高中化学选修四 化学反应的焓变

第一单元化学反应中的热效应第1课时化学反应的焓变[学习目标定位] 1.熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质。

2.学会热化学方程式的书写与应用。

一化学反应的焓变1．阅读课本，完成下列问题：(1)化学反应过程中既有物质变化，又有能量变化。

(2)依据化学反应中的热效应，可将化学反应分为两类：放热反应和吸热反应。

下列图中，图1表示放热反应，图2表示吸热反应。

(3)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)反应的能量变化如图所示：由图可知：1 mol N2分子中的化学键断裂吸收的能量是946_kJ；1 mol O2分子中的化学键断裂吸收的能量是498_kJ；2 mol NO分子中的化学键形成释放的能量是1264_kJ；则N2(g)＋O2(g)===2NO(g)的反应吸收的热量为180_kJ。

2．反应热、焓变的概念(1)反应热是化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量。

(2)在恒温、恒压条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变(即：化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差)。

符号是ΔH，单位是kJ·mol－1。

3．ΔH的正、负和吸热、放热反应的关系(1)放热反应是反应完成时，反应物的总能量大于生成物的总能量的反应。

由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低，故ΔH<0(填“<”或“>”，下同)。

(2)吸热反应是反应完成时，反应物的总能量小于生成物的总能量的反应。

由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高，故ΔH>0。

4．有下列反应：①氧化钙与水反应②碳酸氢钠受热分解③硫酸与氢氧化钠溶液混合④燃烧煤炭取暖⑤钠与水反应⑥胆矾受热失去结晶水，其中为吸热反应的是②⑥，放热反应的是①③④⑤。

归纳总结1．反应热与焓变的关系2．焓变与物质化学键断裂与形成的关系ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。

3．焓变与反应物、生成物能量的关系ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。

1．已知反应X＋Y===M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是()A ．X 的能量一定高于MB ．Y 的能量一定高于NC ．X 和Y 的总能量一定高于M 和N 的总能量D ．因为是放热反应，故不必加热就可以发生 答案 C解析 一个化学反应是放热还是吸热，决定于所有反应物的总能量之和与所有生成物的总能量之和的相对大小，前者大的为放热反应，后者大的为吸热反应。

所以，放热反应中每种反应物的能量不一定比每种生成物的能量都高。

放热反应也往往需要加热才能进行，如炭的燃烧；吸热反应不一定都需要加热，如Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 的反应是吸热反应，不用加热就能发生。

2．化学反应A 2(g)＋B 2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。

下列有关叙述正确的是( )A ．每生成2 mol AB(g)吸收b kJ 热量B ．反应热ΔH ＝(a －b ) kJ·mol －1C ．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 键和1 mol B —B 键，放出a kJ 能量 答案 B解析 根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成2 mol AB(g)吸收(a －b ) kJ 热量，A 项错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热ΔH ＝(a －b ) kJ·mol －1，B 项正确；化学键断裂吸收能量，D 项错误。

二 热化学方程式1．氢气与碘蒸气化合反应的能量(或热量)变化，可用下式表示：H 2(g)＋I 2(g)=====200 ℃101 kPa 2HI(g) ΔH ＝－14.9 kJ·mol －1，它与化学方程式H 2＋I 2△2HI 相比较而言，其特点为(1)指明了反应时的温度和压强：若在25 ℃、101 kPa 时进行的反应，可不注明。

(2)用括号注明了各物质反应时的状态：s(固体)、l(液体)、g(气体)或aq(溶液)。

(3)在方程式的右边注明了ΔH 的数值、正负号(正号常省略)及单位。

2．热化学方程式的概念及意义(1)热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

(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，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。

如：H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1，表示的意义是在25 ℃、101 kPa 下，1_mol_H 2(g)与0.5_mol_O 2(g)反应生成1_mol_H 2O(l)时，放出的热量是285.8_kJ 。

3．热化学方程式的书写方法及要求(1)遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。

(2)在右端注明热量的变化：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 数值与正反应的数值相等、符号相反。

