人教版高中化学选修4课堂学案第一章第一节第1课时焓变 反应热

第1课时焓变反应热[目标导航]1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

2.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。

3.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。

一、化学反应的实质与特征1．实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。

2．特征：既有物质变化，又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。

二、焓变反应热1．焓与焓变2．反应热一定温度下，化学反应所释放或吸收的热量称为反应热。

研究证明，化学反应在恒压条件下的反应热与焓变相同。

(1)反应热的单位和焓变一样，为kJ/mol或kJ·mol－1；(2)反应热描述的是化学反应前后的热量变化；(3)任何化学反应都有反应热。

3．反应热和焓变的关系4.常见的放热反应和吸热反应 (1)常见的放热反应有：①活泼金属与H 2O 或酸的反应，如 2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑； ②酸碱中和反应，如2KOH ＋H 2SO 4===K 2SO 4＋2H 2O ； ③燃烧反应，如2CO ＋O 2=====点燃2CO 2； ④多数化合反应，如 Na 2O ＋H 2O===2NaOH ， CaO ＋H 2O===Ca(OH)2；⑤铝热反应，如2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe 。

(2)常见的吸热反应有：①多数分解反应，如CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑；②2NH 4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H 2O(s)===BaCl 2＋2NH 3↑＋10H 2O ； ③C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2； ④CO 2＋C=====高温2CO 。

【合作探究】1．化学反应放热还是吸热是否与反应条件有关？ 答案反应吸热还是放热与是否加热等条件无直接关系。

2．任何物质都具有一定的能量，怎样从物质所具有的总能量上理解放热反应和吸热反应？ 答案如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，有一部分能量就会以热能的形式释放出来，表现为放热反应；若反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，就会从环境吸收一部分能量，表现为吸热反应。

三、热化学方程式1．概念表示参加反应的物质的量与反应热的关系的化学方程式。

2．意义热化学方程式既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．热化学方程式与普通化学方程式的区别【合作探究】1．H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l)ΔH ＝－285.5kJ·mol －1，表示的意义是什么？答案表示在25℃，101kPa 时，1molH 2与12molO 2完全反应生成液态水时放出的热量为285.5kJ 。

2．ΔH 的单位中mol －1的含义是什么？答案反应焓变单位中的mol －1表明参加反应的各物质的量与化学方程式中各物质的化学式的化学计量数相同。

例如：H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l)ΔH (298K)＝－285.8kJ·mol －1，表示298K 时，1molH 2(g)与0.5molO 2(g)反应生成1molH 2O(l)，放热285.8kJ 。

一、焓变、反应热的产生原因【例1】由下图分析，有关叙述正确的是()A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等B．A→B＋C是放热反应C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和D．A→B＋C是吸热反应，则B＋C→A必然是放热反应解析本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，B＋C的能量高于A的能量，则反应B＋C→A一定是放热反应；反之A→B＋C则是吸热反应。

根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。

答案D【归纳总结】焓变与反应物、生成物能量的关系一个化学反应是吸收能量还是放出能量，由反应物的总能量(∑E反)与生成物的总能量(∑E生)的相对大小来决定。

若∑E反＞∑E生，则会放出能量；若∑E反＜∑E生，则需要吸收能量，如下图所示。

变式训练1反应A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()答案D解析根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。

化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。

反应①的ΔH>0，为吸热反应，故可排除A项和C项；反应②的ΔH<0，为放热反应，B项错误，故选D。

【例2】已知H—H键键能为436kJ·mol－1，H—N键键能为391kJ·mol－1，根据化学方程式：N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3ΔH＝－92.4kJ·mol－1，则N≡N键键能是()A．431kJ·mol－1B．945.6kJ·mol－1C．649kJ·mol－1D．869kJ·mol－1解析ΔH＝反应物键能总和－生成物的键能总和。

