1、第一单元 化学反应的热效应 基础课时1 化学反应的焓变 专题一 化学反应与能量变化 学 习任 务1通过宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2通过辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，正确理解反应热和焓变的概念，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。3通过从定性到定量描述化学反应中的能量变化的思维模型，能正确书写热化学方程式，培养模型认知的化学核心素养。必备知识自主预习储备 NO.1一、反应热 焓变1体系与环境 被研究的物质系统称为，体系以外的其他部分称为或。2内能 内能是体系内物质的各种能量的
2、总和，受温度、压强、物质的和组成的影响。体系环境外界聚集状态3化学反应的特征 化学反应过程中既有，又有。4反应热 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同时，的热称为化学反应的，也称。物质变化能量变化温度吸收或释放热效应反应热5焓、焓变(1)焓：焓是与有关的物理量，用符号 H 表示。(2)焓变：在恒压的条件下，化学反应过程中的热即为反应的，用表示，单位常采用。内能吸收或释放焓变HkJmol1微点拨：(1)焓变为恒压条件下的反应热。(2)反应热、焓变的单位均为 kJmol1，热量的单位为 kJ。6焓变(H)与吸热反应和放热反应的关系(1)化学反应过程中的能量变化 一个化学反应是吸收能量还是释放
3、能量，取决于和之间的相对大小。若反应物的总能量生成物的总能量，则反应过程中；若反应物的总能量生成物的总能量，则反应过程中。反应物总能量生成物总能量小于吸收能量大于释放能量(2)焓变(H)与吸热反应和放热反应的关系 吸收热的反应称为吸热反应，H 0。放出热的反应称为放热反应，H 0。用图示理解如下：热反应 热反应 放吸(正确的打“”，错误的打“”)(1)反应热的单位与热量相同()(2)恒压条件下化学反应的反应热就是该反应的焓变()(3)一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，H0()二、热化学方程式 1概念 能够表示的化学方程式叫做。2意义 不仅表示化学反应中的变化，也表
4、明了化学反应中的变化。反应热热化学方程式物质能量实例：已知 25、101 kPa 下，热化学方程式为 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，其表示在 25、101 kPa下，与完全反应生成时的热量是。2 mol H2(氢气)1 mol O2(氧气)2 mol 液态水放出571.6 kJ3热化学方程式的书写方法(1)写出相应的化学方程式。热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其，可以是整数或分数。(2)标注反应的和。没有特殊说明是在 25、101 kPa条件下的反应热。不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等)。物质的量温度压强(3)标注各物质。在物质
5、后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“”，液体用“”，固体用“”，水溶液用“”。(4)标注 H 的正负。热化学方程式后面空一格标注 H，若为放热反应，H 为“”；若为吸热反应，H 为“”。(5)计算 H 的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出H 的数值。H 单位是。聚集状态glsaqkJmol1微点拨：H 的单位中“mol1”的含义 对一个热化学反应，H 的单位中“mol1”不是指每摩尔具体物质，而是指“每摩尔反应”。因此 H 必须与热化学方程式一一对应。4实例 例 25、101 kPa 时，1 g 甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出 55.64 kJ 的热，写出该反应的热
6、化学方程式。解 甲烷燃烧的化学方程式为 CH42O2=CO22H2O 设 1 mol 甲烷完全燃烧放出的热为 x，则有 1 g(1 mol16 gmol1)55.64 kJx 解得 x890.2 kJ 则该反应的热化学方程式为 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.2 kJmol1。答 甲烷气体完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.2 kJmol1。(正确的打“”，错误的打“”)(1)一个化学反应的热化学方程式只有一个()(2)若 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1，
7、则2HCl(g)=H2(g)Cl2(g)H184.6 kJmol1()(3)25、101 kPa 时，0.5 mol CH4 完全燃烧生成 CO2 气体和液态 H2O 时，放出 445.15 kJ 的热量。判断下列几个热化学方程式的正误。CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H445.15 kJmol1()2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H 890.3kJmol1()CH42O2=CO2H2O H890.3 kJmol1()CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1()12CH4(g)O2(g)=12CO2(g)H2O(
8、l)H445.15 kJmol1()三、化学反应过程中能量变化的原因(1)实例 以 N2(g)O2(g)=2NO(g)反应的能量变化为例说明，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，1 mol O2 分子中的化学键断裂吸收的能量是，2 mol NO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。180 kJ946 kJ498 kJ1 264 kJ图示：化学反应过程中形成化学键、断裂化学键能量变化可用如图表示：其中，E1 表示反应物断裂化学键吸收的总热量，E2 表示生
9、成物形成化学键放出的总热量，E1 与 E2 的差值表示。上述反应过程表示该反应为反应。焓变计算公式：H反应物的键能总和生成物的键能总和。(2)结论 化学反应中能量变化的本质：化学键的和是化学反应过程中伴随能量变化的根本原因。反应热放热断裂形成(正确的打“”，错误的打“”)(1)化学反应中必然存在化学键的变化()(2)反应放热和吸热与化学键的断裂和形成有关()(3)化学反应的焓变等于生成物的键能总和与反应物的键能总和之差()关键能力情境探究达成 NO.2学习任务1 学习任务2 化学反应吸热与放热反应的判断N2(g)与 H2(g)在铁催化剂表面经历如下过程生成 NH3(g)问题 1 N2 与 H2
