高中化学选修四第一章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第一章化学反应与能量2化学反应中的能量变化——反应热微观解释符号表达宏观解释实验测定键能焓变中和热热化学方程式定量计算盖斯定律实际应用燃烧热第一章知识体系1.你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？

活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应2.你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？

多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳思考与交流［特别提醒］

①化学反应总体遵循“分吸合放”规律，即大多数分解反应吸热，大多数化合反应放热，且化学反应中吸热反应占少数，所以务必记住常见的吸热反应。②放热反应或吸热反应必须属于化学变化。如醋酸的电离虽然要吸热，但不能称为吸热反应，只能称为吸热过程；同样，水蒸气转变成液态水，也不能称为放热反应。化学反应中存在能量变化的主要原因是：

1.从化学键的角度加以分析

2.从能量守恒的角度加以分析从化学键角度（微观）：Q1>Q2,Q1<Q2,反应吸热反应放热1.从化学键的角度加以分析能量能量反应物反应物生成物生成物反应过程（I）反应过程（II）E1E2E1E22.从能量守恒的角度加以分析从物质总能量守恒角度（宏观）：E1>E2E1<E2反应放热反应吸热一、焓变反应热1、反应热恒(等)压过程：反应前后压强不变，体积改变敞口、针筒、活塞在化学反应过程中放出或吸收的热量恒(等)容过程：反应前后体积不变，压强改变密闭容器、体积不变容器2、焓变焓(H)：热力学状态函数，与内能有关的物理量。焓变：在一定条件下（恒压）的反应热生成物与反应物的焓值差①符号：△H②单位：kJ/mol

③测量条件：恒压下，一般为敞口容器中④意义：“+”：吸热，环境对体系做功，体系能量增加

“-”：放热，体系对环境做功，体系能量减少⑤影响焓变的因素a.反应物的用量b.反应的条件（温度、压强）c.反应体系中物质的聚集状态⑥焓变的计算ΔH＝生成物能量－反应物能量（宏观）ΔH＝反应物总键能－生成物总键能（微观）放热反应物生成物能量反应过程Ⅰ△H＜0ΔH＝生成物能量－反应物能量（宏观）吸热反应物生成物能量反应过程

Ⅱ△H＞0反应体系的能量降低ΔH<0反应体系的能量升高ΔH>0H2+Cl2=2HClΔH＝反应物总键能－生成物总键能（微观）ΔH＝[436kJ/mol＋243kJ/mol]－431kJ/mol×2

＝－183kJ/mol小结∆H＝E（生成物）－E（反应物）从能量的角度：从键能的角度：＝H（生成物）－H（反应物）焓变：恒压条件下反应过程中所释放或吸收的能量。∆H＝E（反应物化学键断裂时所吸收的总能量）-

E

（生成物化学键形成时所释放的总能量）放热反应：△H为“-”或△H＜0吸热反应：△H为“+”或△H＞01.下列说法中不正确的是(

)A．化学变化过程是原子的重新组合过程B．化学反应可分为吸热反应和放热反应C．化学反应中能量变化的多少与其反应物的质量有关D．化学变化中的能量变化都是以热能形式表现出来的

答案D思考题2.下列说法中正确的是(

)A．焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B．当反应放热时ΔH＞0，当反应吸热时ΔH＜0C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应D．一个化学反应中，当反应物能量大于生成物能量时，反应放热，ΔH为“－”答案D

1.1molC与1molH2O(g)反应生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的△H=

kJ/mol。

2.已知键能H－H、N－H、N≡N分别是436kJ/mol、391kJ/mol、946kJ/mol，则恒压下1molN2生成NH3的反应热

，则恒压下1molH2生成NH3的反应热为

。＋131.5－92.0kJ/mol－30.67kJ/mol练习3.下表中的数据是破坏1mol化学键所消耗的能量（kJ）：

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.Cl2C.Br2D.I2(2)下列氢化物中，最稳定的是（）

A.HClB.HBrC.HI(3)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?焓变最大的是?

