高中化学人教版选修四1.1 焓变 反应热

第一节化学反应与能量的变化第一课时焓变反应热1．反应热“三要素”：(1)符号：ΔH；(2)单位：“kJ/mol”；(3)正、负号：ΔH<0为放热反应，ΔH>0为吸热反应。

2．反应热计算“两公式”：(1)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量；(2)ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。

[自学教材·填要点]1．反应热(1)定义：化学反应在一定条件下反应时所释放或吸收的热量。

(2)特殊值——焓变：焓变是生成物与反应物的焓值差，符号“ΔH”，常用单位“kJ/mol”，恒定条件下的反应热等于焓变。

2．ΔH与吸热反应、放热反应的关系(2)实例：1 mol H2与0.5 mol O2完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量，则该反应的焓变ΔH＝－285.8_kJ/mol。

[师生互动·解疑难](1)等压条件下的反应热在不做其他功的情况下，化学反应的焓变等于化学反应的反应热。

(2)当生成物的总焓大于反应物的总焓[即H(生成物)>H(反应物)]时，ΔH>0，反应为吸热反应。

(3)当H(生成物)<H(反应物)时，ΔH<0，反应为放热反应。

1．对于放热反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)，下列说法正确的是()A．反应产物H2O所具有的总焓高于反应物H2和O2所具有的总焓B．反应物H2和O2所具有的总焓高于反应产物H2O所具有的总焓C．反应物H2和O2所具有的总焓等于反应产物H2O所具有的总焓D．反应物H2和O2比反应产物H2O稳定解析：反应物总焓高于生成物总焓的反应是放热反应，反应物总焓低于生成物总焓的反应是吸热反应。

焓值越低，物质越稳定。

答案：B[自学教材·填要点]1．化学反应的本质化学反应是旧键断裂，新键生成的过程，两者吸收和释放能量的差异表现为反应中的能量变化。

2．焓变与键能的关系化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因若E1>E2，则化学反应吸收能量，ΔH>0；若E1<E2，则化学反应放出能量，ΔH<0。

实例说明：[以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例]化学反应过程中的能量变化可用下图表示：其中：E1′表示活化能，E1′与E2′的差值表示反应热，上述反应过程表示该反应为放热反应。

[师生互动·解疑难](1)断裂化学键需要吸收能量(E1)，形成化学键能够放出能量(E2)，判断化学反应是放出还是吸收热量，关键是看E1和E2的相对大小，其中E1与E2的差值即为反应热。

(2)键能是两原子间形成1 mol新键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量，如H—H键的键能为436 kJ/mol。

(3)当反应物总能量大于生成物总能量，反应放热。

当反应物总能量小于生成物总能量，反应吸热。

2．已知：试计算N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)的ΔH是多少？解析：断裂化学键需要吸收的能量为：436×3＋946＝2254 kJ，生成新键放出的能量为：391×6＝2346 kJ，故反应放出的热量为：2346 kJ－2254 kJ＝92 kJ，即ΔH＝－92 kJ/mol。

答案：ΔH＝－92 kJ/mol[自学教材·填要点][师生互动·解疑难](1)物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化，如水蒸气变成液态水放热，但该变化为物理变化。

(2)化学反应的能量变化主要表现为热量变化，但并不完全是热量变化，还有光能、电能等。

(3)反应条件与该反应的能量变化之间没有必然联系，因此，不能根据反应条件判断一个反应是放热反应还是吸热反应，有些放热反应需加热才能进行，如碳的燃烧；有些吸热反应常温下即可进行，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。

3．在日常生活和学习中，我们经常接触到下列反应：①化石燃料燃烧②强酸、强碱的中和反应③用C和H2O在高温下制水煤气④活泼金属和盐酸反应制氢气⑤氢氧化钡晶体和氯化铵晶体研磨放出氨气⑥煅烧石灰石其中属于放热反应的有________________；属于吸热反应的有________________。

解析：常见的放热反应有燃料的燃烧，酸碱中和反应，活泼金属与酸的反应和多数的化合反应；常见的吸热反应有多数的分解反应，C与H2O(g)高温下的还原反应，Ba(OH)2·8H2O 与NH4Cl的反应等。

答案：①②④③⑤⑥主题1：需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？常温下就能进行的反应一定是放热反应吗？[例1] (2012·大连模拟)已知化学反应A 2(g)＋B 2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是( )A ．每生成2分子AB 吸收b kJ 热量 B ．该反应热ΔH ＝＋(a －b ) kJ/molC ．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D ．断裂1 mol A —A 和1 mol B —B 键，放出a kJ 能量[解析] 观察题给图像可以得到，上述反应的反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH ＝＋(a －b ) kJ/mol 。

