浙江高中化学反应与能量变化化学反应中的热效应第1课时化学反应的焓变学案苏教版.docx

第1课时 化学反应的焓变学习目标定位知识内容必考要求加试要求1.反应热。2.焓变的含义。3.焓变与键能的关系。 a a c课时要求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及简单计算。3.应用键能计算焓变。一、反应热和焓变1化学反应的两大基本特征2反应热在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同的温度时，所吸收或放出的热量。3焓变在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量。符号为H，常用单位kJmol1。4H与吸热反应和放热反应的关系(1)当H0时，反应物的总能量小于生成物的总能量，反应过程吸收热量，为吸热反应。(2)当H0时，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应过程放出热量，为放热反应。5化学反应伴随能量变化的原因(1)从反应物和生成物总能量相对大小角度分析如图所示反应热的计算公式：HE(生成物)E(反应物)。(2)从反应物断键和生成物成键角度分析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 mol NO分子中的化学键形成释放的能量是1 264 kJ，则N2(g)O2(g)=2NO(g)的反应吸收的热量为180 kJ。反应热的计算公式：H反应物的键能总和生成物的键能总和。相关链接理解焓变的“三”注意(1)反应热H的基本计算公式H生成物的总能量反应物的总能量H反应物的总键能之和生成物的总键能之和(2)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，但不属于吸热反应或放热反应。而化学反应同时有旧键断裂、新键形成的过程(缺少任何一个过程都不是化学变化)，都伴随着能量的变化。在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。(3)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应的Ba(OH)28H2O与NH4Cl在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下进行。例1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、C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。考点焓变 反应热题点能量变化示意图与焓变关系例2工业合成氨的反应为N2(g)3H2(g)2NH3(g)，已知下列化学键的键能(拆开或形成1 mol化学键所吸收或放出的热量)：化学键键能/kJmol1HH436NH391NN946下列说法正确的是()A该反应为吸热反应B该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量C反应热H92 kJmol1D生成1 mol NH3放出92 kJ热量答案B解析反应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 346 kJ，由于放出热量吸收热量，故反应放热，放热反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，A项错误，B项正确；1 mol N2完全反应生成NH3的反应热为H(2 3462 254) kJmol192 kJmol1，C项错误；生成1 mol NH3时放出的热量为E92 kJmol1 mol46 kJ，D项错误。考点焓变 反应热题点焓变、反应热与物质化学键的断裂、形成的关系例3下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是()A铝片与稀盐酸反应BBa(OH)28H2O与NH4Cl反应C灼热的炭与CO2反应D甲烷在氧气中的燃烧反应答案C解析Al与盐酸反应是放热反应，A项错误；B中反应是吸热反应，但不是氧化还原反应，B项错误；灼热的C和CO2反应是氧化还原反应，同时又是吸热反应，C项正确；甲烷的燃烧是放热反应，D项错误。规律方法(1)常见的吸热反应与放热反应常见的吸热反应：大多数盐的分解反应，Ba(OH)28H2O与铵盐的反应，C和CO2、C和水的反应等。常见的放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大多数)、铝热反应等。(2)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应Ba(OH)28H2O与NH4Cl在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下进行。二、热化学方程式1定义：能够表示反应热的化学方程式。2特点(1)指明了反应时的温度和压强，若在25 、101 kPa时进行反应，可不注明。(2)在化学方程式右边注明H的“”“”和“单位”(“”常省略)。(3)所有反应物和生成物都用括号注明了它们在反应时的状态，常用s、l、g、aq分别表示固、液、气和水溶液。(4)化学计量数只表示物质的量，因此可以为分数。(5)化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小相同倍数。3意义：不仅表示化学反应中的物质变化，而且表示化学反应中的能量变化。例如：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1表示的意义是在25 、101 kPa下，1 mol气态H2与 mol 气态O2反应生成1 mol液态水时，放出的热量是285.8 kJ。4热化学方程式的书写方法及要求特别提醒热化学方程式的化学计量数表示的是参加反应的物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数，普通的化学方程式的化学计量数只能是整数。相关链接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化学式后注明H正负号及单位无必须注明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例4在常温常压下，1 g H2在足量Cl2中完全燃烧生成HCl气体，放出92.3 kJ 的热量。下列热化学方程式中正确的是()AH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H92.3 kJmol1BH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H92.3 kJmol1CH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1D2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H184.6 kJmol1答案D解析H2在Cl2中燃烧生成HCl气体，1 g H2燃烧放出92.3 kJ的热量，则1 mol (2 g)H2燃烧放出184.6 kJ的热量，化学反应放出热量，H为“”。则H2在Cl2中燃烧生成HCl气体的热化学方程式为H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1。一个放热反应的逆反应是吸热反应，并且在其他条件相同时，H是原H的相反数。则该题的四个选项中只有D是正确的。考点热化学方程式题点热化学方程式正误判断方法总结“四看”法判断热化学方程式的正误一看各物质的聚集状态是否正确；二看H的“”、“”符号是否正确；三看反应热的单位是否为“kJmol1”；四看反应热的数值与化学计量数是否对应。例5根据所给信息完成下列热化学方程式：(1)已知1 mol C(s，石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量，请写出该反应的热化学方程式： 。(2)1.7 g NH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67 kJ的热量： 。