1.1.1 化學(xué)反應(yīng)的焓變學(xué)案 高二上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）選擇性必修1

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1專題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化第一單元化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第1課時化學(xué)反應(yīng)的焓變【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.認(rèn)識化學(xué)能與熱能之間相互轉(zhuǎn)化，能量的變化遵循能量守恒定律。2．知道內(nèi)能是體系內(nèi)各物質(zhì)的各種能量的總和，受溫度、壓強、物質(zhì)的聚集狀態(tài)的影響。3．明確恒溫、恒壓下化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)可以用焓變表示?！局R梳理】知識點一化學(xué)反應(yīng)的焓變一、體系、內(nèi)能和焓1．體系和內(nèi)能（1）體系和環(huán)境：的物質(zhì)系統(tǒng)稱為體系，體系以外的稱為環(huán)境或外界。以鹽酸與NaOH溶液反應(yīng)為例：（2）內(nèi)能：物質(zhì)的量確定的體系中，物質(zhì)的稱為內(nèi)能。（3）內(nèi)能的影響因素：內(nèi)能受、、和的影響。狀態(tài)發(fā)生改變時，內(nèi)能就會發(fā)生變化。（4）內(nèi)能的特點：內(nèi)能的絕對值測得，可以通過變化過程中體系吸收（或放出）的熱對內(nèi)（或外）所做的功的形式表現(xiàn)出來。2．焓和焓變焓是與有關(guān)的物理量，用符號表示。焓的稱為焓變，用符號表示。二、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓變1．反應(yīng)熱在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，或的熱量稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，也稱反應(yīng)熱。2．化學(xué)反應(yīng)的焓變在條件下，化學(xué)反應(yīng)過程中或的熱稱為反應(yīng)的焓變。焓變的符號：，常用單位：?；瘜W(xué)反應(yīng)的焓變與、、反應(yīng)物及生成物的等因素有關(guān)。【即學(xué)即練1】下列說法中正確的是()A．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化B．焓變是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化C．在一個確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總焓與生成物的總焓一定不同D．在一個確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總焓總是高于生成物的總焓知識點二放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)1．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化若反應(yīng)物的能量小于生成物的能量，則反應(yīng)過程中能量；若反應(yīng)物的能量大于生成物的能量，則反應(yīng)過程中能量。下圖中，圖1表示反應(yīng)，圖2表示反應(yīng)。2．放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)（1）放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念熱的反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)，吸熱反應(yīng)的ΔH0。熱的反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)，反熱反應(yīng)的ΔH0。（2）常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)根據(jù)反應(yīng)過程中放出或吸收能量，可將化學(xué)反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。常見的放熱反應(yīng)有：①燃燒反應(yīng)；②中和反應(yīng)；③金屬與水或酸反應(yīng)放出氫氣；④大多數(shù)化合反應(yīng)；⑤鋁熱反應(yīng)。常見的吸熱反應(yīng)有：①大多數(shù)分解反應(yīng)；②需要持續(xù)加熱的反應(yīng)；③CO2+C2CO，C+H2OCO+H2；④銨鹽與堿的反應(yīng)，如Ba(OH)2、Ca(OH)2與NH4Cl的反應(yīng)。3．放熱過程和吸熱過程物質(zhì)在發(fā)生物理變化時，也會放出或吸收能量。常見的放熱過程有：①濃硫酸稀釋、NaOH溶于水；②物態(tài)變化：氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)常見的吸熱過程有：①NH4NO3溶于水；②弱電解質(zhì)的電離；③物態(tài)變化：固態(tài)→液態(tài)→氣體【即學(xué)即練2】有下列反應(yīng)：①氧化鈣與水反應(yīng)②碳酸氫鈉受熱分解③硫酸與氫氧化鈉溶液混合④燃燒煤炭取暖⑤鈉與水反應(yīng)⑥膽礬受熱失去結(jié)晶水。其中為吸熱反應(yīng)的是_______________，放熱反應(yīng)的是_______________。知識點三熱化學(xué)方程式1．概念熱化學(xué)方程式是指能夠表示的化學(xué)方程式。2．意義熱化學(xué)方程式不僅表示化學(xué)反應(yīng)中的變化，也表示了變化。還說明了物質(zhì)的“量”與“能量”之間的數(shù)量關(guān)系。