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第二单元　化学反应中的热
第1课时　放热反应与吸热反应　
【课标定向】
　　1.通过反应前后物质总能量的相对大小判断化学反应是吸热反应还是放热反应。(宏观辨识与微观探析)
　　2.通过化学键的断裂和形成认识化学反应中能量变化的主要原因,认识化学反应中的能量变化和物质具有能量之间的关系。(证据推理与模型认知)
【教学建议】
本课时的主要内容是认识吸热反应和放热反应。教学中首先要让学生充分感受到化学反应过程中的热量变化,可通过学生演示实验帮助学生感受反应的吸热与放热,结合化学反应中有新物质生成和有化学键的断裂与形成,从宏观和微观两个角度理解反应中能量变化的本质。
【情境导入】
市场上有一种“自热方便面”,它的发热包由生石灰、铝粉等组成,遇水后在3到5秒内即刻升温,温度高达150 ℃以上,从而煮熟方便面。你能解释其中的原因吗
学习任务一:放热反应与吸热反应　基础理解
【教材认知】
1.反应中化学能与其他能量的转化
①煤炭的燃烧:化学能→热能、光能;
②CaCO3的高温分解:热能→化学能;
③植物的光合作用:光能→化学能;
④电解水制H2:电能→化学能。
2.吸热反应、放热反应
(1)实验探究
①镁条与稀盐酸反应
实验操作
实验现象 产生大量气泡,混合液的温度升高
有关离子方程 式及结论 离子方程式: Mg+2H+===M+H2↑ 结论:反应过程中释放热量
②NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应
实验操作
实验现象 有刺激性气味气体产生(NH3),烧杯温度降低
有关化学方程 式及结论 化学方程式: Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O 结论:反应过程中吸收热量
结论:每一个化学反应都伴随着能量的变化,有的释放能量,有的吸收能量。
(2)概念: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。
(3)常见的放热反应和吸热反应
[小试身手]　(原创)中国空间站“天宫课堂”的“太空教师”王亚平利用过饱和乙酸钠溶液做了太空“冰雪”实验,用手摸“冰球”,竟然还发热,原来是“热球”,这说明乙酸钠溶于水_______________(选填“吸热”或“放热”)。
提示:放热。手摸“冰球”,发热,说明该过程放热。
3.化学反应中能量变化的原因
(1)化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
①物质总能量与化学反应能量变化的关系:
②图Ⅰ中反应物的总能量大于生成物的总能量,反应放出能量;
③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。
(2)从化学键角度分析化学反应中能量变化的原因——微观角度
①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。
②化学反应中的能量变化可以用图形象表示出来:
若E1>E2,反应吸收能量;若E1【思考讨论】
1.辨析:(1)浓硫酸溶于水属于放热反应吗
提示:浓硫酸溶于水放热是物理变化,不属于化学反应。
(2)吸热反应一定需要加热,而放热反应一定不需要加热,对吗
提示:不对。需加热的反应不一定是吸热反应,要持续加热的反应才是吸热反应。很多放热反应都需要加热才能进行。
2.思考:在25 ℃、101 kPa条件下,断裂1 mol H—H键吸收436.4 kJ能量,断裂1 mol Cl—Cl键吸收242.7 kJ能量,形成1 mol H—Cl键放出431.8 kJ能量。对于化学反应H2+Cl2===2HCl,反应物断键吸收的总能量是多少 生成物成键放出的总能量是多少 H2+Cl2===2HCl是吸收能量还是放出能量
提示:反应物断键吸收的总能量是断裂1 mol H—H键与1 mol Cl—Cl键吸收的能量之和,即436.4 kJ+242.7 kJ=679.1 kJ。生成物成键放出的总能量为2×431.8 kJ=863.6 kJ。生成物成键放出的总能量大于反应物断键吸收的总能量,故反应放出能量。
【归纳总结】
1.化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度)
(1)物质的稳定性与能量的关系
(2)化学反应中能量变化的决定因素(用E表示物质能量)
2.化学反应中能量变化的本质原因(微观角度)
(1)E1>E2,反应吸收能量;E1(2)计算公式:
ΔH=反应物的断键吸收的总能量(或总键能)-生成物的成键放出的总能量(或总键能)。
(3)ΔH大于零为吸热反应,ΔH小于零为放热反应。
3.吸热反应和放热反应的判断方法
(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。
若反应物的总能量大于生成物的总能量,属于放热反应,否则是吸热反应。
(2)根据化学键破坏或形成时的能量变化判断——用于计算。
若破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量,属于放热反应,否则是吸热反应。
(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。
由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应,反之为吸热反应。
(4)根据反应条件判断。
凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。
提醒:
(1)化学反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然的关系。
(2)吸热反应和放热反应都是化学变化。
【典例引导】
【典例】下列实验现象或图像信息不能充分说明对应的化学反应是放热反应的是(　　)
选项 反应装置或图像 实验现象或图像信息
A 反应开始后,针筒活塞向右移动
B 反应物总能量大于生成物总能量