10、 反应生成 NH3 的过程经历了几个阶段？每一阶段的能量变化如何？提示 4 个阶段；、吸热；、放热；、放热；、放热 问题 2 N2(g)3H2(g)2NH3(g)的反应是放热反应还是吸热反应？提示 放热反应 问题 3 根据上图分析化学反应中为什么会有能量变化？提示 化学反应中反应物断裂化学键需要吸收的能量与生成物形成化学键需要释放的能量不同，是产生能量变化的原因，即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。类型 定义 放出热量的化学反应吸收热量的化学反应 宏观辨识反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量(E 反E 生)反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量(E 反E 生)微观
11、探析 与键能的关系反应物的键能总和生成物的键能总和，吸收热量 反应物的键能总和生成物的键能总和，放出热量 H 的计算方法H反应物的键能总和生成物的键能总和 焓变H0H0 图示 能量变化体系的能量降低体系的能量升高 H 的计算方法H生成物具有的总能量反应物具有的总能量 实例H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H184.6 kJmol1C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJmol1 常见反应类型常见的放热反应：可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属与(水)酸的置换反应；铝热反应常见的吸热反应：大多数分解反应；盐的水解和弱电解质的电离；Ba(OH)28H2O 与 N
12、H4Cl的反应；碳和水、C 和 CO2 的反应 1任何化学反应都有反应热。2放热反应和吸热反应是针对化学反应而言，物质三态之间的变化、物质的溶解有能量的变化，但属于物理变化，故不属于放热反应或吸热反应。3放热反应和吸热反应取决于反应物和生成物总能量的相对大小，与反应条件并无必然的关系。4物质的能量越高，越不稳定。1下列图示变化为吸热反应的是()A B C D A A反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，故 A正确；B反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故 B 错误；C浓硫酸溶于水放热，为放热过程，故 C 错误；D活泼金属与酸的反应，为放热反应，故 D 错误。2CO(g)与 H2O(g
13、)反应的能量变化如图所示，下列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 B 由能量变化示意图可知，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
14、收 41 kJ热量。热化学方程式的书写与正误判断发射卫星时可用肼(N2H4)作燃料，已知在 298 K、101 kPa 时 1 g液态肼燃烧生成氮气和液态水，释放 19.44 kJ 的热量。与肼燃烧有关的方程式可表示如下：(1)N2H4O2=N22H2O H622.08 kJmol1(2)N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H622.08 kJmol1(3)N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H622.08 kJmol1(4)N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H622.08 kJmol1(5)12N2H4(l)12O2(g)=12N2(g)H2O(l
15、)H311.04 kJmol1 问题 1 以上 5 个方程式中，哪几个不属于热化学方程式？热化学方程式中的 g、l 代表什么？固态和水溶液如何表示？提示(1)不属于热化学方程式；g 表示物质的状态为气态，l表示物质的状态为液态，固态和水溶液分别用 s 和 aq 表示。问题 2 热化学方程式(5)中的“12”代表什么？如果是 1 mol N2H4(l)与 O2(g)完全反应，则 H 还是311.04 kJmoll 吗？提示 热化学方程式(5)中的“12”代表的 N2H4(g)和 O2(g)的物质的量，而不是分子数，如果 N2H4(g)和 O2(g)的物质的量均为 1 mol，则 H622.8 k
16、Jmol1 而不是 H311.04 kJmol1 问题 3 由方程式(4)可得到 N2(g)2H2O(g)=N2H4(l)O2(g)的 H 为多少？提示 H622.08 kJmol1 1书写热化学方程式的“五步”2热化学方程式书写的注意事项(1)注意标明物质的聚集状态：方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s)，不用标“”或“”，水溶液用 aq 表示。(2)注意注明必要的反应条件：焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须在 H 后指明反应的温度和压强(298 K、101 kPa时，可不注明)。(3)注意明确化学计量数的含义：化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示
17、分子个数或原子个数，因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。(4)注意 H 的单位及符号：H 的单位常采用 kJmol1，H 只能写在化学方程式的右边，表示正向反应的焓变。H0 表示为放热反应；H0 表示为吸热反应。(5)注意同一反应中化学计量数与 H 数值的对应关系：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 的符号改变，但数值不变。(6)可逆反应的 H 表示的是当反应物按化学计量数完全反应时产生的热效应，实际反应中，若按化学计量数放入反应物，产生的热量偏小，如 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol1，若 2 mol SO2
18、与 1 mol O2 反应，放出的热量小于 196.6 kJ。“四看”法判断热化学方程式的正误 1看各物质的聚集状态是否正确；2看 H 的符号是否正确；3看反应热的单位是否为 kJmol1；4看反应热的数值与化学计量数是否对应。1下列热化学方程式正确的是()AC2H5OH3O2=2CO23H2O H1 367.0 kJmol1 B NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H 57.3 kJmol1 CS(s)O2(g)=SO2(g)Ha kJmol1(a0)D2NO(g)O2(g)=2NO2(g)H116.2 kJ C 解析：A 项未标明各物质的聚集状态，B 项 NaOH
