高中化学选修四 化学反应的焓变.docx

1、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 m

2、ol 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H，单位是kJmol1。3H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H0(填“”，下同)。(2)吸热反应是反应完成时，反应物

3、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H0。4有下列反应：氧化钙与水反应碳酸氢钠受热分解硫酸与氢氧化钠溶液混合燃烧煤炭取暖钠与水反应胆矾受热失去结晶水，其中为吸热反应的是，放热反应的是。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H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H生成物的总能量反应物的总能量。1已知反应XY=MN为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是()AX的能量一定高于MBY的能量一定高于NCX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

4、，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)28H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，不用加热就能发生。2化学反应A2(g)B2(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H(ab) kJmol1C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 AA键和1 mol BB键，放出a kJ能量答案B解析根据图像可

5、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(ab) 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H(ab) kJmol1，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：H2(g)I2(g) 2HI(g)H14.9 kJmol1，它与化学方程式H2I22HI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)

6、在方程式的右边注明了H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：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，表示的意义是在25 、101 kPa下，1_mol_H2(g)与0.5_mol_O2(g)反应生成1_mol_H2O(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)

7、在右端注明热量的变化：吸热反应，H0；放热反应，H0。(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，H要相应改变；逆反应的H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 N2(g)与适量H2(g)完全反应，生成NH3(g)，放出92.2 kJ热量。(2)24 g C(石墨)与足量的H2O(g)完全反应，生成CO(g)和H2(g)，吸收262.6 kJ的热量。答案(1)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.2 kJmol1(2)2 C(石墨，s)2H2O(g)=2CO

8、(g)2H2(g)H262.6 kJmol1归纳总结热化学方程式与普通化学方程式的区别普通化学方程式热化学方程式化学计量数是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量状态不要求注明必须在分子式后注明H正负号及单位无必须注明(正号常省略)意义表明了化学反应中的物质变化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遵循规律原子守恒原子守恒和能量守恒3工业生产水煤气的反应为C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)H131.4 kJmol1。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BCO(g)H2

9、(g) C(s)H2O(g)H131.4 kJmol1C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 kJmol1，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。4H2(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)H183 kJmol11C

10、O(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BCO(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D1 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)

11、H(298 K)184.6 kJmol1的叙述正确的是()A1分子H2和Cl2反应，放出热量184.6 kJB1 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H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

12、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；H0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 C2H5OH(l)与适量O2(g)完全反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 366.8 kJ的热量。_(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)完全发生反应，生成Al2O3(s)，放出1 669.8 kJ的热量。_(4)18 g葡萄糖与适量O2(g)完全反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出2

13、80.4 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 CO2(标准状况)并放出68.35 kJ的热量。_答案(1)C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1 411 kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.8 kJmol1(3)2Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H1 669.8 kJmol1(4)C6H12O6(s)6O2(g)=6H2O(l)6CO2(g)H2 804 kJmol1(5)C2H6O(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1

14、367 kJmol14已知下列化学键的键能：化学键键能(kJmol1)HH 436NH 391NN 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 N2完全反应生成NH3的反应热为_，1 mol H2完全反应生成NH3的反应热为_。答案(1)放热。(2)H92 kJmol1H30.7 kJmol1解析(1)反应N2(g)3H2(g)=2NH3(g)过程中，共断裂1 mol NN键和3 mol HH键，形成6 mol NH键，则断键共吸热为946 kJmol11 mol436 kJmol13 mol2 254 kJ，形成NH键共放热为391 kJmol16 mol2 3

15、46 kJ，由于放出热量吸收热量，故反应放热。(2)1 mol N2完全反应生成NH3的反应热为H(2 3462 254)kJmol192 kJmol1，而1 mol H2只与mol N2反应，所以1 mol H2完全反应生成NH3的反应热为H92 kJmol130.7 kJmol1。40分钟课时作业经典基础题题组1反应热的判断1下列关于吸热反应和放热反应的说法正确的是()A需加热才能发生的反应一定是吸热反应B任何放热反应在常温条件一定能发生C反应物和生成物分别具有的总能量决定了反应是放热反应还是吸热反应D当H0时表明反应为吸热反应答案C解析放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时

