1、第二单元第二单元化学反应中的热化学反应中的热专专题题6化学反应与能量变化化学反应与能量变化第第1 1课时放热反应与吸热反应课时放热反应与吸热反应1.通过实验探究,认识常见的吸热反应和放热反应,培养科学探究与创新意识的学科核心素养。2.能正确表示化学反应中热的释放或吸收,能正确书写热化学方程式,培养变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的能力。素养目标【知识铺垫】1.碳在空气中燃烧生成CO2,该反应中化学能转化为热能和光能等其他能量。2.在自然界中,物质的转化要遵守质量守恒定律,能量的转化要遵循能量守恒定律。3.浓硫酸溶于水时释放能量,硝酸铵溶于水时吸收能量。素养初探【自主梳理】1.反应中化学能
2、与其他能量的转化天然气的燃烧:化学能热能、光能;CaCO3的高温分解:热能化学能;植物的光合作用:光能化学能;电解水制H2:电能化学能。2.放热反应与吸热反应 化学反应都伴随有能量的变化 (1)定义:把放出热的反应称为放热反应,把吸收热的反应称为吸热反应。(2)实验探究 实验操作实验现象实验结论及化学方程式说明:图中加上镁条有气泡产生;用手触摸试管外壁,温度升高化学方程式:Mg+2HCl=MgCl2+H2结论:该反应放出热量闻到刺激性气味;烧杯壁发凉;玻璃片和烧杯黏结在一起,混合物呈糊状化学方程式:Ba(OH)28H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3+10H2O结论:该反应吸收热量【微点
3、拨】需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应(如碳的燃烧),不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应。(3)常见的放热反应和吸热反应 3.热化学方程式(1)定义:能表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式。(2)意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。(3)书写“三字诀”【微思考】(1)CaCO3受热分解的热化学方程式为CaCO3(s) =CaO(s)+CO2(g)H=178.2 kJmol-1,该热化学方程式表示的含义是什么?提示 表示1 mol CaCO3固体吸收178.2 kJ的热量,完全分解生成1 mol CaO固
4、体和1 mol CO2气体。(2)在一定条件下,1 mol氮气与1 mol氧气反应生成2 mol一氧化氮气体,吸收180 kJ的热量,写出该反应的热化学方程式。提示 N2(g)+O2(g) =2NO(g)H=+180 kJmol-1。【自我检测】1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)氢气燃烧,浓硫酸溶于水,都放出热量,这些变化都为放热反应()(2)镁条在空气中燃烧是放热反应,反应过程中所释放的能量全部转化为热能()(3)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)和4SO2(g)+2O2(g) 4SO3(g)的H相等()(4)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g) =2HCl(g)
5、在光照和点燃条件下的H不同() 2.下列对于化学反应过程的理解,错误的是()A.化学反应过程中同时存在物质和能量的变化B.凡是能量变化一定发生在化学变化中C.化学反应中同时存在质量守恒和能量守恒D.能量的释放和吸收以发生变化的物质为基础B新知一新知一 放放热反应与吸热反应的热反应与吸热反应的理解理解【问题探究】放热反应和吸热反应研究的参照系为反应体系,而非环境 材料1“十一”长假期间,小明和爸爸妈妈一起到野外游玩,临近中午时,他们一家围在一起准备就餐。只见小明的爸爸拿出一个包装盒,轻轻一拉露在外面的绳头,几分钟后打开盒盖,热气腾腾的饭菜便呈现在眼前。周围的人惊叹不已。他们没有生火为什么吃的饭是
6、热的呢?原来,盒底部有夹层,内部设有水袋和氧化钙加热袋,当拉动绳头时,水袋中的水和氧化钙接触,会使饭菜变热。素养提升材料2资料介绍,碳和水蒸气在持续高温作用下,才能反应生成一氧化碳和氢气。(1)材料1和材料2中所涉及的化学反应是放热反应还是吸热反应?通过上述材料,你体会到化学反应与环境存在怎样的能量交换?提示 材料1为放热反应,材料2为吸热反应;化学反应过程中一定伴随能量变化,有的反应表现为从外界吸收能量,有的反应表现为向外界释放能量。(2)材料1的反应为化合反应,是否所有的化合反应均为放热反应?提示 不是。如碳和二氧化碳的反应为吸热反应。(3)有同学认为材料2中反应属于氧化还原反应,与吸热反
7、应是否矛盾?提示 不矛盾。化学反应可以从不同角度进行分类。(4)有同学从材料中得出结论:不需要加热的反应是放热反应;需要加热的是吸热反应。这结论是否正确?提示 不正确。不能根据反应条件判断是放热反应还是吸热反应。【深化拓展】1.多角度认识化学反应的分类(1)按反应物和生成物的种类和类别分类化合反应,如S+O2 SO2; 分解反应,如2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2; 置换反应,如Zn+H2SO4=ZnSO4+H2;复分解反应,如AgNO3+HCl=AgCl+HNO3。(2)按是否有离子参加分类 离子反应,如3Cu+8H+2N =3Cu2+2NO+4H2O; 非离子反应,如2H2+O2
