第一节化学反应与能量的变化.docx
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第一节化学反应与能量的变化
第一节化学反应与能量的变化1
【学习目标】
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同时存在着物质和能量的变化，而且能量的释放或吸收是以发生变化的物质为基础的，能量的多少取决于反应物和生成物的质量。
3．了解反应热和焓变的涵义。
4．认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。
【前置作业】
1、一个化学反应是吸热还是放热取决于___________________________________________________。
反应物的总能量_________________生成物的总能量，为吸热反应；反应物的总能量_________________生成物的总能量，为放热反应。
2、常见的吸热反应与放热反应有哪些？
3、化学反应的实质是什么？
【学习新知】
一、焓变反应热
1、概念
（1）定义：
焓（H）：
是 的物理量。
焓变：
生成物 即焓变（△H）。
与反应热的关系：
若反应是在恒压条件下进行的，此时反应的热效应（反应热） 焓变。
（2）符号：
用 表示。
（3）单位：
一般采用
（4）测量：
可用 直接测量。
（5）研究对象：
一定 下，在 容器中发生的反应所放出或吸收的热量。
2、化学反应中能量变化的本质原因：
是化学键的 与 。
（1）化学反应中能量变化的原因：
断开反应物中的化学键→能量；形成生成物中的化学键→
能量。
（2）反应热的表示:
①对于放热反应：
生成物分子形成时释放的总能量 反应物分子断裂时吸收的总能量，
反应中就要 能量。
由于反应后 热量（释放给环境），体系的能量 。
因此规定放热反应反应热：
△H<0（为“－”值）。
②对于吸热反应:
生成物分子形成时释放的总能量 反应物分子断裂时吸收的总能量,反应中就要 能量。
由于反应后 能量（能量来自环境），体系的能量 。
因此规定吸热反应的反应热：
△H>0（为“+”值）。
综上所述：
当ΔH为“__－_”或ΔH<0时，为 热反应；
当ΔH为“_+”或ΔH_>_0时，为 热反应。
（3）反应热的计算：
由于此反应中：
生成物分子形成时释放的总能量>反应物分子断裂时吸收的总能量，反应为_______反应；
所以：
此反应中放出能量== （放热反应）
（计算所得值与实验测得值184.6kJ很接近，一般用实验数据来表示反应热）
例如：
1molC与1mol水蒸气反应生成1molCO和1molH2，需要吸收131.5kJ的热量，
该反应的反应热为：
△H== kJ/mol。
例如：
实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出184.6kJ的热量（这是该反应的反应热）。
已知键能数据：
反应：
H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）
数据：
断开1molH2分子中的H—H键时需要吸收436kJ的能量；
断开1molCl2分子中的Cl—Cl键时需要吸收243kJ的能量；
形成1molHCl分子中的H—Cl键时要释放431kJ的能量。
如图1—1所示：
【图1—1】H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）反应的能量变化示意图
上述1molH2与1molCl2反应生成2molHCl的反应热为：
△H== kJ/mol。
用键能求算：
△H== ________________________________________________
3.化学反应中的能量变化与键能变化及反应热的关系：
放热反应
吸热反应
反应热
△H0或△H为“ ”
△H 0或△H为“ ”
能量变化
反应物的总能量 于生成物的总能量
反应物的总能量 于生成物的总能量
键能变化
生成物的总键能 于反应物的总键能
生成物总键能 于反应物总键能
△H计算
△H==生成物的总能量－反应物的总能量
△H==反应物的总键能－生成物的总键能
△H==－（生成物的总键能－反应物的总键能）
联系
键能越大，物质能量越， 越 ；
反之，键能越小，物质能量越 ， 越 。
化学反应中的能量变化图示
如下图
如下图
【图1—2】化学反应过程中的能量变化
第一节化学反应与能量的变化2
二、热化学方程式
1.定义：
能表示参加反应的物质的 和 的关系的化学方程式叫做热化学方程式。
【例1】在200℃、101kPa时，1molH2与碘蒸气作用生成HI的反应，表示为：
200℃
H2（g）＋I2（g） =====2HI（g）△H==－14.9kJ/mol
101kPa
2.表示意义：
不仅表明了化学反应中的 变化，也表明了化学反应中的 变化。
练习：
H2（g）+
O2（g）===H2O（l）；ΔH=－285．8kJ·mol－1,表示在℃,_Pa,molH2与
molO2完全反应生成态水时的热量是285．8kJ。
3.热化学方程式的书写：
（1）热化学方程式各物质前的化学计量数只表示不表示，因此，它可以是_数，也可以是数。
对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH。
（2）同一物质不同状态时物质所具有的总能量得高低