物质Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量（kJ）243193151432366298436AACl2I2［特别提醒］

比较ΔH的大小时，要连同“＋”、“－”包含在内，类似于数学上的正负数比较。如果只比较反应放出热量的多少，则只须比较数值大小，与“＋”、“－”无关。

任何一个化学反应都包括物质的变化和能量的变化。那么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？H2+I2

=2HI只表示物质变化思考二、热化学方程式：

能表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。定义：200℃101kPa热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可。

物质变化能量变化H2(g)+I2(g)2HI(g)△H=-14.9kJ/mol（热化学方程式的意义）表示:200℃,101kPa下,1mol气态H2与1mol气态碘完全反应，生成2mol气态HI时，放出14.9kJ的热量。H2(g)+I2(g)2HI(g)△H=-14.9kJ/mol200℃101kPa2、书写热化学方程式的注意事项(2)热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于25℃101kPa时进行的反应可不注明。(1)化学方程式的右边必须写上△H，并用“空格”隔开，

△H：吸热用“+”，放热用：“-”，

单位是kJ/mol200℃101kPaH2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol12H2(g)+I2(g)2HI(g)△H=-14.9kJ/mol(3)反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值不同，因此热化学方程式需注明各物质的聚集状态。

（s、l、g、aq）H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol12物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系：H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol12(4)若热化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则△H的数值也加倍；若反应逆向进行，则△H改变符号，但数值不变H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-183kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)△H=-91.5kJ/mol12122HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)

△H=+183kJ/mol(5)热化学方程式中化学计量数表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或分数。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-183kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)△H=-91.5kJ/mol1212(6)热化学方程式还可以表示理论可进行实际难

进行的化学反应，一般不写反应条件也不用标“”和“”(7)若是可逆反应，则△H是完全反应测得的2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

△H=-197kJ/mol2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)

△H=+197kJ/mol①其反应热是指反应物完全转变成生成物放出或吸收的热量。②当反应逆向进行时，其反应热与正反应的数值相等，符号相反。(8)

△H的单位是kJ/mol，指的是每mol反应的焓变（热效应）即每mol特定组合完全反应的热效应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-183kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)△H=-91.5kJ/mol1212【例】

25℃101kPa下，1g辛烷燃烧生成CO2和H2O时,放出48.4kJ的热量，请写出其热化学方程式。3.应用(1)书写热化学方程式步骤：①写出反应物、生成物及其聚集状态②找ΔH2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+

18H2O(l)

△H=-11036kJ/molC8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+

9H2O(l)

△H=-5518kJ/mol1.写出下列反应的热化学方程式（1）1molC(固态)与适量H2O(气态)反应,生成CO(气态)和H2(气态),吸收131.3kJ的热量（2）0.5molCu(固态)与适量O2(气态)反应,生成CuO(固态),放出78.5kJ的热量C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s)△H=-314kJ/mol练一练（3）50ml1mol/L的NaOH和50ml0.5mol/L的H2SO4完全反应，放出热量2.865kJ，请写出热化学方程式2NaOH(aq)+H2SO4(aq)

=Na2SO4(aq)+2H2O(l)△H=-114.6kJ/molNaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)

=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)

△H=-57.3kJ/mol

2.已知：

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=–184.6kJ/mol

则反应HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的△H为（）DA.

+184.6kJ/molB.

-92.3kJ/molC.

-369.2kJ/molD.

+92.3kJ/mol【例】判断下列热化学方程式是否正确，并说明原因。1.C+H2O=CO+H2

ΔH=+131.3kJ/mol

2.3.

4.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=

+

393.5kJ/mol归纳：（四看）①物质聚集状态②ΔH的正负号和单位③ΔH与化学计量数是否对应④化学方程式是否正确

(2)热化学方程式的正误判断H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ1.沼气的主要成分是甲烷。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445kJ的热量。则下列热化学方程式中正确的是（）A、2CH4(g)＋4O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH=+890kJ/molB、CH4

＋2O2

＝CO2

＋H2OΔH=–890kJ/molC、CH4

(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH=–

890kJ/molD、1/2CH4

(g)＋O2

(g)＝1/2CO2

(g)＋H2O(l)

