高二化学新人教版选修4第1章 第1节 第1课时焓变反应热 学案.docx

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高二化学新人教版选修4第1章第1节第1课时焓变反应热学案

第一节　化学反应与能量的变化

第1课时　焓变　反应热

　1.了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。

　2.认识化学反应过程中物质和能量的变化。

3．了解反应热和焓变的涵义。

　4.知道反应热与反应物、生成物总能量的关系。

知识点一　焓变　反应热

阅读教材P2～P3，思考并填空。

1．焓变与反应热

（1）焓变

①焓（H）：

与内能有关的物理量。

②焓变（ΔH）：

生成物与反应物的焓值差，决定了某一化学反应是吸热反应还是放热反应。

（2）反应热

①概念：

化学反应过程中所放出或吸收的能量。

②与焓变的关系：

恒压条件下的反应热等于焓变，单位常用kJ/mol（或kJ·mol－1）。

2．化学反应中能量变化的原因

（1）微观角度

①化学反应的本质

吸收能量Q1

↑

反应物

生成物

↓

放出能量Q2

②化学键变化与反应热的关系

若Q1＞Q2，反应吸收能量，ΔH＞0，为吸热反应；

若Q1＜Q2，反应放出能量，ΔH＜0，为放热反应。

（2）宏观角度

从物质内能上分析，如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时放出能量，这就是放热反应。

反之，则为吸热反应。

如图所示：

1．判断正误

（1）所有的化学反应都伴有能量的变化，伴有能量变化的一定是化学反应。

（　　）

（2）反应热是指1mol物质参加反应时的能量变化。

（　　）

（3）加热条件下发生的反应均为吸热反应。

（　　）

（4）在一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为“－”。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√

2．下列过程一定释放出能量的是（　　）

A．化合反应B．分解反应

C．分子拆分成原子D．原子构成分子

解析：

选D。

化合反应大多释放能量，但也有少数吸收能量，如C＋CO2

2CO。

原子构成分子，有新化学键形成，一定释放能量。

理解反应热和焓变时的注意事项

（1）通常条件下，反应热就是焓变。

（2）任何化学反应都有反应热，即都有焓变（ΔH≠0）。

（3）ΔH的大小与反应条件无关。

（4）物质越稳定，则自身具有的能量越低。

　已知化学反应A2（g）＋B2（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bkJ热量

B．该反应热ΔH＝＋（a－b）kJ/mol

C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D．断裂1molA—A键和1molB—B键，放出akJ热量

[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

　根据下图提供的信息，下列所得结论不正确的是（　　）

A．该反应是吸热反应

B．该反应一定有其他能量转化为化学能

C．反应物比生成物稳定

D．因为生成物的总能量高于反应物的总能量，所以该反应不需要加热

解析：

选D。

A项，因生成物总能量大于反应物总能量，故该反应为吸热反应，正确。

B项，因能量守恒，必有其他形式的能量转化为化学能，正确。

C项，因能量高的物质不稳定，能量低的物质稳定，而反应物的能量比生成物的能量低，所以反应物比生成物稳定，正确。

D项，反应物和生成物总能量的相对高低与反应是否需要加热无关，错误。

（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。

吸热反应和放热反应的判断

1．已知H2（g）＋

O2（g）===H2O（g），反应过程中的能量变化如图所示。

（1）a、b、c分别代表的意思是_______________________、

______________________、________________________。

（2）该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应，ΔH________0（填“<”或“>”）。

解析：

（1）a代表旧键断裂所吸收的能量，b代表新键形成所放出的能量，c则代表断键吸收的能量与成键释放的能量之差。

（2）由图可知该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0。

答案：

（1）旧键断裂吸收的能量　新键形成放出的能量　反应热

（2）放热　<

2．下列图示变化为吸热反应的是（　　）

解析：

选A。

A项中的图像表示生成物的能量比反应物的能量高，故为吸热反应；B项中的图像表示反应物的能量比生成物的能量高，故为放热反应；C项中浓硫酸溶于水放热，不是化学变化；D项中锌与盐酸反应是放热反应。

常见的放热反应和吸热反应

（1）常见的放热反应

①绝大多数化合反应，如CaO＋H2O===Ca（OH）2。

②所有的燃烧反应，如CH4＋2O2

CO2＋2H2O。

③酸碱中和反应，如NaOH＋HCl===NaCl＋H2O。

④活泼金属与酸或水的反应，如2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

⑤部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或CO2的反应、氨的催化氧化等。

（2）常见的吸热反应

①绝大多数分解反应，如CaCO3

CaO＋CO2↑。

②铵盐与碱的反应，如2NH4Cl（s）＋Ba（OH）2·8H2O（s）===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。

