1.1 第一课时 选修4

用心 爱心 专心 1 第一章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量的变化第1课时 焓变 反应热

[学习目标] 1.记住焓变的含义，能判断反应是放热还是吸热。2.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.能从微观角度，运用化学键的知识，解释化学反应过程中能量变化的原因。 [重点·难点] 重点：焓变、反应热的概念。难点：从化学键角度认识化学反应能量变化的原因。

1．焓变 (1)焓变 ①概念：焓(H)是与内能有关的物理量。在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓值差即焓变(ΔH)决定。 ②常用单位：kJ·mol－1(或kJ/mol)。 (2)焓变与反应热的关系 恒压条件下，反应的热效应等于焓变。因此，我们常用ΔH表示反应热。 2．1 mol H2分子中的化学键断裂吸收436 kJ的能量，1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收243 kJ的能量，2 mol HCl分子中的化学键形成释放862 kJ的能量，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183_kJ·mol－1。 3．ΔH的正、负和吸热、放热反应的关系 (1)放热反应：反应完成时，生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反应。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“>”)，即ΔH为－(填“＋”或“－”)。 (2)吸热反应：反应完成时，生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的反应。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(填“<”或“>”)，即ΔH为＋(填“＋”或“－”)。 4．化学反应中能量变化如下图所示：

图1为放热反应，ΔH1<0；图2为吸热反应，ΔH2>0。 5．浓硫酸溶于水放出热量，是放热反应吗？ 答案 放热反应是放出热量的化学反应，而浓H2SO4溶于水是浓溶液的稀释过程，不是化学反应，故不属于放热反应。 6．下列反应属于放热反应的是( )

A．Al与稀盐酸反应 B．C＋CO2=====△2CO C．KClO3受热分解 D．NaOH溶于水 答案 A

一、放热反应与吸热反应的比较 用心 爱心 专心 2

放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成 原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量

与化学键 强弱的 关系 生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量

表示方法 ΔH<0 ΔH>0

图示

常见的 实例 ①大多数化合反应； ②中和反应； ③金属与酸反应如：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑ ΔH<0 ④燃烧反应 ⑤铝热反应 ①大多数分解反应；②Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵反应：Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O ΔH>0； ③以C、CO为还原剂的氧化还原反应

【典例1】 已知H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)反应过程中能量变化如图所示，问：a、b、c分别代表什么意义？该反应是放热反应还是吸热反应，ΔH大于零还是小于零？

解析 H2(g)和12O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g)―→2H(g)和12O2(g)―→O(g)过程中断开H—H键和O===O键吸收的能量，故a代表旧键断裂吸收的能量，b代表2H(g)＋O(g)结合成H2O(g)中化学键所放出的能量，c代表断键吸收的能量与成键释放的能量之差；由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，故该反应为放热反应，ΔH<0。 答案 a代表旧键断裂吸收的能量，b代表新键形成释放的能量，c代表反应热；该反应为放热反应，ΔH<0。 【变式训练1】 下列说法正确的是( ) A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

类 型 比 较 用心 爱心 专心 3 B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化 C．任何放热反应在常温下一定能发生 D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热 答案 D 解析 化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、转化为电能、转化为光能等。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能为放热反应。

【变式训练2】 由右图分析，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 答案 D 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。 二、ΔH的计算方法 从不同角度解释反应热，其计算方式也不同，ΔH可表示为： (1)ΔH＝反应物中化学键断裂吸收的能量之和－生成物中化学键形成放出的能量之和。 (2)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量。 【典例2】 已知：①1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量 ②1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量 ③由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子时释放431 kJ的能量 下列叙述正确的是( ) A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) B．氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的ΔH＝＋183 kJ·mol－1 C．氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183 kJ·mol－1 D．氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183 kJ·mol－1 解析 因为ΔH＝反应物中化学键断裂吸收的能量之和－生成物中化学键形成释放的能量之和。根据反应方程式：H2＋Cl2===2HCl可知，该反应的ΔH＝(436＋243－431×2)kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，故C正确。 答案 C 【变式训练3】 石墨和金刚石都是碳元素的单质，石墨在一定条件下可转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化成金刚石时，要吸收E kJ的能量，下列说法正确的是( ) ①石墨不如金刚石稳定 ②金刚石不如石墨稳定 ③等质量的石墨与金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多 ④等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多 A．①④ B．②③ C．②④ D．①③ 答案 B 【变式训练4】 白磷与氧可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为： P－P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P===O c kJ·mol－1、O===O d kJ·mol－1。 用心 爱心 专心 4

根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是( ) A．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1 C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1 D．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1 解析 因为ΔH等于反应物化学键断裂吸收的能量总和减去生成物化学键形成释放的能量总和，即ΔH＝E反应物－E生成物，根据反应方程式P4＋5O2===P4O10和模型图分析可知，该反应的反应热ΔH＝(6a＋5d＋4c－12b)kJ·mol－1，A正确。 答案 A

1．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) A．铝片和稀盐酸反应 B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 C．灼热的碳与二氧化碳的反应 D．甲烷在氧气中的燃烧 答案 C 解析 注意知识的积累，记住常见的吸热反应。B、C属于吸热反应，再从化合价变化角度来分析，知答案为C。 2．已知氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ，破坏1 mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ，形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ，下列关系式正确的是( ) A．Q1＋Q2>Q3 B．Q1＋Q2>2Q3 C．Q1＋Q2答案 D 解析 燃烧为放热反应，即生成物的键能之和大于反应物的键能之和。 3．下列反应中，生成物的总能量大于反应物的总能量的是( ) A．氢气在氧气中燃烧 B．铁丝在氧气中燃烧 C．硫在氧气中燃烧 D．焦炭在高温下与水蒸气反应 答案 D 解析 A、B、C三项均为放热反应，说明它们的反应物的总能量大于生成物的总能量，多余的能量以热能的形式放出；而D项为吸热反应，正好相反，故D项正确。 4．下列变化一定为放热的化学反应的是( ) A．H2O(g)===H2O(l)放出44 kJ热量 B．ΔH>0的化学反应 C．形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应 D．能量变化如图所示的化学反应