ΔH=–890kJ/molC状态ΔH=–445kJ/mol试一试4、比较ΔH的大小（1）方程式计量数相同，反应物或生成物的聚

集状态不同物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系：放热反应：生成固体放出的热量___生成液体放出的热量____生成气体放出的热量吸热反应：生成固体吸收的热量___生成液体吸收的热量___生成气体吸收的热量>><<例:比较Q1

Q2的大小、ΔH1

ΔH2的大小S(g)+O2(g)=SO2(g)

ΔH1=-Q1kJ/molS(s)+O2(g)=SO2(g)

ΔH2=-Q2kJ/molQ1>Q2ΔH1

<ΔH2比较ΔH的大小时，要连同“+”、“-”包含在内，类似于数学上的正负数比较。如果只比较反应放出热量的多少，则只须比较数值大小，与“+”、“-”无关。(2)反应物或生成物的状态相同，计量数不同若一反应的化学计量数是另一反应化学计量数的n倍，则其反应热是另一反应的反应热的n倍。(3)可逆反应中的ΔH是指完全反应时的反应热。因此要考虑反应进行的程度，当反应进行的程度越大，则反应放出或吸热的热量越多。已知：①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH1=akJ/mol②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH2=bkJ/mol③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH3=ckJ/mol④2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH4=dkJ/mol下列关系中正确的是（）A.a＜c＜0B.b＞d＞0

C.2a=b＜0D.c=2d<0C试一试小结注意符号物质聚集状态化学计量数反应物和生成物的情况ΔH比较Q比较：直接比数值1.在同温、同压下，比较下列反应ΔH1

、ΔH2,Q1

、Q2的大小

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)Q2＞Q1ΔH1=-Q1

kJ/molΔH2=-Q2

kJ/mol

ΔH2ΔH1＜随堂练习

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-Q1

kJ/molΔH2<ΔH1ΔH2=-Q2kJ/molQ2＞Q12.在同温、同压下，比较下列反应ΔH1

、ΔH2,Q1

、Q2的大小H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)ΔH2

>ΔH1ΔH1=-Q1

kJ/molΔH2=-Q2

kJ/mol

3.在同温、同压下，比较下列反应ΔH1

、ΔH2,Q1

、Q2的大小Q2<Q1化学方程式热化学方程式化学计量数是整数，既可表示粒子个数，又可表示该物质的物质的量既可以是整数，也可以是分数，只表示该物质的物质的量物质聚集状态不要求注明必须在化学式后注明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※※热化学方程式与普通化学方程式的区别※※三、中和热

(1)反应条件：稀溶液

(3)生成物必须为1molH2O在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。1、定义：(2)反应物：中学阶段只研究强酸和强碱。注意(4)中和热不包括物质溶解、电离等热效应下列四个方程式，反应热就是中和热的是哪个？NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)

ΔH=-57.3kJ/mol

2NaOH(aq)+H2SO4

(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)

ΔH=-114.6kJ/mol

NaOH(aq)+1/2H2SO4

(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)

ΔH

=-57.3kJ/molOH-(aq)+H+(aq)=H2O(l)ΔH

=-57.3kJ/mol(1)原理：Q=cm△t

2.中和热的测定(2)实验用品(3)实验步骤2.利用已知酸碱的物质的量计算出生成水的量，然后写出放出的热量的表达式；如：50mL盐酸，0.55mol/L；50mLNaOH溶液,0.5mol/L；那么生成水0.025mol.若反应热为△H，则Q放=-0.025△H3.Q吸＝Q放，注意单位换算！！实验用品：仪器：大烧杯（500ml）、小烧杯（100ml）、量筒、环形玻璃搅拌棒、温度计、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板；药品：盐酸（0.50mol/L）NaOH(aq)(0.55mol/L)实验步骤1.制作简易量热器2.以量筒准确量取反应溶液，测定初始温度（精确到0.1oC）3.混合溶液，记录最高温度。4.重复步骤2、3三次。5.计算。1.整个实验过程中应把好两关：①隔热关:如量热计保温层内隔热填充材料要填满；盖板上的两孔只需要正好使温度计和环形玻璃棒