③以C、CO和H2为还原剂的氧化还原反应，如C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g）。

焓变与物质能量的关系

3．由图分析，下列说法正确的是（　　）

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　ΔH＜0

C．A具有的焓高于B和C具有焓的总和

D．A→B＋C　ΔH＞0，B＋C→A　ΔH＜0

解析：

选D。

由图可看出，B＋C的焓高于A的焓，则反应B＋C→A一定是放热反应，ΔH＜0；反之，A→B＋C的反应一定是吸热反应，ΔH>0。

根据能量守恒定律，两反应吸收或放出的能量一定相等。

4．（2016·启东月考）研究表明，化学反应中能量变化的本质是化学键的形成和断裂过程中会释放和吸收能量。

下图表示反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）的能量变化，下列有关说法中错误的是（　　）

A．图中的①是指吸收能量，②是指放出能量

B．图示说明反应2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）是一个吸热反应

C．图示说明化学键的形成与断裂是化学反应中发生能量变化的根本原因

D．③中a为484

解析：

选B。

A项，断键吸收能量，成键释放能量，正确；B项，由图可知反应物的总能量高于生成物的总能量，应为放热反应，错误；C项正确；D项，a＝1852－1368＝484，正确。

知识点二　利用键能计算反应热（ΔH）

阅读教材P2，思考并填空。

1．

（1）键能：

拆开（或形成）1_mol化学键吸收（或放出）的能量，单位：

kJ/mol（或kJ·mol－1）。

（2）ΔH与化学键键能的关系：

ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。

2．ΔH与物质能量的关系：

ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。

判断正误

（1）拆开化学键吸收能量，形成化学键放出能量。

（　　）

（2）低能量物质变成高能量物质时放出能量。

（　　）

（3）物质能量越高越稳定。

（　　）

（4）物质所含化学键键能越大越稳定。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√

利用键能计算反应热时的注意事项

（1）利用键能求反应热时应先写出参加反应的各物质的结构式，如NH3写成HNHH，1molNH3中有3molN—H键，然后根据各物质的物质的量计算其键能。

（2）含有双键或三键的，如CC、CC，应用CC或CC的键能，不能用C—C键的键能乘以2或3来计算。

　SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键。

已知：

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

则S（s）＋3F2（g）===SF6（g）的反应热ΔH为（　　）

A．－1780kJ/molB．－1220kJ/mol

C．－450kJ/molD．＋430kJ/mol

[解析]　化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，旧键的断裂吸收能量，新键的生成放出能量，两个能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能量为280kJ/mol＋160kJ/mol×3＝760kJ/mol，新键生成放出的能量为330kJ/mol×6＝1980kJ/mol，反应放出（1980－760）kJ/mol＝1220kJ/mol的能量，ΔH＝－1220kJ/mol。

[答案]　B

（1）反应：

SF6（g）===S（s）＋3F2（g）的反应热是多少？

（2）若生成0.5molSF6（g）时，放出的热量为多少？

答案：

（1）＋1220kJ/mol　

（2）610kJ

（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）利用键能计算反应热时，要准确判断化学键断裂或生成的数量。

根据键能求算反应热

1．（2016·洛阳统考）氢气和氟气在黑暗处混合即可发生爆炸而释放出大量的热量。

在反应过程中，断裂1molH2中的化学键消耗的能量为Q1kJ，断裂1molF2中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1molHF中的化学键释放的能量为Q3kJ。

下列关系式中正确的是（　　）

A．Q1＋Q2<2Q3B．Q1＋Q2>2Q3

C．Q1＋Q2>Q3D．Q1＋Q2

解析：

选A。

由反应热与键能的关系可知H2（g）＋F2（g）===2HF（g）的ΔH＝（Q1＋Q2－2Q3）kJ/mol，又因为该反应可放出大量的热，即ΔH<0，故Q1＋Q2<2Q3，A正确。

2．已知：

试计算N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）的ΔH是多少？

化学键

H—H

N≡N

N—H

拆开该键吸收能量（kJ/mol）

436

946

391

解析：

断裂化学键需要吸收的能量为436kJ/mol×3＋946kJ/mol＝2254kJ/mol，生成新键放出的能量为391kJ/mol×6＝2346kJ/mol，故反应放出的热量为2346kJ/mol－2254kJ/mol＝92kJ/mol，即ΔH＝－92kJ/mol。

答案：

ΔH＝－92kJ/mol

根据反应热计算某些物质的化学键键能

3．已知H2（g）＋Br2（g）===2HBr（g）　ΔH＝－102kJ/mol，其他相关数据如下表：

H2（g）

Br2（g）

HBr（g）

1mol分子中的化学键断

裂时需要吸收的能量/kJ

436

a

369

则表中a为________。

解析：

由反应热与键能的关系可知：

ΔH＝[（436＋a）－2×369]kJ/mol＝－102kJ/mol，