4．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

(1)1 mol N 2(g)与适量H 2(g)完全反应，生成NH 3(g)，放出92.2 kJ 热量。

(2)24 g C(石墨)与足量的H 2O(g)完全反应，生成CO(g)和H 2(g)，吸收262.6 kJ 的热量。

答案 (1)N 2(g)＋3H 2(g)===2NH 3(g) ΔH ＝－92.2 kJ·mol －1(2)2 C(石墨，s)＋2H 2O(g)===2CO(g)＋2H 2(g) ΔH ＝262.6 kJ·mol －1归纳总结热化学方程式与普通化学方程式的区别3．工业生产水煤气的反应为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＝131.4 kJ·mol－1。

下列判断正确的是()A．水煤气反应中，生成1 mol H2(g)吸收131.4 kJ热量B．CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)ΔH＝131.4 kJ·mol－1C．水煤气反应中生成1体积CO(g)吸收131.4 kJ热量D．反应物能量总和大于生成物能量总和答案 A解析A项，根据热化学方程式分析，生成1摩尔氢气，吸收131.4 kJ的热量，正确；B项，方程式中反应物和生成物互换，反应热为－131.4 kJ·mol－1，错误；C项，生成1体积一氧化碳气体，不一定吸收131.4 kJ的热量，错误；D项，反应为吸热反应，反应物的能量小于生成物的能量，错误。

4．H2(g)与Cl2反应生成HCl(g)过程中的能量变化如下图所示：写出该反应的热化学方程式____________________________________________________。

答案H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－183 kJ·mol－11．CO(g)与H2O(g)反应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)具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量C．该反应不需要加热就能进行D．1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量答案 B解析由能量变化可知，生成物的总能量比反应物的总能量低，该反应为放热反应，但并不是不需要加热；当1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量。

2．下列对H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH(298 K)＝－184.6 kJ·mol－1的叙述正确的是() A．1分子H2和Cl2反应，放出热量184.6 kJB．1 mol H2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)，放出的热量为184.6 kJC．在101 kPa、25 ℃的条件下，1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)放出的热量为184.6 kJD．在101 kPa、25 ℃的条件下，1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)吸收的热量为184.6 kJ答案 C解析反应方程式中ΔH的值与具体化学反应相对应，在反应中各物质前的化学计量数不再表示粒子数目，只表示物质的“物质的量”，所以A错；在描述反应时应说明外界条件，而B中没有温度和压强；ΔH＜0时，反应放热而非吸热，D错误。

3．依据实验数据，写出下列反应的热化学方程式。

(1)1 mol C2H4(g)与适量O2(g)完全反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 411 kJ的热量。

________________________________________________________________________(2)1 mol C 2H 5OH(l)与适量O 2(g)完全反应，生成CO 2(g)和H 2O(l)，放出1 366.8 kJ 的热量。

________________________________________________________________________ (3)2 mol Al(s)与适量O 2(g)完全发生反应，生成Al 2O 3(s)，放出1 669.8 kJ 的热量。

________________________________________________________________________ (4)18 g 葡萄糖与适量O 2(g)完全反应，生成CO 2(g)和H 2O(l)，放出280.4 kJ 的热量。

________________________________________________________________________ (5)2.3 g 某液态有机物和一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成2.7 g 水和2.24 L CO 2(标准状况)并放出68.35 kJ 的热量。

________________________________________________________________________ 答案 (1)C 2H 4(g)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－1 411 kJ·mol －1(2)C 2H 5OH(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l) ΔH ＝－1 366.8 kJ·mol －1(3)2Al(s)＋32O 2(g)===Al 2O 3(s)ΔH ＝－1 669.8 kJ·mol －1(4)C 6H 12O 6(s)＋6O 2(g)===6H 2O(l)＋6CO 2(g) ΔH ＝－2 804 kJ·mol －1(5)C 2H 6O(l)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l) ΔH ＝－1 367 kJ·mol －14．已知下列化学键的键能： 化学键 键能(kJ·mol －1)H —H 436 N —H 391 N ≡N 946(1)通过计算判断合成氨反应是放热还是吸热？(2)计算：1 mol N 2完全反应生成NH 3的反应热为________，1 mol H 2完全反应生成NH 3的反应热为________。