C 反应开始后,甲处液面低于乙处液面
D 温度计的水银柱不断上升
[解题思维]　解答本题的思维流程如下:
提取关键点 (1)针筒活塞向右移动 (2)反应物总能量大于生成物总能量 (3)甲处液面低于乙处液面
转化知识点 (1)产生气体,压强增大 (2)反应放热 (3)空气受热膨胀,反应放热
排除障碍点 误认为针筒活塞向右移动是反应放热引起的
【解析】选A。锌粒与稀硫酸反应生成H2,气体增多,压强增大,针筒活塞向右移动,不能判断反应是否放出热量,A符合题意;反应物的总能量高于生成物的总能量,能说明该反应是放热反应,B不符合题意;集气瓶中密封空气,反应开始后,甲处液面低于乙处液面,说明瓶中空气的压强增大,推测试管中物质发生的反应是放热反应,C不符合题意;稀盐酸与NaOH溶液反应,温度计的水银柱不断上升,说明该反应是放热反应,D不符合题意。
[借题发挥]
(1)改变条件:若B项中反应物总能量与生成物总能量的关系如图,该反应吸热还是放热
提示:反应物总能量大于生成物总能量,反应为放热反应。
(2)改变物质:若C项中试管中的物质是
Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl,反应开始后,液面如何变化
提示:Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应,内部气压减小,甲处液面高于乙处液面。
【针对训练】
1.下列反应中,生成物的总能量大于反应物的总能量,但不属于氧化还原反应的是(　　)
A.焦炭在高温下与水蒸气反应
B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C.NaOH溶液与H2SO4溶液混合
D.钠在氧气中燃烧
【解析】选B。焦炭在高温下与水蒸气的反应是生成物的总能量大于反应物的总能量的吸热反应,反应中有元素发生化合价变化,属于氧化还原反应,故A不符合题意;Ba(OH)2·8H2O与氯化铵的反应是生成物的总能量大于反应物的总能量的吸热反应,反应中没有元素发生化合价变化,不属于氧化还原反应,故B符合题意;氢氧化钠溶液与稀硫酸溶液的中和反应是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,故C不符合题意;钠在氧气中燃烧的反应是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,故D不符合题意。
2.(2024·南通高一检测)氢气在氯气中燃烧为放热反应,下列说法正确的是(　　)
A.断开Cl—Cl键放出能量
B.形成H—Cl键吸收能量
C.燃烧都是放热反应
D.反应物的总能量小于生成物的总能量
【解析】选C。断开Cl—Cl键吸收能量,故A错误;形成H—Cl键放出能量,故B错误;燃烧都是放热反应,故C正确;放热反应中,反应物的总能量大于生成物的总能量,故D错误。
【补偿训练】1.下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是(　　)
A.形成化学键的过程是放热过程
B.可逆反应进行的过程中没有能量变化
C.在常温下可以发生的反应一定是放热反应
D.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量大小无关
【解析】选A。化学反应过程都伴随有化学键的断裂与形成,故任何化学反应中都有能量的变化,B错误;常温下发生的反应不一定是放热反应,如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应,C错误;化学反应中能量变化的大小与反应物的质量大小有关,D错误。
2.关于吸热反应的说法正确的是(　　)
A.凡需加热的反应一定是吸热反应
B.只有分解反应才是吸热反应
C.使用催化剂的反应是吸热反应
D.CO2与CaO化合是放热反应,则CaCO3分解是吸热反应
【解析】选D。反应放热还是吸热与是否加热无直接的关系,与是否使用催化剂也无直接关系,多数吸热反应需要加热,但有的不需要加热,例如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,且该反应属于复分解反应,故A、B、C三项错。放热反应的逆过程,一定是吸热反应,D对。
学习任务二:热化学方程式(选考要求)　重点探究
【教材认知】
1.表示反应中放出或吸收热量的化学方程式,叫做热化学方程式。
2.热化学方程式的意义: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。
[闪问]　热化学方程式H2(g)+O2(g)===H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1表示的意义是什么
提示:1 mol氢气与 mol的氧气反应生成1 mol水蒸气可放出241.8 kJ热量。
3.书写热化学方程式的注意事项
(1)热化学方程式中要标明物质的状态,用g、l、s分别代表气态、液态、固态。
(2)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放热,正值表示在该条件下反应吸热。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数,只表示物质的量。因此,它可以用整数,还可以用简单分数表示。对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH不同。
[小试身手]　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,写出反应的热化学方程式。
提示:C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.6 kJ·mol-1
【思考讨论】
1.思考:(1)H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH1与2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH2中ΔH1、ΔH2相同吗 有什么关系