(3)已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，请写出1 mol NH3分解对应的热化学方程式： 。(4)已知一些化学键的键能数据如表所示：化学键CHCFHFFF键能/kJmol1414489565155请根据键能数据估算CH4(g)和F2(g)反应生成CF4(g)和HF(g)的热化学方程式： 。答案(1) C(s，石墨)H2O(g)=CO(g)H2(g) H131.3 kJmol1(2)NH3(g)O2(g)=NO(g)H2O(g)H226.7 kJmol1(3)NH3(g)N2(g)H2(g)H46.2 kJmol1(4)CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g) H1 940 kJmol1解析(2)1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol，则4 mol NH3发生反应放出的热量为22.67 kJ40906.8 kJ,1 mol NH3完全反应放出的热量为226.7 kJ。那么相应的热化学方程式为4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H906.8 kJmol1或NH3(g)O2(g)=NO(g)H2O(g)H226.7 kJmol1。(4)首先根据反应物和生成物写出反应方程式，注明各物质的状态，化学反应的反应热等于断裂旧化学键吸收的能量和形成新化学键放出的能量的差，根据键能数据可知，所求反应的反应热H414 kJmol14155 kJmol14489 kJmol14565 kJmol141 940 kJmol1。考点热化学方程式题点热化学方程式的书写特别提醒(1)化学计量数改变，H要相应改变；逆反应的H数值与正反应的相等、符号相反。(2)利用键能计算化学反应的反应热并书写热化学方程式时，一定要准确判断分子中化学键的个数。1(2017杭西高高二模拟)下列图示变化为吸热反应的是()答案A解析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。考点焓变 反应热题点常见的放热反应和吸热反应2热化学方程式C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJmol1表示()A碳和水反应吸收131.3 kJ能量B1 mol碳和1 mol水反应生成1 mol一氧化碳和1 mol氢气并吸收131.3 kJ热量C1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，吸收热量131.3 kJD1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kJ答案C解析依据反应热的概念，反应热表示按照热化学方程式中化学计量数的物质的量反应时，吸收或放出的热量，单位是kJmol1，该热化学方程式表示：1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，并吸收131.3 kJ的热量。特别要指明各物质的状态。考点热化学方程式题点热化学方程式的意义3CO(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B1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)具有的总能量大于1 mol CO2(g)和1 mol 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。考点焓变 反应热题点焓变、反应热与反应物、生成物能量的关系4下列热化学方程式或叙述正确的是()A1 mol液态肼(N2H4)在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ热量：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1B12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ热量：2C(s，石墨)O2(g)=2CO(g)H110.5 kJmol1C已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1，则2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H572 kJmol1D已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量答案C解析A项，放出热量，H0，正确的热化学方程式为N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1；B项，2C(s，石墨)O2(g)=2CO(g)的H应是2 mol即24 g石墨转化为CO时的反应热，即H221 kJmol1；C项，根据热化学方程式的含义知，若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则H数值也加倍；若反应逆向进行，则H改变符号，但绝对值不变，据此可判断该项正确；D项，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1表示1 mol N2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量，但合成氨反应是可逆反应，0.5 mol N2(g)与1.5 mol H2(g)充分反应后生成的NH3(g)的物质的量小于1 mol，故放出的热量小于46.2 kJ。考点热化学方程式题点热化学方程式正误判断5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)反应，生成2 mol NH3(g)，放出92.4 kJ热量。(2)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量。(3)23 g C2H6O(l)和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出683.5 kJ的热量。答案(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1(2)Cu(s)O2(g)=CuO(s)H157 kJmol1(3)C2H6O(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 367 kJmol1考点热化学方程式题点由热量变化写热化学方程式对点训练题组一放热反应和吸热反应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下一定能发生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。考点焓变 反应热题点放热反应和吸热反应2下列变化属于吸热反应的是()液态水汽化将胆矾加热变为白色粉末浓硫酸稀释氯酸钾分解制氧气生石灰跟水反应生成熟石灰Ba(OH)28H2O与NH4Cl晶体混合A BC D答案D解析液态水汽化是物质状态的变化，不是化学反应，错误；胆矾在加热条件下变为白色粉末，该反应为分解反应，也属于吸热反应，正确；浓硫酸稀释放出热量，稀释过程中没有新物质生成，属于物理变化，错误；氯酸钾分解制氧气，属于吸热反应，正确；生石灰跟水反应生成熟石灰，该过程为放热过程，属于放热反应，错误；Ba(OH)28H2O与NH4Cl晶体混合时，会从外界吸收热量，故该反应属于吸热反应，正确，故D项正确。考点焓变、反应热题点放热反应和吸热反应题组二反应热和焓变3下列说法中正确的是()A化学反应中的能量变化都表现为热量变化B焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化C在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同D在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓答案C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、电能、光能等；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓不一定高于生成物的总焓，但总是不同；焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅是指 1 mol 物质参加反应时的能量变化。