8、 2H2O。 (3)按是否有化合价变化分类 氧化还原反应,如2Mg+CO2 2MgO+C;非氧化还原反应,如NaOH+HCl=NaCl+H2O。(4)按反应中的热效应分类放热反应,如2Na+2H2O=2NaOH+H2;吸热反应,如CaCO3 CaO+CO2。 2.常见的放热反应和吸热反应 放热反应吸热反应所有燃烧反应酸碱中和反应大多数化合反应活泼金属跟水或酸的反应物质的缓慢氧化大多数分解反应 铵盐与碱的反应,如Ba(OH)28H2O或Ca(OH)2与NH4Cl反应以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应,如C与H2O(g)反应,C与CO2反应NaHCO3与盐酸的反应H2O2的分解反应是放热反应
9、【素能应用】例1 下列反应一定属于放热反应的是()H2SO4与Ba(OH)2溶液的反应Mg与CH3COOH溶液的反应燃烧反应中和反应复分解反应A.仅B.仅C.仅D.仅C 易错警示有关放热反应和吸热反应理解的三个“不一定”(1)放热反应不一定容易发生,如合成氨反应需要在高温、高压和催化剂作用下才能发生;吸热反应不一定难发生,如Ba(OH)28H2O晶体与NH4Cl晶体的反应在常温下就能发生。(2)需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如碳与氧气的反应;吸热反应不一定需要加热,如Ba(OH)28H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应 (3)放热过程不一定是放
10、热反应,如NaOH固体的溶解和浓硫酸的稀释是放热过程,但不是放热反应;吸热过程不一定是吸热反应,如升华、蒸发等过程是吸热过程,但不是吸热反应。变式训练1下列反应属于吸热反应的是()A.铝与CuCl2溶液反应B.NaOH和HCl反应C.NaOH与NH4Cl的反应D.甲烷燃烧C 新知二新知二 热热化学方程式的意义与书写化学方程式的意义与书写【问题探究】氢气在氧气中燃烧的热量变化,可用下列热化学方程式分别表示:2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1H的单位中“mol-1”的含义是指每摩尔反应 请思考下列问题:(1)与化学方程式2H2+O2=2H2O相比较,有何特点
11、?提示 注明了反应物、生成物的状态;在化学方程式的右边注明了反应热H的正负、数值和单位。(2)与相比较,H不同的原因是什么?提示 化学计量数不同,参加反应的H2的物质的量不同,H不同。(3)和相比较,H不同的原因是什么?提示 生成H2O的状态不同,H不同。(4)表示的意义是什么? 提示 在一定条件下,1 mol氢气与 mol氧气完全反应,生成1 mol气态水,放出241.8 kJ的热量。【深化拓展】1.反应热(H)的理解 2.理解热化学方程式的“三注意”(1)反应条件书写热化学方程式时应注明H的条件,一般情况下H是在25 、1.01105 Pa下测定的,可不注明温度和压强。(2)物质状态反应物
12、和生成物的聚集状态不同,H不同。因此,必须注明物质的聚集状态才能完整体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不标“”和“”。(3)化学计量数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,且H与化学计量数对应成比例。【素能应用】例2 请写出298 K、101 kPa时,下列反应的热化学方程式。(1)1 mol CH4与2 mol O2反应生成1 mol CO2和2 mol H2O(l),放热890.3 kJ。(2)用CO(g)还原1 mol Fe2O3(s),放热24.8 kJ。答案 (1)CH4(g)+2O2(g) =CO2(g)+2
13、H2O(l)H=-890.3 kJmol-1(2)3CO(g)+Fe2O3(s) =3CO2(g)+2Fe(s)H=-24.8 kJmol-1规律总结“五看”法判断热化学方程式的正误一看方程式是否配平;二看各物质的聚集状态是否正确;三看H的“+”“-”符号是否正确;四看反应热的单位是否为“kJmol-1”;五看反应热的数值与化学计量数是否对应。变式训练2下列热化学方程式正确的是()A.C2H5OH+3O2=2CO2+3H2OH=-1 367.0 kJmol-1B.C(s)+O2(g) =CO(g)H=+393.5 kJmol-1C.S(s)+O2(g) =SO2(g)H=-269.8 kJmo
14、l-1D.2NO(g)+O2(g) =2NO2(g)H=-116.2 kJC 素养脉络1.下列属于吸热反应的是()A.气态水液化为液态水B.高温分解石灰石C.氢氧化钠和盐酸反应D.氢气在氯气中燃烧素养巩固B 2.为了探究化学反应的能量变化情况,某同学设计了如图装置,向盛有A试剂的试管中滴加B试剂时,看到U形管中甲处液面上升、乙处液面下降,则A试剂和B试剂为()A.金属钠和水B.碳酸氢钠和盐酸C.生石灰和水D.氢氧化钠和硝酸B 3.下列说法中正确的是()A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应C.表明反应所放出或吸收热
15、量的化学方程式叫作热化学方程式D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)H=-483.6 kJC 4.已知在1105 Pa、298 K条件下,2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,下列热化学方程式正确的是()A.H2O(g) =H2(g)+ O2(g)H=242 kJmol-1B.2H2(g)+O2(g) =2H2O(l)H=-484 kJmol-1C.H2(g)+ O2(g) =H2O(g)H=242 kJmol-1D.2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)H=484 kJmol-1A 5.根据日常生活和回忆已学化学反应,对下列变化按吸热或放热的标准分类:钠投入水中煅烧石灰石制生石灰食物腐烂炸药爆炸氢气在氯气中燃烧生石灰与水作用制熟石灰碳与水蒸气制取水煤气(CO和H2)硫酸与氢氧化钠的中和反应氦气球受热爆炸(1)属于放热反应的有(填序号,下同)。 (2)属于吸热反应的有。