提示:不相同,ΔH1=ΔH2。
(2)已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1,则1 mol H2(g)完全燃烧生成H2O(l)释放的热量为多少
提示:285.8 kJ。
2.质疑:判断下列热化学方程式书写是否正确,若错误,请指明原因。
①2SO2+O22SO3　ΔH=-196.6 kJ·mol-1
___________________________________________________________________。
②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ
___________________________________________________________________。
提示:①错误,未注明反应物与生成物的状态　
②错误,ΔH的单位为kJ·mol-1。
【归纳总结】
1.书写热化学方程式的“三步骤”
2.理解热化学方程式的注意事项
(1)ΔH的符号和单位
若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”(“+”常省略)。ΔH的单位一般为kJ·mol-1。
(2)物质的聚集状态
反应物和生成物的状态不同,反应热ΔH不同,因此,必须注明物质的聚集状态。气、液、固、溶液分别注g、l、s、aq。热化学方程式中,可以不标明反应条件、“↑”和“↓”等。
(3)反应条件
ΔH与测定条件(温度、压强等)有关,因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。若不注明,则指25 ℃和101 kPa。
(4)ΔH的数值与化学计量数
由于ΔH与反应已完成的各物质的物质的量有关,所以热化学方程式中的化学计量数与ΔH的值相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也加倍。例如:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1
CH4(g)+O2(g)===CO2(g)+H2O(l) ΔH=-445 kJ·mol-1
(5)可逆反应的ΔH含义
不论化学反应是否可逆,热化学方程式中的ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。例如:2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化为2 mol SO3(g)时放出的热量为92.4 kJ。
【典例引导】
【典例】已知在25 ℃,101 kPa下,57 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出2 758.80 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是(　　)
A.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-48.40 kJ·mol-1
B.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 517.6 kJ·mol-1
C.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=5 517.6 kJ·mol-1
D.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-48.40 kJ·mol-1
[解题思维]　解答本题的思维流程如下:
提取关键点 (1)57 g C8H18(辛烷) (2)液态水 (3)放出2 758.80 kJ热量
转化知识点 (1)57 g C8H18为0.5 mol (2)准确书写生成物的状态 (3)判断ΔH的正负值及数值大小
排除障碍点 忽视各物质的聚集状态及反应热数值与化学计量数的对应情况
【解析】选B。57 g C8H18燃烧生成CO2和H2O(l)放出2 758.80 kJ热量,则1 mol C8H18燃烧生成CO2和H2O(l)放出×2 758.80 kJ=5 517.6 kJ热量,反应放热,ΔH<0,故B正确。
[借题发挥]
(1)改变状态:若57 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和气态水,放出的热量应大于还是小于2 758.80 kJ
提示:小于。因为从液态水转化为气态水需要吸热。
(2)改变物质:已知在25 ℃,101 kPa下,16 g CH3OH燃烧生成二氧化碳和液态水时放出368 kJ热量,写出上述反应的热化学方程式。
提示:1 mol CH3OH即32 g CH3OH放出的热量为736 kJ,所以热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-736 kJ·mol-1。
【针对训练】
下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A.C(s)+O2(g)===CO2(g)　 ΔH=-393.5 kJ
B.CH4+2O2===CO2+2H2O ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-269.8 kJ·mol-1
【解析】选D。A.反应热ΔH的单位是kJ·mol-1,A错误;B.热化学方程式要标出聚集状态,B错误;C.H2完全燃烧是放热反应,ΔH小于0,C错误;D.该热化学方程式正确,D正确。
【方法技巧】“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ΔH的“+”“-”符号是否正确;
四看反应热的单位是否为“kJ·mol-1”;
五看ΔH的数值与化学计量数是否对应。
【补偿训练】1.C(s)+O2(g)===CO(g)　ΔH=-126.4 kJ·mol-1,这个热化学方程式表示(　　)