考点焓变 反应热题点焓变与反应热的关系4反应ABC(H0)；XC(HH2DCO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H0答案A解析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，正确；白磷具有的能量比红磷的高，根据能量越低越稳定的原理，红磷比白磷稳定，错误；|H1|H2|，由于H1、H2均小于零，故H1H2，错误；反应CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)为放热反应，H0，错误。考点焓变 反应热题点焓变与反应热的综合考查题组三热化学方程式的意义、书写及正误判断6已知H2(g)F2(g)=2HF(g)H270 kJmol1，下列说法正确的是()A2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收 270 kJ热量B1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJC在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量D1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量答案C解析在热化学方程式中，H的值与具体化学反应相对应，各物质前的计量数不再表示粒子数目，只表示物质的“物质的量”，故A、D错误；HF(g)HF(l)会放出热量，故B项中放出热量应大于270 kJ，故B错误；因该反应放热，故C正确。考点热化学方程式题点热化学方程式的意义7今有如下三个热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(g)Ha kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)Hb kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)Hc kJmol1关于它们的下列表述正确的是()A它们都是吸热反应Ba、b和c均为正值C反应热的关系：abD反应热的关系：2bc答案D解析H2燃烧属于放热反应；放热反应的焓变为负值；生成1 mol H2O(g)放出的热量比生成1 mol H2O(l)放出的热量少，所以ab；状态相同，由于化学计量数成2倍关系，所以2bc。考点热化学方程式题点热化学方程式的意义8.(2017杭州调研)已知断裂1 mol H2(g)中的HH键需要吸收436.4 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol HO键能放出462.8 kJ的能量。下列说法正确的是()A.断裂1 mol H2O中的化学键需要吸收925.6 kJ的能量B.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H480.4 kJ mol1C.2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H471.6 kJ mol1D.H2(g)O2(g)=H2O(l)H240.2 kJ mol1答案B考点热化学方程式题点热化学方程式正误判断9N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25 mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5 kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是()A.N2H4(g)O2(g)=N2(g)H2O(g)H267 kJmol1BN2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534 kJmol1CN2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534 kJmol1DN2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H133.5 kJmol1答案B解析该反应为放热反应，A、C错误，0.25 mol N2H4完全燃烧生成氮气和气态水，放出133.5 kJ热量，则1 mol N2H4完全燃烧生成气态水放出热量为534 kJ，B项正确，D项错误。考点热化学方程式题点由热量变化写热化学方程式10Na2CO3(aq)与盐酸反应过程中的能量变化示意图如下，下列选项正确的是()AH2CO3(aq)=CO2(g)H2O(l)为放热反应BCO(aq) H(aq)=HCO(aq)Ha kJmol1CHCO(aq)H(aq)=CO2(g)H2O(l)H(cb) kJmol1DCO(aq)2H(aq)=CO2(g)H2O(l)H(abc) kJmol1答案C解析根据H2CO3(aq)和CO2(g)、H2O(l)的能量高低可知，H2CO3(aq)=CO2(g)H2O(l)为吸热反应，A项错误；CO(aq) H(aq)=HCO(aq)Ha kJmol1，B项错误；HCO(aq)H(aq)=CO2(g)H2O(l)此反应为吸热反应，H0，故H(cb) kJmol1，C项正确；CO(aq)2H(aq)=CO2(g)H2O(l)为放热反应，H0，故H(cab) kJmol1，D项错误。考点热化学方程式题点由能量变化示意图写热化学反应方程式题组四反应热与化学键的关系11SF6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。考点焓变 反应热题点焓变、反应热与物质化学键的断裂、形成的关系12肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。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 mol NN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 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。考点焓变 反应热题点焓变、反应热与物质化学键的断裂、形成的关系综合强化13在一定条件下，A和B反应可生成C和D，其能量变化如下： (1)下列有关反应AB=CD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该反应若有能量变化，则一定是氧化还原反应C该反应若为放热反应，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，且遵循能量守恒(2)若E1E2，则该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应，该反应的反应热H 。答案(1)AD(2)吸热(E2E1) kJmol1解析(1)每个反应都遵循质量守恒和能量守恒，原子数目和种类不会改变，A、D项正确；任何化学反应都伴随着能量变化，不一定为氧化还原反应，B项错误；某一反应是放热反应还是吸热反应，与反应条件无关，加热是为了使旧化学键断裂，引发化学反应，C项错误。(2)若E1E2，反应吸收能量，H(E2E1) kJmol10；相反若E1E2，反应放出能量，H(E2E1) kJmol10。考点焓变 反应热题点常见的放热反应和吸热反应14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) 。(3)2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为 1 mol SO3(g)的H99 kJmol1。图中A、C分别表示 、 ，E的大小对该反应的反应热有无影响？ 。图中H kJmol1答案(1)2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 408 kJmol1(2)432 kJmol1(3)反应物总能量生成物总能量无影响198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