19、和 HCl的反应为放热反应，H0，D 项中 H 的单位是“kJmol1”而不是“kJ”。2根据所给信息完成下列热化学方程式：(1)0.1 mol 硫黄完全燃烧时放出的热量为 29.6 kJ，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CH CF HF FF 键能/kJmol1414489565155 请根据键能数据估算 CH4(g)和
20、F2(g)反应生成 CF4(g)和 HF(g)的热化学方程式：_ _。解析(1)常温下，硫黄是固体，O2、SO2 是气体，1 mol S 完全燃烧时放出的热量为296 kJ，对应的热化学方程式S(s)O2(g)=SO2(g)H296 kJmol1(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 226.7kJ。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)54O2(g)=NO(g)32H
21、2O(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。答案(1)S(s)O2(g)=SO2(g)H296 kJmol1(2)NH3(g)54O2(g)=NO(g)32H2O(g)H226.7 kJmol1(3)NH3(g)12N2(g)32H2(g)H46.2 kJmol1(4)CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)
22、H1 940 kJmol1 学习效果随堂评估自测 NO.31 2 3 4 5 1下列有关焓变与反应热的说法，正确的是()A反应热和焓变的单位都是 kJ B如果反应是在恒温恒压条件下进行的，可认为此时的反应热和焓变相等 C如果反应是在恒温恒容条件下进行的，可认为此时的反应热与焓变相等 D有些化学反应不存在反应热，即焓变可以为“0”1 2 3 4 5 B 反应热和焓变的单位都是 kJmol1，A 错误；恒温恒压时的反应热与焓变相等，B 正确、C 错误；任何化学反应都有反应热，即 H0，D 错误。1 2 3 4 5 2下列说法正确的是()A反应热就是反应中放出的热量 B当反应放热时 H0，反应吸热时
23、 H0 C一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，H 为“”D一个化学反应中，生成物总键能大于反应物的总键能时，反应吸热，H 为“”1 2 3 4 5 C 解析：反应热也指反应中吸收的热量，A 错；在反应中，生成物比反应物所具有的总能量小，反应就放热，反之就吸热，C对；化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，断键时吸收能量即反应物键能，成键时放出能量即生成物键能，后者大，则反应为放热反应，H 为“”，D 错。1 2 3 4 5 3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
24、)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1 B12 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 kJmol1 C已知：H2(g)12O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1，则2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H572 kJmol1 1 2 3 4 5 D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 1 2 3 4 5 C A 项，放出热量，H0，正确的热化
25、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 2 3 4 5 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
26、，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。1 2 3 4 5 4下列热化学方程式书写正确的是()A2SO2O22SO3 H196.6 kJmol1 BH2(g)12O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1 C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ DC(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1 1 2 3 4 5 B A 项中反应物和生成物都未标明物质聚集状态；C 项中 H的单位不正确；D 项中为放热反应，H 符号应为“”。
27、1 2 3 4 5 5写出下列反应的热化学方程式：(1)1 mol C2H2(g)在 O2 中完全燃烧生成 CO2 和液态水，放出 1 299.6 kJ 热量。_ _。1 2 3 4 5(2)23 g C2H5OH(l)在 O2 中完全燃烧生成 CO2 和液态水，放出683.4 kJ 热量。_ _。1 2 3 4 5 解析(1)1 mol C2H2(g)在氧气中完全燃烧生成 CO2 和液态水放出 1 299.6 kJ 热量，所以 2 mol C2H2(g)在氧气中完全燃烧生成 CO2和液态水放出热量 2 599.2 kJ，则热化学方程式为：2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(
28、l)H2 599.2 kJ/mol 1 2 3 4 5(2)23 g 乙醇完全燃烧生成 CO2 和液态水时放出热量 683.4 kJ，则 1 mol 乙醇质量为 46 g，完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量为2683.4 kJ 1 366.8 kJ，热 化 学 方 程 式 为：C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.8 kJ/mol 1 2 3 4 5 答案(1)2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H2 599.2 kJ/mol(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.8 kJ/mol点击右图进入 基 础 课 时 落 实 谢谢观看 THANK YOU!