A.1 g碳燃烧生成一氧化碳时放出126.4 kJ的热量
B.1 g碳燃烧生成一氧化碳时吸收126.4 kJ的热量
C.1 mol固体碳在氧气中燃烧生成一氧化碳气体时放出126.4 kJ的热量
D.12 g碳和氧气反应生成一氧化碳时放出126.4 kJ的热量
【解析】选C。根据热化学方程式的意义可知:该热化学方程式表示1 mol(或12 g)固体碳在氧气中燃烧生成CO气体时放出126.4 kJ的热量,C项满足题意。
2.下列关于反应与能量的说法正确的是(　　)
A.Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)　ΔH=-216 kJ·mol-1,E(反应物)B.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH=+178.2 kJ·mol-1,E(反应物)C.HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)　ΔH=+92.3 kJ·mol-1,1 mol HCl在密闭容器中完全分解后放出92.3 kJ的能量
D.将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出19.3 kJ热量,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-38.6 kJ·mol-1
【解析】选B。Zn(s)与CuSO4(aq)发生置换反应的ΔH<0,该反应为放热反应,则有E(反应物)>E(生成物),A错误;CaCO3(s)分解反应的ΔH>0,该反应为吸热反应,则有E(反应物)学情检测·素养达标　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2024·扬州高一检测)下列变化过程中一定不存在化学能转化为热能的是(　　)
A.谷物酿酒 B.木材燃烧 C.干冰升华 D.鞭炮燃放
【解析】选C。谷物酿酒的过程中,会产生热量,存在化学能转化为热能,A错误;木材燃烧释放较多热量,化学能部分转化为热能,B错误;干冰升华是物理变化,不存在化学能和热能的转化,C正确;鞭炮燃放,释放热量,化学能部分转化为热能,D错误。
2.下列诗句或谚语中包含吸热反应过程的是(　　)
A.野火烧不尽,春风吹又生
B.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
C.千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲
D.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
【解析】选C。野火烧不尽,春风吹又生,涉及物质的燃烧,为放热反应,故A错误;春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干,涉及烃类物质的燃烧,为放热反应,故B错误;千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲,涉及碳酸钙的分解,为吸热反应,故C正确;爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏,涉及黑火药的反应,为放热反应,故D错误。
3.(2024·江苏学业考试)甲醇重整反应的原理为CH3OH+H2OCO2+3H2,其能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该反应是一个吸收热量的过程
B.反应物的总能量小于生成物的总能量
C.由氢原子形成H—H键时放出能量
D.H—C键断裂时放出能量
【解析】选C。由图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,题中转化过程是一个放出能量的过程,故A、B错误;形成H—H键放出能量,故C正确;断开H—C键吸收能量,故D错误。
4.(选考要求)汽车发动机工作时,会引发N2和O2反应生成NO,其能量变化如图所示。下列表示图中对应反应的热化学方程式书写正确的是(　　)
A.N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=812 kJ·mol-1
B.N2+O2===2NO　 ΔH=-812 kJ·mol-1
C.N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=-180 kJ·mol-1
D.N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=180 kJ·mol-1
【解析】选D。根据题意写出对应的方程式:N2(g)+O2(g)===2NO(g)　ΔH=吸收的总能量-放出的总能量=946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=180 kJ·mol-1,
N2(g)+O2(g)===2NO(g)　ΔH=180 kJ·mol-1,A项的反应热计算错误;B项的反应热计算错误,且物质的状态没有标;C项中ΔH应为正值。
5.某实验小组同学进行如下实验,以探究化学反应中的能量变化。
(1)实验①中温度降低,由此判断
Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵晶体的反应是__________________(填“吸热”或“放热”)反应,且反应物总能量__________________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物总能量。
答案:(1)吸热　小于　
(2)实验②,该小组同学在烧杯中加入盐酸,再放入用砂纸打磨过的铝条,该反应是_______________(填“吸热”或“放热”)反应,离子方程式为___,
能量变化可用如图中的____________(填“A”或“B”)表示。
答案: (2)放热 2Al+6H+===2Al3++3H2↑　A
