化学反应原理专题1第一单元第1课时

1、第1课时化学反应的焓变目标导航1.知道键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。2.通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。一、焓变、反应热1焓与焓变2反应热一定温度下，化学反应所释放或吸收的热量称为反应热。研究证明，化学反应在恒压条件下的反应热与焓变相同。(1)反应热的单位和焓变一样，为kJ·mol1或kJ/mol。(2)反应热描述的是化学反应前后的热量变化。(3)任何化学反应都有反应热。3反应热和焓变的关系反应热焓变含义化学反应中吸收或放出的热量化学反应中生成物所具有的焓与反应

2、物所具有的焓之差符号QH单位kJ·mol1kJ·mol1与能量变化的关系Q0，反应吸收热量Q0，反应放出热量H0，反应吸收热量H0，反应放出热量二者的相互联系H是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行的反应的反应热Q等于焓变H4.常见的放热反应和吸热反应(1)常见的放热反应：活泼金属与H2O或酸的反应，如2Al6HCl=2AlCl33H2；酸碱中和反应，如2KOHH2SO4=K2SO42H2O；燃烧反应，如2COO22CO2；多数化合反应，如Na2OH2O=2NaOH，CaOH2O=Ca(OH)

3、2；铝热反应，如2AlFe2O3Al2O32Fe。(2)常见的吸热反应：多数分解反应，如CaCO3CaOCO2；2NH4Cl(s)Ba(OH)2·8H2O(s)=BaCl22NH310H2O；CH2OCOH2；CO2C2CO。议一议1判断下列关于“反应热和焓变”的叙述是否正确？(1)反应热是化学反应在一定条件下所释放或吸收的能量()(2)反应热常用符号H来表示，它的单位是kJ·mol1()(3)放热反应生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量，反应体系的能量降低()(4)放热反应的H>0，为正值“”，吸热反应的H<0，为负值“”()(5)焓变是在恒压条件下进行的

4、化学反应的热效应()答案(1)(2)(3)(4)×(5)2任何物质都具有一定的能量，怎样从物质所具有的总能量上理解放热反应和吸热反应？答案如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，有一部分能量就会以热能的形式释放出来，表现为放热反应；若反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，就会从环境吸收一部分能量，表现为吸热反应。二、热化学方程式1概念能够表示反应热的化学方程式。2意义热化学方程式既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。3热化学方程式与普通化学方程式的区别化学方程式热化学方程式化学计量数只能是整数，既表示微粒个数又表

5、示该物质的物质的量既可以是整数，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的正负号、数值及单位无必须注明意义表明了化学反应中的物质变化既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议一议1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.5 kJ·mol1，表示的意义是什么？答案表示在25 ，101 kPa时，1 mol H2与 mol O2完全反应生成液态水时放出的热量为285.5 kJ。2从微观和宏观两个角度怎样理解题1中的“285.5 kJ”？答案从微观上看，断裂1 mol氢氢键和0.5 mol氧氧键所吸收的热量比形成2 mol氧氢键释放的能量少

6、285.5 kJ。从宏观上看，1 mol H2(2 g)和 mol O2(16 g)所具有总能量比1 mol H2O(l)(18 g)所具有的总能量高285.5 kJ。一、焓变、反应热的产生原因1从化学键的角度看(微观角度)在化学反应中当反应物分子中旧化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用而吸收能量；当原子重新组成生成物分子，形成新化学键时，又要释放能量。即化学反应的反应热反应物所有键能之和生成物所有键能之和。下面以H2与Cl2反应生成HCl为例来说明：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化示意图上面分析过程可归纳如下表化学键吸收能量放出能量断开1 mol HH436 kJ1 m

7、ol ClCl243 kJ形成2 mol HCl2×431 kJH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)放出的能量为183 kJ综上分析，反应热与化学键能量变化的关系可以表示为HE反应物E生成物其中：E反应物表示反应物断键时吸收的总能量，E生成物表示生成物成键时放出的总能量。H2与Cl2反应中：HE反应物E生成物(436 kJ·mol1243 kJ·mol1)2×431 kJ·mol1183 kJ·mol1。结果为负值，说明1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)断键时吸收的总能量小于生成2 mol HCl(g)成键时放出的总能

