山西省运城市高中化学第一章第一节焓变反应热第1课时学案新人教版选修4.docx

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山西省运城市高中化学第一章第一节焓变反应热第1课时学案新人教版选修4

焓变反应热

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，

解得：

a＝200。

答案：

200

4．已知1molX2（g）完全燃烧生成X2O（g）放出热量akJ，且氧气中1molOO键完全断裂时吸收能量bkJ，X2O中1molX—O键形成时放出能量ckJ，则X2中1molX—X键断裂时吸收的能量为（　　）

A．（4c－b＋2a）kJ　　　　　B．

kJ

C．（4c＋b－2a）kJD．

kJ

解析：

选B。

本题考查了键能与反应中能量变化的关系。

1molX2完全燃烧生成X2O（g），放出热量为akJ，则2X2（g）＋O2（g）===2X2O（g）　ΔH＝－2akJ/mol，设1molX—X键断裂时吸收能量为QkJ，有2Q＋b－4c＝－2a，求得Q＝

，所以B项正确。

重难易错提炼

1.理解化学反应中能量变化的两个原因

（1）反应物和生成物的本身能量不同。

（2）破坏旧化学键吸收能量，形成新化学键释放能量。

2.反应热“三要素”

（1）符号：

ΔH。

（2）单位：

kJ/mol。

（3）正、负号：

ΔH<0为放热反应；ΔH>0为吸热反应。

3.反应热计算“两公式”

（1）ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。

（2）ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。

课后达标检测

[基础巩固]

1．（2016·温州十校联合体月考）下列说法错误的是（　　）

A．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

B．放热反应和吸热反应取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小

C．化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化——放热或者吸热

D．铁在空气中被氧化属于吸热反应

解析：

选D。

旧键断裂吸收能量，新键形成放出能量，所以化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因，故A正确。

若反应物的总能量高于生成物的总能量，则为放热反应；若反应物的总能量低于生成物的总能量，则为吸热反应，故B正确。

化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化，故C正确。

铁在空气中被氧化属于放热反应，故D错误。

2．下图是一个一次性加热杯的示意图。

当水袋破裂时，水与固体碎块混合，杯内食物温度逐渐上升。

制造此加热杯可选用的固体碎块是（　　）

A．硝酸铵　　　　　　　B．生石灰

C．氯化镁D．食盐

解析：

选B。

NH4NO3溶于水时，由于扩散过程中吸收的热量大于水合过程中放出的热量，表现为溶液温度降低。

CaO溶于水时，与水反应放出大量的热，而导致杯内食物温度上升。

MgCl2、NaCl溶于水时，由于扩散过程中吸收的热量约等于水合过程中放出的热量，表现为溶液温度基本不变。

3．下列说法正确的是（　　）

A．光合作用是由化学能转化为热能的过程

B．当反应放热时，ΔH>0；反应吸热时，ΔH<0

C．任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热

D．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的差值来决定

解析：

选D。

光合作用是由光能转化为化学能的过程，A项错误。

当反应放热时，ΔH<0；反应吸热时，ΔH>0，B项错误。

只有在等压条件下，化学反应的焓变才等于化学反应的反应热，C项错误。

一个化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于生成物和反应物的焓的差值，D项正确。

4．下列过程中，需要吸收能量的是（　　）

A．钠和水的反应B．H＋Cl―→HCl

C．I2―→I＋ID．S＋O2

SO2

解析：

选C。

A中钠和水的反应是放热反应；B中H原子与Cl原子结合生成HCl分子时，有化学键形成，要放出热量；C项中有化学键的断裂，需要吸收能量；D中S和O2的反应是放热反应。

5．根据如图所示的反应，判断下列说法中错误的是（　　）

A．1molCO2（g）和1molCaO（s）的总能量大于1molCaCO3（s）的能量

B．该反应的焓变大于零

C．该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量

D．由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应

解析：

选D。

因为碳酸钙受热分解是吸热反应，1molCO2（g）和1molCaO（s）的总能量大于1molCaCO3（s）的能量，焓变大于零，故A、B项正确；C项，在CaCO3中，Ca2＋和CO

之间存在离子键，CO

中，C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，断键吸收能量，成键放出能量，C项正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧反应就是放热反应，D项错误。

6．将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。

然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。

由此可见（　　）

A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应

B．该反应中，热能转化为产物内部的能量

C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．反应的化学方程式为NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO↑＋H2O

解析：

选B。

根据醋酸逐渐凝固说明该反应是吸热反应，反应物的总能量低于生成物的总能量，热能转化为产物内部的能量，则A、C错误，B正确；生成物为CO2而不是CO，D错误。

7．（2016·绍兴高二月考）下列变化不能说明发生了化学变化的是（　　）

A．变化时有电子的得失或共用电子对的偏移

B．变化过程中有旧化学键的断裂和新化学键的形成

C．变化时释放出能量

D．变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类增加了

解析：

选C。

化学变化的特征是有新物质生成。

A项，变化时有电子的得失或共用电子对的偏移，一定有新物质生成；B项，变化过程中有旧化学键的断裂和新化学键的形成，一定有新物质生成；C项，物理变化也会有能量变化，如水结冰放出热量；D项，分子种类增加了，说明一定有新物质生成，故A、B、D不符合题意，C符合题意。