【解析】若反应物的总能量大于生成物的总能量,属于放热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量,属于吸热反应。Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵晶体的反应是吸热反应,活泼金属铝与盐酸的反应是放热反应。
【补偿训练】如图能正确表示 X+3Y===2Z(放热反应)能量变化的是(　　)
【解析】选B。X+3Y===2Z是放热反应,则反应物具有的总能量高于生成物具有的总能量,结合反应过程中体系能量的变化,只有B项符合要求。第二单元　化学反应中的热
第1课时　放热反应与吸热反应　
【课标定向】
　　1.通过反应前后物质总能量的相对大小判断化学反应是吸热反应还是放热反应。(宏观辨识与微观探析)
　　2.通过化学键的断裂和形成认识化学反应中能量变化的主要原因,认识化学反应中的能量变化和物质具有能量之间的关系。(证据推理与模型认知)
【教学建议】
本课时的主要内容是认识吸热反应和放热反应。教学中首先要让学生充分感受到化学反应过程中的热量变化,可通过学生演示实验帮助学生感受反应的吸热与放热,结合化学反应中有新物质生成和有化学键的断裂与形成,从宏观和微观两个角度理解反应中能量变化的本质。
【情境导入】
市场上有一种“自热方便面”,它的发热包由生石灰、铝粉等组成,遇水后在3到5秒内即刻升温,温度高达150 ℃以上,从而煮熟方便面。你能解释其中的原因吗
学习任务一:放热反应与吸热反应　基础理解
【教材认知】
1.反应中化学能与其他能量的转化
①煤炭的燃烧: 能→热能、光能;
②CaCO3的高温分解:热能→ 能;
③植物的光合作用: 能→化学能;
④电解水制H2: 能→化学能。
2.吸热反应、放热反应
(1)实验探究
①镁条与稀盐酸反应
实验操作
实验现象 产生大量 ,混合液的温度
有关离子方程 式及结论 离子方程式: 结论:反应过程中 热量
②NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应
实验操作
实验现象 有刺激性气味气体产生(NH3),烧杯温度
有关化学方程 式及结论 化学方程式: 结论:反应过程中 热量
结论:每一个化学反应都伴随着 的变化,有的 能量,有的 能量。
(2)概念:把 的反应称为放热反应,把 的反应称为吸热反应。
(3)常见的放热反应和吸热反应
[小试身手]　(原创)中国空间站“天宫课堂”的“太空教师”王亚平利用过饱和乙酸钠溶液做了太空“冰雪”实验,用手摸“冰球”,竟然还发热,原来是“热球”,这说明乙酸钠溶于水_______________(选填“吸热”或“放热”)。
3.化学反应中能量变化的原因
(1)化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
①物质总能量与化学反应能量变化的关系:
②图Ⅰ中反应物的总能量 生成物的总能量,反应 能量;
③图Ⅱ中反应物的总能量 生成物的总能量,反应 能量。
(2)从化学键角度分析化学反应中能量变化的原因——微观角度
①在化学反应过程中,反应物分子中旧键断裂需 能量,生成物分子中新键形成 能量。
②化学反应中的能量变化可以用图形象表示出来:
若E1>E2,反应 能量;若E1【思考讨论】
1.辨析:(1)浓硫酸溶于水属于放热反应吗
(2)吸热反应一定需要加热,而放热反应一定不需要加热,对吗
很多放热反应都需要加热才能进行。
2.思考:在25 ℃、101 kPa条件下,断裂1 mol H—H键吸收436.4 kJ能量,断裂1 mol Cl—Cl键吸收242.7 kJ能量,形成1 mol H—Cl键放出431.8 kJ能量。对于化学反应H2+Cl2===2HCl,反应物断键吸收的总能量是多少 生成物成键放出的总能量是多少 H2+Cl2===2HCl是吸收能量还是放出能量
【归纳总结】
1.化学反应中能量变化的决定因素(宏观角度)
(1)物质的稳定性与能量的关系
(2)化学反应中能量变化的决定因素(用E表示物质能量)
2.化学反应中能量变化的本质原因(微观角度)
(1)E1>E2,反应吸收能量;E1(2)计算公式:
ΔH=反应物的断键吸收的总能量(或总键能)-生成物的成键放出的总能量(或总键能)。
(3)ΔH大于零为吸热反应,ΔH小于零为放热反应。
3.吸热反应和放热反应的判断方法
(1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素。
若反应物的总能量大于生成物的总能量,属于放热反应,否则是吸热反应。
(2)根据化学键破坏或形成时的能量变化判断——用于计算。
若破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量,属于放热反应,否则是吸热反应。
(3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断。
由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应,反之为吸热反应。
(4)根据反应条件判断。
凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应。
提醒:
(1)化学反应是吸热反应还是放热反应与反应条件无必然的关系。
(2)吸热反应和放热反应都是化学变化。
【典例引导】
【典例】下列实验现象或图像信息不能充分说明对应的化学反应是放热反应的是(　　)
选项 反应装置或图像 实验现象或图像信息
A 反应开始后,针筒活塞向右移动
B 反应物总能量大于生成物总能量
C 反应开始后,甲处液面低于乙处液面
D 温度计的水银柱不断上升
[解题思维]　解答本题的思维流程如下:
提取关键点 (1)针筒活塞向右移动 (2)反应物总能量大于生成物总能量 (3)甲处液面低于乙处液面
转化知识点 (1)产生气体,压强增大 (2)反应放热 (3)空气受热膨胀,反应放热
排除障碍点 误认为针筒活塞向右移动是反应放热引起的
[借题发挥]
(1)改变条件:若B项中反应物总能量与生成物总能量的关系如图,该反应吸热还是放热