（H2O）气态（H2O）液态固态（H2O）
小结：
书写热化学方程式的注意事项
①只注明反应的温度和压强，不标注其他条件。
但中学所用的△H数据，一般都是在101KPa和25℃时的数据，因此可不特别注明。
②注明各物质的聚集状态（g、l、s）
③注明反应热：
△H写在标有反应物和生成物的状态的化学方程式的右边。
标明△H的数值、“+”或“-”及单位。
④系数单位是“”，而不是“”。
（对于同一反应，当化学计量数不同时，其△H也
不同）系数可用分数，但热量值要相应变化。
如：
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l），△H=-571.6kJ/molH2（g）+
O2（g）=H2O（l），△H=kJ/mol
【例2】在25℃、101Kpa时，H2和O2化合成H2O的反应，，当化学计量数不同、物质的状态不同时，其△H也不同。
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）△H1===－483.6kJ·mol－1①
H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（g）△H2===－241.8kJ·mol－1②
H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）△H3===－285.8kJ·mol－1③
※讨论
（1）反应①与②比较：
各物质的状态 ，由于 不同， 不同。
其中：
△H1与△H2的关系为：
。
（2）反应②与③比较：
各物质的 相同，由于 不同，反应热 。
反应中放出的热量③ 于②，其差值用△Q表示：
△Q==285.8KJ-241.8KJ==44KJ
是 水蒸气 的热量
△Q值的意义{
是 液态水 的热量
（3）反应放出的热量由大到小的顺序：
；
反应热由大到小顺序：
。
【课堂检测】
1、下列说法正确的是
A．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
B．放热的反应在常温下一定很易发生
C．反应是放热的还是吸热的必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D．吸热反应在一定的条件下也能发生
2、已知在25℃、101kPa下，1gC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48．40kJ的热量。
表示上述反应的热化学方程式正确的是
A．C8H18（l）+
O2（g）
8CO2（g）+9H2O（g）；ΔH=－48．40kJ·mol－1
B．C8H18（l）+
O2（g）
8CO2（g）+9H2O（l）；ΔH=－5518kJ·mol－1
C．C8H18（l）+
O2（g）
8CO2（g）+9H2O；ΔH=+5518kJ·mol－1
D．C8H18（l）+
O2（g）
8CO2（g）+9H2O（l）；ΔH=－48．40kJ·mol－1
3、在同温同压下，下列各组热化学方程式中，ΔH1＞ΔH2的是
A．2H2（g）+O2（g）===2H2O（g）；ΔH12H2（g）+O2（g）===2H2O（l）；ΔH2
B．S（g）+O2（g）===SO2（g）；ΔH1S（s）+O2（g）===SO2（g）；ΔH2
C．C（s）+
O2（g）===CO（g）；ΔH1C（s）+O2（g）===CO2（g）；ΔH2
D．H2（g）+Cl2（g）===2HCl（g）；ΔH1
H2（g）+
Cl2（g）===HCl（g）；ΔH2
【课后作业】：
1．物质之间发生化学反应时，一定发生变化的是（）
A．颜色B．状态C．化学键D．原子核
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．分子拆成原子D．原子组成分子
3．我们把拆开1mol共价键所吸收的能量或生成1mol共价键所放出的能量叫键能，已知Cl—Cl键的键能为247kJ·mol－1。
下列有关键能的叙述正确的是（）
A．要拆开1molCl—Cl键需吸收247kJ能量
B．要形成1molCl—Cl键需吸收247kJ能量
C．要拆开1molCl—Cl键需放出247kJ能量
D．要形成1molCl—Cl键需放出247kJ能量
4．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。
吸食时，将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。
该化学物质是（）
A．氯化钠B固体硝酸铵
C．生石灰D．蔗糖
5．下列反应中，生成物的总能量大于反应物总能量的是（）
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
6．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12g石墨完全转化成金刚石时，要吸收EkJ的能量，下列说法正确的是（）
A．石墨不如金刚石稳定
B．金刚石不如石墨稳定
C．等质量的石墨与金刚石完全燃烧，金刚石放出的能量多
D．等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放出的能量多
7．在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22．68kJ,下列热化学方程式正确的是（）