8、量，最终反应放出能量183 kJ。2从反应物和生成物所具有能量的相对大小来考虑(宏观角度)一个化学反应是吸收能量还是放出能量，由反应物的总能量(E反)与生成物的总能量(E生)的相对大小来决定。若E反E生，则会放出能量；若E反E生，则需要吸收能量，如下图所示。例1由下图分析，有关叙述正确的是()AABC和BCA两个反应吸收或放出的能量不等BABC是放热反应CA具有的能量高于B和C具有的能量总和DABC是吸热反应，则BCA必然是放热反应解析本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，BC的能量高于A的能量，则反应BCA一定是放热反应；反之，ABC则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相

9、等，符号相反。答案D变式训练1反应 ABC(H0)分两步进行：ABX (H 0)，XC(H0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()答案D解析根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。反应的H>0，为吸热反应，故可排除A项和C项。反应的H<0，为放热反应，B项错误，故选D。例2已知HH键键能为436 kJ·mol1，HN键键能为391 kJ·mol1，根据化学方程式：N23H22NH3H92.4 kJ

10、3;mol1，则NN键键能是()A431 kJ·mol1 B945.6 kJ·mol1C649 kJ·mol1 D869 kJ·mol1解析H反应物键能总和生成物的键能总和。所以92.4 kJ·mol1E(NN)3×436 kJ·mol12×391 kJ·mol1×3。E(NN)945.6 kJ·mol1。答案B规律总结键能计算反应热(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

11、)E总(成键)，为吸热反应；E总(断键)E总(成键)，为放热反应。HE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。变式训练2白磷与氧气可发生如下反应：P45O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为PP a kJ·mol1、PO b kJ·mol1、P=O c kJ·mol1、O=O d kJ·mol1。根据下图所示的分子结构和有关数据估算该反应的H，其中正确的是()A(6a5d4c12b)kJ·mol1B(4c12b6a5d)kJ·mol1C(4c12b4a5d)kJ·

12、;mol1D(4c5d4c12b)kJ·mol1答案A解析化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成。白磷和氧气反应时，先是白磷分子中6个PP键断裂和氧分子中O=O键断裂，断裂键要吸收的总能量为(6a5d)kJ·mol1；形成P4O10分子时要放出的能量为(4c12b)kJ·mol1，则H6a5d(4c12b)kJ·mol1(6a5d4c12b)kJ·mol1。二、热化学方程式的书写及判断例3写出下列反应的热化学方程式：(1)1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出1 366.8 kJ热量： 。(2)1 mol C

13、(石墨)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ热量： 。(3)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： 。解析已知反应物的物质的量及放出或吸收的热量，要写出热化学方程式，关键是要确定与方程式中的化学计量数相对应的H。(1)C2H5OH燃烧的化学方程式为C2H5OH3O22CO23H2O，那么，相应的热化学方程式为C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.8 kJ·mol1。(2)1 mol C(石墨)完全反应吸收131.3 kJ热量，则相应的热化学方程式为C(石墨，s)H2O(g

14、)=CO(g)H2(g)H131.3 kJ·mol1。(3)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 kJ×40906.8 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4 NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)H906.8 kJ·mol1或NH3(g)O2(g)=NO(g)H2O(g)H226.7 kJ·mol1。答案(1)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.8 kJ·mol1(2)C(石墨，s)

15、H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.3 kJ·mol1(3)NH3(g)O2(g)=NO(g)H2O(g)H226.7 kJ·mol1变式训练3燃烧a g乙醇(液态)生成CO2气体和液态H2O，放出热量为Q kJ，经测定a g乙醇与足量Na反应能生成H2 5.6 L(标准状况下)，则乙醇燃烧的热化学方程式表示正确的是()AC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(298 K)Q kJ·mol1BC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(298 K)Q kJ·mol1C.C2H5OH(l)O2(g)=CO

16、2(g)H2O(g)H(298 K)Q kJ·mol1DC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(298 K)2Q kJ·mol1答案D解析据化学方程式2C2H5OH2Na=2C2H5ONaH2 2 mol 22.4 L n(C2H5OH) 5.6 Ln(C2H5OH)0.5 mol，这些乙醇燃烧后放出的热量为Q kJ。因此0.5 mol C2H5OH完全燃烧生成CO2、H2O的反应热为HQ kJ·mol1。所以该热化学方程式书写如下：C2H5OH(l)O2(g)=CO2(g)H2O(l)HQ kJ·mol1。上述热化学方程式乘以2

17、，得答案为D。例4已知在25 、101 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()AC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(g)H48.40 kJ·mol1BC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJ·mol1CC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 517.6 kJ·mol1DC8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H48.40 kJ·mol1解析在25 、101 kPa下，1 mo