H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1表示的意義是在25℃、101kPa下，氣態(tài)H2與氣態(tài)O2反應(yīng)生成時，的熱量是285.8kJ。3．熱化學(xué)方程式的書寫（1）標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的、和。若不標(biāo)明溫度和壓強，則表示在℃，kPa條件時的反應(yīng)熱。（2）標(biāo)注反應(yīng)物和生成物的，固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和溶液態(tài)分別用、、和表示。（3）化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)表示，可以用和表示。（4）同一化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)不同，反應(yīng)的也不同。（5）在熱化學(xué)方程式的右邊注明ΔH的、和。（6）若一個反應(yīng)的焓變ΔH=akJ·mol-1，則其逆反應(yīng)的焓變ΔH=。【即學(xué)即練3】寫出下列熱化學(xué)方程式（1）N2(g)與適量H2(g)反應(yīng)，生成17gNH3(g)，放出46.1kJ熱量。（2）1molC2H5OH(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ的熱量。（3）標(biāo)準(zhǔn)狀況下，44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，放出2599.2kJ的熱量。（4）24gC(s，石墨)與足量的H2O(g)反應(yīng)，生成CO(g)和H2(g)，吸收262.6kJ的熱量。知識點四化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)能量變化的關(guān)系1．實例分析N2(g)＋O2(g)=2NO(g)反應(yīng)的能量變化如圖所示：由圖可知：1molN2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量是；1molO2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量是；2molNO分子中的化學(xué)鍵形成釋放的能量是；則N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的反應(yīng)吸收的熱量為。2．化學(xué)反應(yīng)能量變化的本質(zhì)（1）化學(xué)反應(yīng)中中的能量變化，本質(zhì)上是由于化學(xué)變化中舊化學(xué)鍵斷裂時的能量和新化學(xué)鍵形成時的能量不同造成的。（2）化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)能量變化的關(guān)系3．鍵能數(shù)據(jù)計算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱用鍵能計算ΔH時，ΔH=的總鍵能—的總鍵能，其中：各物質(zhì)的鍵能=該物質(zhì)的物質(zhì)的量×數(shù)目之和?！炯磳W(xué)即練4】下表列出了幾種化學(xué)鍵的鍵能：化學(xué)鍵H-HCl-ClH-Cl鍵能/kJ·mol-1436243431試寫出氫氣在氯氣中燃燒生成HCl氣體的熱化學(xué)方程式。【難點探究】探究1化學(xué)反應(yīng)的焓變1．反應(yīng)熱、焓變的概念(1)反應(yīng)熱是化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，所吸收或放出的熱量。(2)在恒溫、恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或釋放的熱量稱為反應(yīng)的焓變(即：化學(xué)反應(yīng)中生成物所具有的焓與反應(yīng)物所具有的焓之差)。符號是ΔH，單位是kJ·mol－1。2．ΔH的正、負(fù)和吸熱、放熱反應(yīng)的關(guān)系(1)放熱反應(yīng)是反應(yīng)完成時，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量的反應(yīng)。由于反應(yīng)后放出熱量(釋放給環(huán)境)而使反應(yīng)體系的能量降低，故ΔH<0(填“<”或“>”，下同)。(2)吸熱反應(yīng)是反應(yīng)完成時，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量的反應(yīng)。由于反應(yīng)時吸收環(huán)境能量而使反應(yīng)體系的能量升高，故ΔH>0?！镜淅?】由下圖分析，有關(guān)敘述正確的是()A．A→B＋C和B＋C→A兩個反應(yīng)吸收或放出的能量不等B．A→B＋C是放熱反應(yīng)C．A具有的能量高于B和C具有的能量總和D．A→B＋C是吸熱反應(yīng)，則B＋C→A是放熱反應(yīng)探究2熱化學(xué)方程式1．熱化學(xué)方程式的概念及意義(1)熱化學(xué)方程式是表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。(2)熱化學(xué)方程式的意義：不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，還說明了物質(zhì)的“量”與“能量”之間的數(shù)量關(guān)系。2．熱化學(xué)方程式的書寫（1）書寫步驟①寫出配平的化學(xué)方程式。②注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。③寫出ΔH的數(shù)值、單位和符號。（2）書寫要求（1）注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。（2）ΔH的數(shù)值、單位及正負(fù)號是否明確(正值可不標(biāo)出“+”號)。（3）化學(xué)計量數(shù)是否與ΔH數(shù)值對應(yīng)。