(2)改变物质:若C项中试管中的物质是
Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl,反应开始后,液面如何变化
【针对训练】
1.下列反应中,生成物的总能量大于反应物的总能量,但不属于氧化还原反应的是(　　)
A.焦炭在高温下与水蒸气反应
B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C.NaOH溶液与H2SO4溶液混合
D.钠在氧气中燃烧
2.(2024·南通高一检测)氢气在氯气中燃烧为放热反应,下列说法正确的是(　　)
A.断开Cl—Cl键放出能量
B.形成H—Cl键吸收能量
C.燃烧都是放热反应
D.反应物的总能量小于生成物的总能量
【补偿训练】1.下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是(　　)
A.形成化学键的过程是放热过程
B.可逆反应进行的过程中没有能量变化
C.在常温下可以发生的反应一定是放热反应
D.化学反应中能量变化的大小与反应物的质量大小无关
2.关于吸热反应的说法正确的是(　　)
A.凡需加热的反应一定是吸热反应
B.只有分解反应才是吸热反应
C.使用催化剂的反应是吸热反应
D.CO2与CaO化合是放热反应,则CaCO3分解是吸热反应
学习任务二:热化学方程式(选考要求)　重点探究
【教材认知】
1.表示反应中 或 热量的化学方程式,叫做热化学方程式。
2.热化学方程式的意义: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 变化。
[闪问]　热化学方程式H2(g)+O2(g)===H2O(g)　ΔH=-241.8 kJ·mol-1表示的意义是什么
3.书写热化学方程式的注意事项
(1)热化学方程式中要标明物质的状态,用 、 、 分别代表气态、液态、固态。
(2)用 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 。
(3)热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示 ,只表示 。因此,它可以用整数,还可以用简单分数表示。对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其ΔH 。
[小试身手]　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,写出反应的热化学方程式。
【思考讨论】
1.思考:(1)H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH1与2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH2中ΔH1、ΔH2相同吗 有什么关系
(2)已知2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
ΔH=-571.6 kJ·mol-1,则1 mol H2(g)完全燃烧生成H2O(l)释放的热量为多少
2.质疑:判断下列热化学方程式书写是否正确,若错误,请指明原因。
①2SO2+O22SO3　ΔH=-196.6 kJ·mol-1
___________________________________________________________________。
②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ
___________________________________________________________________。
【归纳总结】
1.书写热化学方程式的“三步骤”
2.理解热化学方程式的注意事项
(1)ΔH的符号和单位
若为放热反应,ΔH为“-”;若为吸热反应,ΔH为“+”(“+”常省略)。ΔH的单位一般为kJ·mol-1。
(2)物质的聚集状态
反应物和生成物的状态不同,反应热ΔH不同,因此,必须注明物质的聚集状态。气、液、固、溶液分别注g、l、s、aq。热化学方程式中,可以不标明反应条件、“↑”和“↓”等。
(3)反应条件
ΔH与测定条件(温度、压强等)有关,因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。若不注明,则指25 ℃和101 kPa。
(4)ΔH的数值与化学计量数
由于ΔH与反应已完成的各物质的物质的量有关,所以热化学方程式中的化学计量数与ΔH的值相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也加倍。例如:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1
CH4(g)+O2(g)===CO2(g)+H2O(l) ΔH=-445 kJ·mol-1
(5)可逆反应的ΔH含义
不论化学反应是否可逆,热化学方程式中的ΔH表示反应进行到底(完全转化)时的能量变化。例如:2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全转化为2 mol SO3(g)时放出的热量为92.4 kJ。
【典例引导】
【典例】已知在25 ℃,101 kPa下,57 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出2 758.80 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是(　　)
A.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-48.40 kJ·mol-1
B.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 517.6 kJ·mol-1
C.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=5 517.6 kJ·mol-1