18、l C8H18燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为×114 g5 517.6 kJ。解答该题关键要看三点：A项中H2O的状态标错。反应放热，H0，C项错误。A、D项中显然不对应，错误。答案B方法总结“五看”法判断热化学方程式的正误一看方程式是否配平；二看各物质的聚集状态是否正确；三看H的“”、“”符号是否正确；四看反应热的单位是否为“kJ·mol1”；五看反应热的数值与化学计量数是否对应。变式训练4在常温常压下，1 g H2在足量Cl2中燃烧生成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 kJ

19、83;mol1BH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H92.3 kJ·mol1CH2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJ·mol1D2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H184.6 kJ·mol1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 kJ·mol1。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，

20、二者H的数值相等，符号相反。则该题的四个选项中只有D是正确的。1下列说法正确的是()A需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B化学反应中的能量变化都表现为热量变化C任何放热反应在常温下一定能发生D反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热答案D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。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生的，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。2已知氯气、溴蒸气分别与氢气反应的热化学方程式如下：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H1Q1 kJ

21、3;mol1，H2(g)Br2(g)=2HBr(g)H2Q2 kJ·mol1。有关上述反应的叙述正确的是()AQ1Q2B生成物总能量均高于反应物总能量C生成1 mol HCl气体时放出Q1 kJ热量D1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量答案D解析A项中因为Cl2比Br2活泼，所以Q1Q2错误；B项，因为反应均为放热反应，故生成物总能量均低于反应物总能量，错误；C项，生成1 mol HCl气体时放出Q1 kJ热量，错误；D项，因为HBr(g)HBr(l)为放热，故1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量，正确。3根据键

22、能数据估算CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)的反应热H为()化学键CHCFHFFF键能/kJ·mol1414489565155A.1 940 kJ·mol1 B1 940 kJ·mol 1C485 kJ·mol1 D485 kJ·mol1答案A解析反应热就是反应物的键能之和与生成物的键能之和的差。H414 kJ·mol1×4155 kJ·mol1×4(489 kJ·mol1×4565 kJ·mol1×4)1 940 kJ·mol1。4已知2

23、H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ·mol1，则下列关于热化学方程式2H2O(l)=2H2(g)O2(g)的H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H大于零C该反应H571.6 kJ·mol1D该反应可表示36 g水分解时的热效应答案B解析在书写热化学方程式时，若反应物和生成物对换，则H的符号相反，数值不变，故B正确，C不正确；D项未说明水为液态。5H2和I2在一定条件下发生反应：H2(g)I2(g)2HI(g)Ha kJ·mol1。已知：(a、b、c均大于零)下列说法不正确的是()A该反应中反应物的总能量高于生成物的总能

24、量B断开1 mol HH键和1 mol II键所需能量大于断开2 mol HI键所需能量C断开2 mol HI键所需能量约为(abc) kJD向密闭容器中加入2 mol H2和2 mol I2，充分反应后放出的热量小于2a kJ答案B解析A项，反应热HE(生成物)E(反应物)，该反应放热，H0，所以E(反应物)E(生成物)，正确；B项，从键能角度看，H反应物总键能生成物总键能，所以反应物总键能小于生成物总键能，即断开1 mol HH 键和1 mol II键所需能量小于断开2 mol HI键所需能量，错误；C项，bc生成物总键能a，则生成物总键能abc，正确；D项，由热化学方程式知2 mol H

25、2和2 mol I2完全反应放出的能量为2a kJ，但该反应是可逆反应，反应不能完全进行到底，所以放出的热量小于2a kJ，正确。基础过关一、放热反应和吸热反应1下列说法不正确的是()A化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化B对于H>0的反应，反应物的能量小于生成物的能量C放热反应都不需要加热就能发生D吸热反应在一定条件(如常温、加热等)下也能发生答案C解析化学反应中既有物质变化，又有能量变化，A正确；H>0的反应为吸热反应，则反应物的能量小于生成物的能量，B正确；有些放热反应需要加热或点燃才能引发，C错误；有些吸热反应，如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl在常温

26、下就能反应，D正确。2下列反应属于吸热反应的是()A炭燃烧生成一氧化碳B中和反应C锌粒与稀硫酸反应制取H2DBa(OH)2·8H2O与NH4Cl反应答案D解析物质燃烧、酸碱中和、金属与水或酸的置换反应都为放热反应。二、反应热、焓变3下列说法中正确的是()A焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化B反应放热时，H>0；反应吸热时，H<0C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解析放热反应的H<0，吸热反应的H>0；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

