃、101kPa)。 (1)N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g)，释放46.2kJ的热。 答案：N2 (g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH = -92.2kJ·mol-1 (2)1mol C2H5OH(I)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放1366.8kJ的热。 答案：C2H5OH (l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH = -1366.8kJ·mol-1 (3）标准状况下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)，释放2599.2kJ的热。 答案：2C2H2 (g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = -2599.2kJ·mol-1 (4) 12gC(石墨，s)与适量H2O(g)反应完全转化为CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ的热。 答案：C(石墨，s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) ΔH = +131.3kJ·mol-1 1.反应热与焓变 严格地讲，焓变是指在恒压的条件下，体系仅做体积功，不做其他功（如电功等）的变化过程中的热效应。如不特别指明，化学反应的反应热就是该反应的焓变。 2.热化学反应方程式 热化学反应方程式书写的前提是必须正确写出相关反应方程式，再根据题目中的信息计算出对应的化学反应的焓变。书写时还要注意以下方面： 放热反应一定为“-”，吸热反应一定为“+”； 物质的状态必须正确[气态(g)、液态(l)、固态(s)、溶液(aq)]，特别是溶液中的反应易写错； 化学计量数不表示分子数或原子个数，仅表示物质的量(可以是整数，也可以是分数)； 焓变的数值必须与热化学方程式的化学计量数相对应； 当反应逆向进行时，其焓变与正反应的焓变数值相等，符号相反。 1. 下列反应中，生成物的总能量大于反应物的总能量的是（ ） A．氢氧化钠溶液与稀H2SO4反应 B．铝和氧化铁高温条件下反应 C．灼热的碳与CO2反应生成CO D．金属钠与水反应生成氢气 【答案】C 【解析】当生成物的总能量大于反应物的总能量时，反应需要从外界吸收能量，属于吸热反应。我们可以根据常见化学反应的热效应，逐一分析各选项： A 选项：氢氧化钠溶液与稀H2SO4 反应属于酸碱中和反应 ，中和反应是典型的放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量，A 不符合题意。 B 选项：铝和氧化铁在高温条件下反应是铝热反应，铝热反应会放出大量的热，属于放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，B 不符合题意。 C 选项：灼热的碳与CO2反应生成CO，该反应需要持续加热，说明反应过程中需要从外界吸收能量，属于吸热反应，满足生成物的总能量大于反应物的总能量，C 符合题意。 D 选项：金属钠与水反应生成氢气时会剧烈放热，还可能使氢气燃烧，属于放热反应，反应物总能量大于生成物总能量，D 不符合题意。 2. (双选)相同温度时，氢气与氧气反应的变如下：H2(g) + 𝟏/𝟐O2(g) = H2O(l) △H= a kJ/mol；② 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H= bkJ/mol；对于a和b的关系，下列说法正确的是（ ） A． a >0，b>0 B． a<0，b<0 C．2a=b D．a=2b 【答案】B、C 【解析】氢气与氧气反应生成液态水的过程会放出热量，属于放热反应，在放热反应中焓变(△H<0)。 选项 A、B 分析：因为氢气与氧气反应生成液态水是放热反应，所以△H<0，即a < 0，b < 0，A 选项错误，B 选项正确。 选项 C、D 分析：反应②中各物质的物质的量是反应①的2倍，由于△H的数值与化学计量数成正比 ，所以b的数值是a的2倍，且a、b均为负值，故2a = b，C 选项正确，D 选项错误。 3. CO(g)与H2O(g)反应过程的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是（ ） A．该反应为吸热反应 B．CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于 CO2(g)和H2(g)具有的总能量 C．反应的热化学方程式是CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) △H=+41 kJ·mol-1 D．1 mol CO2(g)和 1 mol H2(g)反应生成 1 mol CO(g)和H2O(g)要放出 41 kJ 热量 【答案】B 【解析】这道题可通过分析能量变化图中反应物和生成物的能量高低，结合焓变与吸放热反应的关系、热化学方程式的含义来逐一判断选项： A 选项：从能量变化图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量。