A．CH3OH（l）＋
O2（g）
CO2（g）+2H2O（l）；ΔH=+725．8kJ·mol－1
B．2CH3OH（l）+3O2（g）
2CO2（g）+4H2O（l）；ΔH=－1452kJ·mol－1
C．2CH3OH（l）+3O2（g）
2CO2（g）+4H2O（l）；ΔH=－725．8kJ·mol－1
D．2CH3OH（l）+3O2（g）
2CO2（g）+4H2O（l）；ΔH=+1452kJ·mol－1
8．298K、101kPa时,合成氨反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）;ΔH=-92.38kJ·mol－1。
在该温度下，取1molN2（g）和3molH2（g）放在一密闭容器中，在催化剂存在情况下进行反应，测得反应放出的热量总是少于92.38kJ,其原因是什么？
9．以NA代表阿伏加德罗常数，则关于热化学方程式C2H2（g）+
O2（g）
2CO2（g）+H2O（l）；ΔH=－1300kJ·mol－1的说法中，正确的是（）
A．当10NA个电子转移时，该反应放出1300kJ的能量
B．当1NA个水分子生成且为液体时，吸收1300kJ的能量
C．当2NA个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ的能量
D．当8NA个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ的能量
10．一些盐的结晶水合物，在温度不太高时就有熔化现象，即熔溶于自身的结晶水中，又同时吸收热量。
它们在塑料袋中经日晒就熔化，又在日落后缓慢凝结而释放热量。
故可用于调节室内温度，或用作夏日防暑的枕垫或坐垫，这些物质可称之为热材料。
现有几种盐的结晶水合物有关数据如下：
①Na2S2O3·5H2O
②
CaCl2·6H2O
③Na2SO4·10H2O
④
Na2HPO4·12H2O
熔点/℃
40~50
29．92
32．38
35．1
熔化热/kJ·mol－1
49．7
37．3
77
100．1
根据上述数据和实用性考虑，实际应用时常采用的物质应该是（）
A．①B．②C．③D．④
11、1g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收10.94kJ的热量，相应的热化学方程式为（）
A．C+H2O=CO+H2ΔH=+10.9kJ/mol
B．C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）ΔH=+10.94kJ/mol
C．C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）ΔH=+131.28kJ/mol
D．1/2C（s）+1/2H2O（g）=1/2CO（g）+1/2H2（g）ΔH=+65.64kJ/mol
12．已知1mol白磷转化成1mol红磷，放出18.39kJ热量，又知：
P4（白，s）+5O2=2P2O5（s）ΔH1,
4P（红，s）+5O2=2P2O5（s）ΔH2，则ΔH1和ΔH2的关系正确的是（）
A．ΔH1＞ΔH2B．ΔH1＜ΔH2
C．ΔH1=ΔH2D．无法确定
13、今有如下三个热化学方程式：
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）ΔH=akJ/mol
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）ΔH=bkJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH=ckJ/mol
关于它们的下列表述正确的是（）
A．它们都是吸热反应B．a、b和c均为正值C．a=bD．2b=c
14．家用液化气中的主要成分之一是丁烷，当10kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量为5×105kJ,试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式_______________。
已知1mol液态水汽化时需要吸收44kJ的热量，则1mol丁烷完全燃烧并生成气态水时放出的热量为______kJ。
第一节化学反应与能量的变化3
中和反应反应热的测定
※中和热：
（1）定义：
在 溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成_______________时的反应热叫做中和热。
单位：
kJ·mol－1
（2）书写表示中和热的热化学方程式时，必须以_____________________为标准来配平其余物质化学计量数。
（3）测定中和热时，反应对象为___________________________________。
（4）强酸与强碱反应的中和热均为 ；有弱酸或弱碱参加的中和反应生成1molH2O时放出的热量 于57.3kJ；有难溶物或微溶物生成的中和反应生成1molH2O时放出的热量于57.3KJ。
（5）中和反应的实质是_________________________________________________________________________。
【实验1-1】中和热的测定
（一）实验用品及
（二）步骤参看课本P5.