D.C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-48.40 kJ·mol-1
[解题思维]　解答本题的思维流程如下:
提取关键点 (1)57 g C8H18(辛烷) (2)液态水 (3)放出2 758.80 kJ热量
转化知识点 (1)57 g C8H18为0.5 mol (2)准确书写生成物的状态 (3)判断ΔH的正负值及数值大小
排除障碍点 忽视各物质的聚集状态及反应热数值与化学计量数的对应情况
[借题发挥]
(1)改变状态:若57 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和气态水,放出的热量应大于还是小于2 758.80 kJ
(2)改变物质:已知在25 ℃,101 kPa下,16 g CH3OH燃烧生成二氧化碳和液态水时放出368 kJ热量,写出上述反应的热化学方程式。
【针对训练】
下列热化学方程式书写正确的是(　　)
A.C(s)+O2(g)===CO2(g)　 ΔH=-393.5 kJ
B.CH4+2O2===CO2+2H2O ΔH=-890.3 kJ·mol-1
C.H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=+285.8 kJ·mol-1
D.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-269.8 kJ·mol-1
【方法技巧】“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ΔH的“+”“-”符号是否正确;
四看反应热的单位是否为“kJ·mol-1”;
五看ΔH的数值与化学计量数是否对应。
【补偿训练】1.C(s)+O2(g)===CO(g)　ΔH=-126.4 kJ·mol-1,这个热化学方程式表示(　　)
A.1 g碳燃烧生成一氧化碳时放出126.4 kJ的热量
B.1 g碳燃烧生成一氧化碳时吸收126.4 kJ的热量
C.1 mol固体碳在氧气中燃烧生成一氧化碳气体时放出126.4 kJ的热量
D.12 g碳和氧气反应生成一氧化碳时放出126.4 kJ的热量
2.下列关于反应与能量的说法正确的是(　　)
A.Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)　ΔH=-216 kJ·mol-1,E(反应物)B.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH=+178.2 kJ·mol-1,E(反应物)C.HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)　ΔH=+92.3 kJ·mol-1,1 mol HCl在密闭容器中完全分解后放出92.3 kJ的能量
D.将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出19.3 kJ热量,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-38.6 kJ·mol-1
学情检测·素养达标　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2024·扬州高一检测)下列变化过程中一定不存在化学能转化为热能的是(　　)
A.谷物酿酒 B.木材燃烧 C.干冰升华 D.鞭炮燃放
2.下列诗句或谚语中包含吸热反应过程的是(　　)
A.野火烧不尽,春风吹又生
B.春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
C.千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲
D.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
3.(2024·江苏学业考试)甲醇重整反应的原理为CH3OH+H2OCO2+3H2,其能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该反应是一个吸收热量的过程
B.反应物的总能量小于生成物的总能量
C.由氢原子形成H—H键时放出能量
D.H—C键断裂时放出能量
4.(选考要求)汽车发动机工作时,会引发N2和O2反应生成NO,其能量变化如图所示。下列表示图中对应反应的热化学方程式书写正确的是(　　)
A.N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=812 kJ·mol-1
B.N2+O2===2NO　 ΔH=-812 kJ·mol-1
C.N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=-180 kJ·mol-1
D.N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=180 kJ·mol-1
5.某实验小组同学进行如下实验,以探究化学反应中的能量变化。
(1)实验①中温度降低,由此判断
Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵晶体的反应是__________________(填“吸热”或“放热”)反应,且反应物总能量__________________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物总能量。
(2)实验②,该小组同学在烧杯中加入盐酸,再放入用砂纸打磨过的铝条,该反应是_______________(填“吸热”或“放热”)反应,离子方程式为___,
能量变化可用如图中的____________(填“A”或“B”)表示。
【补偿训练】如图能正确表示 X+3Y===2Z(放热反应)能量变化的是(　　)

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