根据化学反应中能量变化规律，当反应物总能量高于生成物总能量时，反应过程中会释放能量，该反应为放热反应，而不是吸热反应，A错误。 B 选项：由能量变化图明显可知， CO(g)和H2O(g)所具有的总能量大于CO2(g))和H2(g)具有的总能量 ，B正确。 C 选项：因为该反应是放热反应，且由图可知反应的焓变△H = - 41 kJ·mol-1，热化学方程式应为CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) △H=+41 kJ·mol-1， C错误。 D 选项：正反应是放热反应，那么其逆反应就是吸热反应。所以要吸收41kJ热量，而不是放出热量 ，D错误。 4．火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当把 0.4mol的液态肼和0.8molH2O2，混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256 kJ 的热量(相当于25℃、101 kPa 下测得的热量)。 (1)反应的热化学方程式为 . (2)此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是 . 【答案】(1) 反应的热化学方程式为：N2H4 (l) + 2H2O2(l) = N2(g) + 4H2O(g) ΔH = -640kJ·mol-1 (2) 此反应用于火箭推进的另一个优点是： 产物无污染（生成氮气和水，均为环境友好物质）。 【解析】(1)题目中给出 0.4 mol 液态肼与 0.8 mol H2O2反应放出 256 kJ 热量；根据化学计量关系，1 mol N2H4 完全反应时，对应 2 mol H2O2，此时放出的热量为： 256/0.4= 640kJ/mol；由于反应放热，焓变 为负值，因此热化学方程式中需标注△H = -640kJ/mol。物质状态标注：液态肼(l)、双氧水(l)、氮气(g)、水蒸气(g)。 (2)液态肼（N₂H₄）与双氧水（H2O2）反应生成的氮气（N2）和水蒸气（H2O）均为无毒无害物质，对环境无污染。这与传统火箭推进剂（如偏二甲肼与四氧化二氮，产物含氮氧化物等污染物）相比，具有显著的环保优势。 考点1 化学反应的焓变 1. （24-25高二上·江苏宿迁·开学考试）合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 。下列有关说法正确的是（ ） A．N2是共价化合物 B．反应物的总能量大于生成物的总能量 C．断N≡N键放出热量，形成N-H键吸收热量 D．反应的ΔH = E(N≡N)＋3E(H-H)-2E(N-H) (E表示键能) 【答案】B 【详解】A．N2只含有共价键的单质，故A错误； B．该反应为放热反应，故反应物的总能量大于生成物的总能量，故B正确； C．断 键吸收热量，形成 键放出热量，故C错误； D．1个NH3中含有3个N-H键，故反应的 (E表示键能)，故D错误； 故选B。 2. （24-25高二上·江苏盐城·期中）下列反应过程中的能量变化情况符合下图的是 A．NaOH与H2SO4发生中和反应 B．氧化钙和水反应 C．红热的炭和水蒸气反应 D．一氧化碳气体的燃烧 【答案】C 【详解】从图中可知，该反应中反应物总能量低于生成物总能量，属于吸热反应。 A．氢氧化钠与硫酸的中和反应为放热反应，A错误； B．氧化钙和水的反应为放热反应，B错误； C．红热的炭与水蒸气的反应为吸热反应，C正确； D．一氧化碳气体燃烧的反应为放热反应，D错误； 故答案选C。 考点2 热化学反应方程式 14．（24-25高二上·江苏连云港·期末）已知：25℃、101kPa 时，1gH2完全燃烧生成液态水放出142.9kJ 的热量，下列热化学方程式中书写正确的是 A．2H2(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ΔH=+ 571.6kJ/mol B．H2(g)+O₂(g)=H2O(g) ΔH= -285.8kJ/mol C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) ΔH= -285.8kJ/mol D．H2(g)+O₂(g)=H2O(l) ΔH= -285.8kJ/mol 【答案】D 【详解】A．该反应为放热反应，ΔH<0，故A错误； B．产物水的状态为液态，故B错误； C．1gH2完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量，则2mol氢气即4g完全燃烧生成液态水放出571.6的热量，则该反应ΔH= -571.6kJ/mol，故C错误； D．1gH2完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量，则1mol氢气即2g完全燃烧生成液态水放出285.8的热量，则该反应ΔH= -285.8kJ/mol，热化学方程式正确，故D正确； 故选：D。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$