27、的总焓；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。4在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用H1和H2表示：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2则()AH2>H1 BH1>H2CH1H2 D无法确定答案B解析气态水液化时释放能量，放热越少，H越大。5.科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体(如图所示)，与白磷分子相似。已知断裂1 mol NN键吸收193 kJ热量，断裂1 mol NN键吸收941 kJ热量，则()AN4的熔点比P4高B1 mol N4气体转化为N2时要

28、吸收724 kJ能量CN4是N2的同系物D1 mol N4气体转化为N2时要放出724 kJ能量答案D解析N4与白磷(P4)结构相似，均为分子晶体，由于N4相对分子质量小于P4，故其分子间作用力弱于P4，其熔点低于P4，A错；N4与N2互为同素异形体，而不是同系物，C错；从结构图中可看出，一个N4分子中含有6个NN键，根据N4(g)=2N2(g)H，有H6×193 kJ·mol12×941 kJ·mol1724 kJ·mol1，故B项错误，D项正确。三、热化学方程式6已知H2(g)F2(g)=2HF(g)H270 kJ·mol1，下列

29、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，B错；因该反应放热，故C正确。7根据热化学方程式：S(s)O2(g)=

30、SO2(g)Ha kJ·mol1(a297.2)。分析下列说法，其中不正确的是()AS(s)在O2(g)中燃烧的反应是放热反应BS(g)O2(g)=SO2(g)Hb kJ·mol1，则a>bC1 mol SO2(g)所具有的能量低于1 mol S(s)与1 mol O2(g)所具有的能量之和D16 g固态硫在空气中充分燃烧，可吸收148.6 kJ的热量答案D解析由题中条件可知：反应的热效应Ha kJ·mol1297.2 kJ·mol1，可知该反应的正反应为放热反应，故D错误。8由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放出241.8 kJ的热量，1 g水

31、蒸气转化为液态水放出2.45 kJ的热量，则下列热化学方程式书写正确的是()AH2(g)O2(g)=H2O(l)H285.9 kJ·mol1BH2(g)O2(g)=H2O(l)H241.8 kJ·mol1CH2(g)O2(g)=H2O(l)H285.9 kJ·mol1DH2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJ·mol1答案A解析放热反应H为“”，C、D错；1 mol水蒸气转化为相同条件下的1 mol液态水时要放出44.1 kJ的热量，可求出生成1 mol液态水的H为285.9 kJ·mol1，B错。9化学反应N23H22NH3的能量

32、变化如图所示，该反应的热化学方程式是()AN2(g)3H2(g)2NH3(l)H2(abc)kJ·mol1BN2(g)3H2(g)2NH3(g)H2(ba)kJ·mol1C.N2(g)H2(g)NH3(l)H(bca)kJ·mol1D.N2(g)H2(g)NH3(g)H(ab)kJ·mol1答案A解析 mol N2(g)与 mol H2(g)完全反应生成1 mol NH3(g)时放热(ba)kJ，生成1 mol NH3(l)时放热(bca)kJ，故A正确。能力提升10已知H2(g)O2(g)=H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，则：(1)a、b、c

33、分别代表什么意义？a ；b ；c 。(2)该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应，H 0(填“>”或“<”)。答案(1)旧化学键断裂吸收的能量新化学键形成放出的能量反应热(2)放热<解析(1)H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g)2H(g)和O2(g)O(g)过程中断裂HH键和O=O键需吸收的能量和。所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表新键形成放出的能量，c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差，即反应热。(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，H<0。11已知下列化学键的键能：化学键HHNHNN键能

34、(kJ·mol1)436391946(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 kJ·mol1H30.7 kJ·mol1解析(1)反应N2(g)3H2(g)=2NH3(g)过程中，共断裂1 mol NN和3 mol HH，形成6 mol NH，则断键共吸热为946 kJ·mol1×1 mol436 kJ·mol1×3 mol2 254 kJ，形成NH共放热391 kJ·mol1

35、×6 mol2 346 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)kJ·mol192 kJ·mol1，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 kJ·mol1×30.7 kJ·mol1。12下表中的数据是断裂1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：物质Cl2Br2I2H2HClHIHBr键能/kJ·mol1243193151436431298366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 (填字母，下同)。AH2 BCl2 CBr2 DI2(2)下列氢化物本身具有的能量最低的是 。AHCl BHBrCHI DHF(3)X2H2=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，当消耗等物质的量的氢气时，放出的热量最多的是 。答案(1)A(2)D(3