（4）化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，因此可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，但必須是最簡整數(shù)或最簡分?jǐn)?shù)?！镜淅?】發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K、101kPa時，1g肼氣體燃燒生成氮氣和水蒸氣，釋放16.7kJ的熱量。判斷下列熱化學(xué)方程式是否正確，并說明原因。（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根據(jù)化學(xué)方程式計算化學(xué)反應(yīng)焓變的計算根據(jù)熱化學(xué)方程式的含義，焓變（ΔH）必須與化學(xué)計量數(shù)相對應(yīng)。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計算化學(xué)反應(yīng)焓變時，要注意以下幾點：（1）化學(xué)計量數(shù)必須與ΔH相對應(yīng)。（2）在可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反?！镜淅?】在25℃、101kPa下，1g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22.68kJ，下列熱化學(xué)方程式正確的是（）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物質(zhì)的能量、化學(xué)鍵能、焓變的關(guān)系1．微觀角度：化學(xué)鍵與焓變化學(xué)鍵斷裂：吸收能量，如H2(g)=2H(g)ΔH>0化學(xué)鍵形成：釋放能量，如2Cl(g)=Cl2(g)ΔH<0化學(xué)鍵斷裂吸收的能量>化學(xué)鍵形成放出的能量：ΔH>0化學(xué)鍵斷裂吸收的能量<化學(xué)鍵形成放出的能量：ΔH<0化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是舊化學(xué)鍵斷裂時吸收的能量和新化學(xué)鍵形成釋放的能量不同導(dǎo)致的?；瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨能量變化的根本原因。2．宏觀角度：物質(zhì)能量變化與焓變放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)關(guān)系反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量表示方法ΔH<0ΔH>0【典例4】已知：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)反應(yīng)過程中的能量變化如圖，問：（1）a、b、c分別代表什么意義？A．________________________________；B．________________________________；C．________________________________。（2）該反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，ΔH____0(填“>或<”)。

參考答案【知識梳理】知識點一一、1．（1）被研究其他部分（2）各種能量總和（3）溫度壓強物質(zhì)的聚集狀態(tài)組成（4）無法直接內(nèi)能的變化2．內(nèi)能H數(shù)值的變化ΔH二、1．吸收放出2．恒壓吸收放出ΔHkJ·mol－1溫度壓強聚集狀態(tài)【即學(xué)即練1】【答案】C【解析】化學(xué)反應(yīng)的能量變化可以表現(xiàn)為很多方面，如轉(zhuǎn)化為熱能、電能、光能等，A選項錯誤；在一個確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總焓不一定高于生成物的總焓，但總是不同，故C選項正確，D選項錯誤；焓變是指在一定條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，不僅是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化，B選項錯誤。知識點二1．吸收放出放熱吸熱2．（1）吸收>放出<【即學(xué)即練2】【答案】②⑥①③④⑤知識點三1．反應(yīng)熱2．物質(zhì)能量1moleq\f(1,2)mol1mol液態(tài)水放出3．（1）溫度壓強聚集狀態(tài)25101（2）聚集狀態(tài)slgaq（3）物質(zhì)的量整數(shù)分?jǐn)?shù)（4）ΔH（5）正負(fù)號(正號常省略)數(shù)值單位（6）-akJ·mol-1【即學(xué)即練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知識點四1．946kJ498kJ1264kJ180kJ2．（1）吸收釋放（2）【答案】斷裂形成吸收放出3．反應(yīng)物生成物化學(xué)鍵【即學(xué)即練4】【答案】H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－183kJ·mol－1【解析】用鍵能計算ΔH時，ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和，根據(jù)化學(xué)方程式，可得ΔH=（436kJ·mol－1+243kJ·mol－1）-2×431kJ·mol－1=－183kJ·mol－1?！倦y點探究】探究1【典例1】【答案】D【解析】A.兩個反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物的能量差值相等，所以吸收或放出的能量相等，錯誤；B.由于A的能量比B和C的總能量低，因此A→B+C是吸熱反應(yīng)，錯誤；C.B和C具有的能量總和高于A的能量，錯誤；D.A→B＋C，反應(yīng)物的能量低于生成物的能量，是吸熱反應(yīng)，B+C→A是A→B＋C的逆反應(yīng)，所以一定是放熱反應(yīng)，正確。故選D。探究2熱化學(xué)方程式【典例2】解答：N2H4燃燒的化學(xué)方程式為：N2H4+