16、需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，如碳的燃烧反应属于放热反应，但需要加热或点燃才能发生，故A、B项错误；吸热反应的H0，D项错误。2反应ABC(H0)，XC(HH2DCO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H0答案A解析A项，由图像可知石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨转变为金刚石是吸热反应，A项正确；B项由图像可知白磷具有的能量比红磷的高，根据能量越低越稳定的原理，B项错误；C项，由图像知|H1|H2|，由于H1、H2均小于零，故H1H2，C项错误；D项，由图像可知反应CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)为放热反应，H0，D项错误。题组3反应热与化学键的关系7已知

17、HH键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJmol1，HN键键能为391 kJmol1，根据热化学方程式：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1。则NN键的键能是()A431 kJmol1 B945.6 kJmol1C649 kJmol1 D896 kJmol1答案B解析设氮氮叁键的键能为x，根据H反应物的键能总和生成物的键能总和，即x3436 kJmol123391 kJmol192.4 kJmol1，解得x945.6 kJmol1，选项B正确。8已知：1 mol H2分子中化学键断裂时吸收436 kJ的能量，1 mol I2(g)中化学键断裂时吸收151

18、 kJ的能量，由H原子和I原子形成1 mol HI气态分子时释放299 kJ的能量。下列热化学方程式正确的是()A2HI(g)=H2(g)I2(g)H11 kJmol1BH2(g)I2(g)=2HI(g)H22 kJmol1CH2(g)I2(g)=2HI(g)H288 kJmol1DH2(g)I2(g)=2HI(g)H144 kJmol1答案A解析反应热反应物的键能和一生成物的键能和，故2HI(g)=H2(g)I2(g)的焓变：H2299 kJmol1(436 kJmol1151 kJmol1)11 kJmol1；根据热化学方程式的含义可知，H2(g)I2(g)=2HI(g)H11 kJmol

19、1。综上分析，A项正确。9SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在SF键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量 280 kJ，断裂1 mol FF、SF键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热H为()A1 780 kJmol1 B1 220 kJmol1C450 kJmol1 D430 kJmol1答案B解析利用H反应物的键能之和生成物的键能之和进行计算。H280 kJmol13160 kJmol16330 kJmol11 220 kJmol1，可知B项正确。10肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如

20、图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942、O=O为500、NN为154，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是()A194 B391C516 D658答案B解析H1表示1 mol N2H4(g)和1 mol O2(g)完全反应生成1 mol N2(g)和2 mol H2O(g)的焓变，该反应为放热反应；H2表示2 mol N(g)、4 mol H(g)和2 mol O(g)形成1 molNN和4 mol HO键的焓变，该过程放出能量；H3表示断开4 mol NH键、1 mol NN键和1 mol O=O 键得到2 mol N(g)、4 mol H(g)和2 mol

21、 O(g)的焓变，该过程吸收能量。因此H1H3(H2)，H3H1H2534 kJmol1(2 752 kJmol1)2 218 kJmol1，断裂1 mol NH键所需的能量(2 218 kJ500 kJ154 kJ)391 kJ。能力提升题11写出下列反应的热化学方程式。(1)实验测得25 、101 kPa时，1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ的热量，写出C燃烧的热化学方程式： _。(2)由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ，写出该反应的热化学方程式：_。(3)3 mol NO2气体溶于水生成HNO3和NO气体，放出138 kJ热量：_。答案(1)C(s)O2(g

22、)=CO2(g)H393.5 kJmol1(2)H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1(3)3NO2(g)H2O(l)=2HNO3(aq)NO(g)H138 kJmol112回答下列问题：(1)在25 、101 kPa下，16 g的甲醇(CH3OH)完全燃烧生成CO2和液态水时放出352 kJ的热量，则表示甲醇燃烧的热化学方程式为_。(2)化学反应中放出的热能(焓变，H)与反应物和生成物的键能(E)有关。已知：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H185 kJmol1E(HH)436 kJmol1E(ClCl)243 kJmol1则E(HCl)_。答案(1)2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 408 kJmol1(2)432 kJmol1解析(1)16 g甲醇的物质的量为0.5 mol，完全燃烧放出热量为352 kJ，则甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H352 kJmol141 408 kJmol1。(2)由于H436 kJmol1243 kJmol12E(HCl)185 kJmol1，可知E(HCl)432 kJmol1。13根据图示回答问题：(1)化学反应N23H2=2NH3的能量变化