1.1.1 化学反应的焓变学案 高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

新苏教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》PAGEPAGE1专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应的热效应第1课时化学反应的焓变【学习目标】1.认识化学能与热能之间相互转化，能量的变化遵循能量守恒定律。2．知道内能是体系内各物质的各种能量的总和，受温度、压强、物质的聚集状态的影响。3．明确恒温、恒压下化学反应的热效应可以用焓变表示。【知识梳理】知识点一化学反应的焓变一、体系、内能和焓1．体系和内能（1）体系和环境：的物质系统称为体系，体系以外的称为环境或外界。以盐酸与NaOH溶液反应为例：（2）内能：物质的量确定的体系中，物质的称为内能。（3）内能的影响因素：内能受、、和的影响。状态发生改变时，内能就会发生变化。（4）内能的特点：内能的绝对值测得，可以通过变化过程中体系吸收（或放出）的热对内（或外）所做的功的形式表现出来。2．焓和焓变焓是与有关的物理量，用符号表示。焓的称为焓变，用符号表示。二、化学反应的反应热与焓变1．反应热在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，或的热量称为化学反应的热效应，也称反应热。2．化学反应的焓变在条件下，化学反应过程中或的热称为反应的焓变。焓变的符号：，常用单位：。化学反应的焓变与、、反应物及生成物的等因素有关。【即学即练1】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1mol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知识点二放热反应和吸热反应1．化学反应中的能量变化若反应物的能量小于生成物的能量，则反应过程中能量；若反应物的能量大于生成物的能量，则反应过程中能量。下图中，图1表示反应，图2表示反应。2．放热反应和吸热反应（1）放热反应和吸热反应的概念热的反应称为吸热反应，吸热反应的ΔH0。热的反应称为放热反应，反热反应的ΔH0。（2）常见的放热反应和吸热反应根据反应过程中放出或吸收能量，可将化学反应分为放热反应和吸热反应。常见的放热反应有：①燃烧反应；②中和反应；③金属与水或酸反应放出氢气；④大多数化合反应；⑤铝热反应。常见的吸热反应有：①大多数分解反应；②需要持续加热的反应；③CO2+C2CO，C+H2OCO+H2；④铵盐与碱的反应，如Ba(OH)2、Ca(OH)2与NH4Cl的反应。3．放热过程和吸热过程物质在发生物理变化时，也会放出或吸收能量。常见的放热过程有：①浓硫酸稀释、NaOH溶于水；②物态变化：气态→液态→固态常见的吸热过程有：①NH4NO3溶于水；②弱电解质的电离；③物态变化：固态→液态→气体【即学即练2】有下列反应：①氧化钙与水反应②碳酸氢钠受热分解③硫酸与氢氧化钠溶液混合④燃烧煤炭取暖⑤钠与水反应⑥胆矾受热失去结晶水。其中为吸热反应的是_______________，放热反应的是_______________。知识点三热化学方程式1．概念热化学方程式是指能够表示的化学方程式。2．意义热化学方程式不仅表示化学反应中的变化，也表示了变化。还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1表示的意义是在25℃、101kPa下，气态H2与气态O2反应生成时，的热量是285.8kJ。3．热化学方程式的书写（1）标明反应物和生成物的、和。若不标明温度和压强，则表示在℃，kPa条件时的反应热。（2）标注反应物和生成物的，固态、液态、气态和溶液态分别用、、和表示。（3）化学式前面的化学计量数表示，可以用和表示。（4）同一化学反应，物质的化学计量数不同，反应的也不同。（5）在热化学方程式的右边注明ΔH的、和。（6）若一个反应的焓变ΔH=akJ·mol-1，则其逆反应的焓变ΔH=。【即学即练3】写出下列热化学方程式（1）N2(g)与适量H2(g)反应，生成17gNH3(g)，放出46.1kJ热量。（2）1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ的热量。（3）标准状况下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2599.2kJ的热量。（4）24gC(s，石墨)与足量的H2O(g)反应，生成CO(g)和H2(g)，吸收262.6kJ的热量。知识点四化学键与化学反应能量变化的关系1．实例分析N2(g)＋O2(g)=2NO(g)反应的能量变化如图所示：由图可知：1molN2分子中的化学键断裂吸收的能量是；1molO2分子中的化学键断裂吸收的能量是；2molNO分子中的化学键形成释放的能量是；则N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的反应吸收的热量为。2．化学反应能量变化的本质（1）化学反应中中的能量变化，本质上是由于化学变化中旧化学键断裂时的能量和新化学键形成时的能量不同造成的。（2）化学键与化学反应能量变化的关系3．键能数据计算化学反应的反应热用键能计算ΔH时，ΔH=的总键能—的总键能，其中：各物质的键能=该物质的物质的量×数目之和。【即学即练4】下表列出了几种化学键的键能：化学键H-HCl-ClH-Cl键能/kJ·mol-1436243431试写出氢气在氯气中燃烧生成HCl气体的热化学方程式。【难点探究】探究1化学反应的焓变1．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ΔH，单位是kJ·mol－1。2．ΔH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ΔH<0(填“<”或“>”，下同)。(2)吸热反应是反应完成时，反应物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ΔH>0。【典例1】由下图分析，有关叙述正确的是()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是放热反应C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和D．A→B＋C是吸热反应，则B＋C→A是放热反应探究2热化学方程式1．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。2．热化学方程式的书写（1）书写步骤①写出配平的化学方程式。②注明物质的聚集状态。③写出ΔH的数值、单位和符号。（2）书写要求（1）注明物质的聚集状态。（2）ΔH的数值、单位及正负号是否明确(正值可不标出“+”号)。（3）化学计量数是否与ΔH数值对应。（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，但必须是最简整数或最简分数。