化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。

[答案] B(1)放热反应是体系反应后放出能量而使体系的能量降低，ΔH <0；物质的稳定性增强。

如A ―→B ΔH <0，则稳定性B>A 。

(2)吸热反应是反应通过加热、光照等外界条件吸收能量而使体系的能量升高，ΔH >0；物质的稳定性减弱。

如A ―→B ΔH >0，则稳定性A>B 。

图中若2 mol AB (g )的能量 A 2(g )＋1 mol B 2(g )的能量 你能确定该反应是放热反 应还是吸热反应吗？ 提示：若2 mol AB (g )的能量低 于1 mol A 2(g )＋1 mol B 2(g )的能量即生成物的能量低于反应物的能量，则该反应为放热反应。

[例2] (2011·郑州高二质检)下列化学反应属于吸热反应的是( ) A ．盐酸与烧碱溶液的反应 B ．Al 与稀盐酸的反应 C ．C ＋CO 2=====高温2CO D ．葡萄糖在人体内氧化分解[解析] 酸碱中和反应，活泼金属与酸的反应均属于放热反应；葡萄糖在人体内氧化分解，为人的生命活动提供能量，也属于放热反应；C 与CO 2反应需持续加热，属于吸热反应。

[答案] C放热反应、吸热反应判断的依据与误区(1)吸热反应、放热反应判断的“两大依据”： 理论依据：反应物与生成物总能量的相对大小；计算依据：断裂化学键吸收总能量与形成化学键放出总能量的相对大小。

(2)吸热反应、放热反应判断的“两大误区”：误区一：与反应条件有关；误区二：只要吸热就是吸热反应，只要放热就是放热反应；如水蒸气液化放出热量，但该过程不是放热反应。

1．(2012·西安高二检测)下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是()A．铝片与稀盐酸的反应B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应C．灼热的炭与CO2的反应D．甲烷在氧气中的燃烧反应解析：A、D为放热反应，B为吸热反应但不属于氧化还原反应。

答案：C[例3](2011·重庆高考)SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。

已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。

则S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热ΔH为()A．－1780 kJ/mol B．－1220 kJ/molC．－450 kJ/mol D．＋430 kJ/mol[解析]化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，旧键的断裂吸收热量，新键的生成放出热量，两个热量变化的总体效应即为反应的热效应。

S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应过程中旧键断裂吸收的热量为280 kJ＋160 kJ×3＝760 kJ，新键生成放出的热量为330 kJ×6＝1980 kJ，反应放出1220 kJ的热量，ΔH＝－1220 kJ/mol。

[答案] B(1)依据键能计算反应热：ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能(2)依据物质能量计算反应热：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量2．已知H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)ΔH＝－72 kJ/mol，其他相关数据如下表：则表中a为()A．404 B．260C．230 D．200解析：反应的ΔH＝(436＋a)－2×369＝－72(kJ/mol)，解得a＝230。

答案：C[随堂基础巩固]1．下列说法正确的是()A．反应热就是反应中放出的热量B．当反应放热时ΔH>0，反应吸热时ΔH<0C．一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为“－”D．一个化学反应中，生成物总键能大于反应物的总键能时，反应吸热，ΔH为“＋”解析：反应热也指反应中吸收的热量，A错；在反应中生成物比反应物所具有的总能量小，反应就放热，反之就吸热，C对；化学反应的实质是旧化学键的断裂，新化学键的形成，断键时吸收能量即反应物键能，成键时放热即生成物键能，后者大，则反应为放热反应，ΔH 为“—”，D错。

答案为C。

答案：C2．(2011·南京学业水平模拟)关于化学反应的说法错误的是()A．如图所示的反应为放热反应B．化学反应中有物质变化也有能量变化C．需要加热的化学反应不一定是吸热反应D．化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量解析：由图可知：反应物的总能量小于生成物的总能量。

故该反应为吸热反应。

答案：A3．(2012·漳州高二期中)下列过程中ΔH小于零的是()A．氯酸钾分解制氧气B．氯化铵加热制备氨气C．氢气还原氧化铜D．实验室制备氢气解析：ΔH<0意味着反应放热，实验室制备H2的反应是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，此反应为放热反应。

答案：D4．判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热。

( ) (2)伴有能量变化的物质变化一定都是化学变化。

( ) (3)需要加热才能进行的反应一定是吸热反应。

( )(4)在确定的化学反应体系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同。

( ) (5)物质具有的能量越高，物质的稳定性越强。

( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×5．(2011·江苏高考)高氯酸铵(NH 4ClO 4)是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取：NaClO 4(aq)＋NH 4Cl(aq)=====90℃NH 4ClO 4(aq)＋NaCl(aq)若 NH 4Cl 用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就能进行，其原因是________________________________________________________________________。