（三）实验记录：
温度
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差
（t2－t1）/℃
HCl
NaOH
平均值
1
26℃
25℃
28.7℃
2
26℃
25.2℃
28.9℃
3
25℃
24.5℃
28.2℃
（四）实验数据处理：
t1/℃
t2/℃
（t2－t1）/℃
1.取三次测量所得数据平均值作为计算依据。
2.计算反应热：
※近似认为：
所用酸、碱溶液的密度和比热容与水相同，并忽略实验装置的比热容。
（1）50ml0.5mol·L－1的盐酸的质量m1==
50ml0.55mol·L－1的NaOH溶液的质量m2==
（2）中和后溶液的比热容C==4.18J/（g·℃），50ml0.5mol·L－1的盐酸与50ml0.55mol·L－1的NaOH溶液发生中和反应时放出的热量为：
（m1+m2）·C·（t2－t1）==
HCl＋NaOH===NaCl＋H2O
0.025mol0.0275mol0.025mol
（过量）
计算中和热：
生成1mol水时的反应 △H==
例题：
50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。
通过
测定反应过程中所放出的热量可计算中和热，回答下列问题：
（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是_______________。
（2）烧杯间填满碎纸条的作用是
________________________________________________________________________。
（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值将____________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
（4）实验中改用60mL0.50mol/L盐酸跟60mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 （填“相等”或“不相等”），所求中和热 （填“相等”或“不相等”），简述理由：
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
（5）实验中改用6.94mL15mol/L硫酸溶液跟60mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验（4）相比，所求中和热 （填“相等”或“不相等”），简述理由____________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________。
巩固练习：
1．下列反应中，生成物的总焓大于反应物总焓的是（ ）
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
2．常温常压下将氢气和氧气混合在一起，即使过上几年，它们也不会化合生成水。
然而只要给一个电火花，氢气就迅速与氧气反应生成水。
反应过程中的能量变化如图A所示。
对比图B中的情景，漫画中的羊提供给石头的“能量”相当于图A中的（ ）
A．E2B．E2－E1C．E3－E2D．E3
3．在做中和热实验测定中和热时，应使用的仪器正确的组合是（ ）
①天平 ②量筒 ③烧杯 ④温度计 ⑤试管 ⑥酒精灯
A．①②⑤B．②③④C．②③⑥D．全部
4．已知2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6kJ/mol，则关于方程式2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）的ΔH的说法中正确的是（ ）
A．方程式中的化学计量数表示分子数
B．该反应ΔH大于零
C．该反应ΔH＝－571.6kJ/mol
D．该反应可表示36g水分解时的热效应
5．已知H—H键能为436kJ/mol，N—H键能为391kJ/mol，根据化学方程式：
N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ/mol，则N≡N键的键能是（ ）
A．431kJ/molB．946kJ/molC．649kJ/molD．896kJ/mol
6．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是（ ）
A．已知2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）为放热反应，则SO2的能量一定高于SO3的能量
B．已知C（石墨，s）===C（金刚石，s） ΔH>0，则金刚石比石墨稳定
C．已知H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）
ΔH＝－57.3kJ/mol，则任何酸碱中和反应的热效应均为57.3kJ
D．已知2C（s）＋2O2（g）===2CO2（g） ΔH1，
2C（s）＋O2（g）===2CO（g） ΔH2，则ΔH1<ΔH2
7．根据下图所示，写出反应的热化学方程式并回答问题。
（1）反应过程
（1）的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
（2）反应过程
（2）的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
（3）Q与Q1的关系：
Q______Q1（填“大于”“小于”或“等于”）。
8．在火箭推进器中装有强还原剂（N2H4）和强氧化剂（H2O2），当它们混合时产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热，已知0.4mol液态肼与
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