【典例2】发射卫星时可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K、101kPa时，1g肼气体燃烧生成氮气和水蒸气，释放16.7kJ的热量。判断下列热化学方程式是否正确，并说明原因。（1）N2H4+O2=N2+2H2OΔH＝－534.4kJ·mol－1（2）N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH＝534.4kJ·mol－1（3）N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH＝-534.4kJ·mol－1（4）N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)ΔH＝534.4kJ·mol－1（5）eq\f(1,2)N2H4(g)+eq\f(1,2)O2(g)=eq\f(1,2)N2(g)+H2O(g)ΔH＝-267.2kJ·mol－1探究3根据化学方程式计算化学反应焓变的计算根据热化学方程式的含义，焓变（ΔH）必须与化学计量数相对应。如：2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，可以得出：2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)ΔH＝571.6kJ·mol－1H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1计算化学反应焓变时，要注意以下几点：（1）化学计量数必须与ΔH相对应。（2）在可逆反应中，正反应和逆反应的反应热数值相等，符号相反。【典例3】在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，下列热化学方程式正确的是（）A．CH3OH(l)+eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=725.76kJ·mol-1B．2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=－1451.52kJ·mol-1C．2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=－725.76kJ·mol-1D．2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=－1451.52kJ·mol-1探究4物质的能量、化学键能、焓变的关系1．微观角度：化学键与焓变化学键断裂：吸收能量，如H2(g)=2H(g)ΔH>0化学键形成：释放能量，如2Cl(g)=Cl2(g)ΔH<0化学键断裂吸收的能量>化学键形成放出的能量：ΔH>0化学键断裂吸收的能量<化学键形成放出的能量：ΔH<0化学反应的本质是旧化学键断裂时吸收的能量和新化学键形成释放的能量不同导致的。化学键的断裂和形成是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。2．宏观角度：物质能量变化与焓变放热反应吸热反应关系反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量表示方法ΔH<0ΔH>0【典例4】已知：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)反应过程中的能量变化如图，问：（1）a、b、c分别代表什么意义？A．________________________________；B．________________________________；C．________________________________。（2）该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，ΔH____0(填“>或<”)。

参考答案【知识梳理】知识点一一、1．（1）被研究其他部分（2）各种能量总和（3）温度压强物质的聚集状态组成（4）无法直接内能的变化2．内能H数值的变化ΔH二、1．吸收放出2．恒压吸收放出ΔHkJ·mol－1温度压强聚集状态【即学即练1】【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，A选项错误；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，故C选项正确，D选项错误；焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅是指1mol物质参加反应时的能量变化，B选项错误。知识点二1．吸收放出放热吸热2．（1）吸收>放出<【即学即练2】【答案】②⑥①③④⑤知识点三1．反应热2．物质能量1moleq\f(1,2)mol1mol液态水放出3．（1）温度压强聚集状态25101（2）聚集状态slgaq（3）物质的量整数分数（4）ΔH（5）正负号(正号常省略)数值单位（6）-akJ·mol-1【即学即练3】【答案】(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH＝-92.2kJ·mol-1(2)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH＝-1366.8kJ·mol-1(3)2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)ΔH＝-2599.2kJ·mol-1(4)C(s，石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH＝+131.3kJ·mol-1知识点四1．946kJ498kJ1264kJ180kJ2．（1）吸收释放（2）【答案】断裂形成吸收放出3．反应物生成物化学键【即学即练4】【答案】H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－183kJ·mol－1【解析】用键能计算ΔH时，ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和，根据化学方程式，可得ΔH=（436kJ·mol－1+243kJ·mol－1）-2×431kJ·mol－1=－183kJ·mol－1。【难点探究】探究1【典例1】【答案】D【解析】A.两个反应的反应物和生成物的能量差值相等，所以吸收或放出的能量相等，错误；B.由于A的能量比B和C的总能量低，因此A→B+C是吸热反应，错误；C.B和C具有的能量总和高于A的能量，错误；D.A→B＋C，反应物的能量低于生成物的能量，是吸热反应，B+C→A是A→B＋C的逆反应，所以一定是放热反应，正确。故选D。探究2热化学方程式【典例2】解答：N2H4燃烧的化学方程式为：N2H4+