8．（2016·扬州高二检测）氢气在氧气中燃烧产生淡蓝色火焰，生成气态水。

已知破坏1molH—H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO===O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH—O键释放的能量为Q3kJ。

下列关系式中正确的是（　　）

A．2Q1＋Q2＞4Q3　　　　　B．2Q1＋Q2＜4Q3

C．Q1＋Q2＜Q3D．Q1＋Q2＝Q3

解析：

选B。

由于氢气的燃烧反应放热，则断裂旧化学键吸收的能量小于形成新化学键放出的能量，由2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）知，2Q1＋Q2＜4Q3。

9．如图是一个简易测量物质反应是吸热还是放热的实验装置，利用此装置可以很方便地测得某反应是放热反应还是吸热反应。

将镁片加入小试管内，然后注入足量的盐酸，请根据要求完成下列问题：

（1）有关反应的离子方程式是________________________，

试管中看到的现象是_____________________________。

（2）U形管中液面A________（填“上升”或“下降”），原因是__________________________；

说明此反应是________（填“放热”或“吸热”）反应。

（3）由实验推知，MgCl2溶液和H2的总能量________（填“大于”“小于”或“等于”）镁片和盐酸的总能量。

解析：

镁片与盐酸的反应是放热反应，是由于反应物的总能量高于生成物的总能量，放出的热量使锥形瓶内气压增大，导致U形管左端液面下降，右端液面上升。

答案：

（1）Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑　镁片溶解，有气泡产生　

（2）下降　反应放出的热量使锥形瓶内气压增大　放热　（3）小于

[能力提升]

10．白磷与氧气可发生如下反应：

P4＋5O2===P4O10。

已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—PakJ/mol、P—ObkJ/mol、POckJ/mol、OOdkJ/mol。

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

B．（4c＋12b－6a－5d）kJ/mol

C．（4c＋12b－4a－5d）kJ/mol

D．（4a＋5d－4c－12b）kJ/mol

解析：

选A。

一个P4分子中含有6个P—P键，一个O2分子中含有1个OO键，一个P4O10分子中含有12个P—O键和4个P===O键。

反应P4＋5O2===P4O10中，反应物键能总和为（6a＋5d）kJ/mol，生成物键能总和为（12b＋4c）kJ/mol，ΔH＝（6a＋5d－12b－4c）kJ/mol。

11．NF3是一种温室气体，其存储能量的能力是CO2的12000～20000倍，在大气中的寿命可长达740年，如表所示是几种化学键的键能：

化学键

N≡N

F—F

N—F

键能（kJ/mol）

946

154.8

283.0

下列说法中正确的是（　　）

A．过程N2（g）―→2N（g）放出能量

B．过程N（g）＋3F（g）―→NF3（g）放出能量

C．反应N2（g）＋3F2（g）===2NF3（g）的ΔH＞0

D．NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成，仍可能发生化学反应

解析：

选B。

断裂化学键的过程，吸收能量，A错误；形成化学键的过程，放出能量，B正确；C项，反应的ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和，则ΔH＝946kJ/mol＋3×154.8kJ/mol－6×283.0kJ/mol＝－287.6kJ/mol，因此ΔH＜0，C错误；化学反应过程中必有化学键的断裂与生成，D错误。

12．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（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1，则N≡N键键能是（　　）

A．431kJ·mol－1　　　　　B．945.6kJ·mol－1

C．649kJ·mol－1D．869kJ·mol－1

解析：

选B。

ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和。

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。

13．下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量（kJ）：

物质

Cl2

Br2

I2

HCl

HBr

HI

H2

能量/kJ

243

193

8

436

根据上述数据回答下列问题：

（1）下列物质本身具有的能量最低的是________。

A．H2B．Cl2

C．Br2D．I2

（2）下列氢化物中，最稳定的是________。

A．HCl　　　B．HBr　　　C．HI

（3）X2＋H2===2HX（X代表Cl、Br、I）的反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。

（4）相同条件下，X2（X代表Cl、Br、I）分别与氢气反应，若消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收热量最多的是______。

（5）若无上表中的数据，你能正确回答出问题（4）吗？

________，你的根据是_____________________________。

答案：

（1）A　

（2）A　（3）放热　（4）Cl2　（5）能　生成物越稳定，放出的热量越多，在HX中，HCl最稳定

14．在一定条件下，A和B反应可生成C和D，其能量变化如下：

（反应前）　　　　　　　　　　　　　（反应后）

（1）下列关于反应A＋B===C＋D的说法正确的是________________。

A．反应前后原子的种类和数目一定不变

B．该反应若有热量变化，则一定是氧化还原反应

C．若该反应为放热反应，则不需加热反应就一定能自发进行

D．反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且该反应遵循能量守恒

（2）若E1