所以－92.4kJ·mol－1＝E(N≡N)＋3×436kJ·mol－1－2×391kJ·mol－1×3。

E(N≡N)＝945.6kJ·mol－1。

答案B【规律总结】反应热与键能的关系(1)化学键的断裂要吸收能量，形成新化学键要释放能量，若反应物断键所吸收的总能量大于生成物成键所释放的总能量，则为吸热反应，反之则为放热反应。

即E总(断键)＞E总(成键)，为吸热反应；E总(断键)＜E总(成键)，为放热反应。

ΔH＝E总(断键)－E总(成键)。

(2)以H2与Cl2反应生成HCl为例来说明：上面分析过程可归纳如下表变式训练2(2016·石家庄二中)通常人们把拆开1mol 某化学键时吸收的能量看成该化学键的键能。

键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH )，化学反应的ΔH 等于反应中断裂旧化学键吸收的能量与反应中形成新化学键释放的能量的差。

一些化学键的键能数据如表所示：根据键能数据估算反应CH 4(g)＋4F 2(g)===CF 4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH 为() A ．－1940kJ·mol －1B ．1940kJ·mol －1 C ．－485kJ·mol －1D. 485kJ·mol －1 答案A解析化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差，根据键能数据可知，所求反应的反应热ΔH ＝414kJ·mol －1×4＋155kJ·mol －1×4－489kJ·mol －1×4－565kJ·mol －1×4＝－1940kJ·mol －1。

二、热化学方程式的书写及判断 (一)热化学方程式的书写【例3】写出下列反应的热化学方程式：(1)1molC 2H 5OH(l)完全燃烧生成CO 2(g)和H 2O(l)，放出1366.8kJ 热量：_______________________________________________________________________________________。

(2)1molC(石墨)与适量H 2O(g)反应生成CO(g)和H 2(g)，吸收131.3kJ 热量：_____________________________________________________________________________。

(3)1.7gNH 3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67kJ 的热量：_______________________________________________________________________________________。

解析已知反应物的物质的量及放出或吸收的热量，要写出热化学方程式，关键是要确定与方程式中的化学计量数相对应的ΔH 。

(1)C 2H 5OH 燃烧的化学方程式为C 2H 5OH ＋3O 2――→点燃2CO 2＋3H 2O ，那么，相应的热化学方程式为C 2H 5OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l)ΔH ＝－1366.8kJ·mol －1。

(2)1molC(石墨)完全反应吸收131.3kJ 热量，则相应的热化学方程式为C(石墨，s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g)ΔH ＝＋131.3kJ·mol －1。

(3)1.7gNH 3的物质的量为0.1mol ，则4molNH 3发生反应放出的热量为22.67kJ ×40＝ 906.8kJ ，1molNH 3完全反应放出的热量为226.7kJ 。

那么相应的热化学方程式为4NH 3(g)＋5O 2(g)===4NO(g)＋6H 2O(g)ΔH ＝－906.8kJ·mol －1或NH 3(g)＋54O 2(g)===NO(g)＋32H 2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol －1。

答案(1)C 2H 5OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l)ΔH ＝－1366.8kJ·mol －1 (2)C(石墨，s)＋H 2O(g)===CO(g)＋H 2(g) ΔH ＝＋131.3kJ·mol －1(3)NH 3(g)＋54O 2(g)===NO(g)＋32H 2O(g)ΔH ＝－226.7kJ·mol －1【方法总结】热化学方程式的书写方法要求(1)遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。

(2)在方程式右端注明能量的变化：吸热反应，ΔH >0；放热反应，ΔH <0。

(3)要注明反应物和生成物的聚集状态。

(4)化学计量数只表示物质的“物质的量”，因此可以是整数，也可以是分数。

(5)化学计量数改变，ΔH 要相应改变；逆反应的ΔH 数值与正反应的相等、符号相反。

变式训练3根据要求，写出下列反应的热化学方程式：(1)1molC 2H 4(g)与适量O 2(g)反应，生成CO 2(g)和H 2O(l)，放出1411kJ 的热量。

________________________________________________________________________。

(2)1molAl(s)与适量O 2(g)发生反应，生成Al 2O 3(s)，放出834.9kJ 的热量。