同步苏教化学选修四新突破讲义：专题1 第1单元 第1课时 化学反应的焓变 Word版含答案

第一单元化学反应中的热效应第1课时化学反应的焓变目标与素养：1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。(宏观辨识与微观探析)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。(宏观辨识与微观探析)3.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。(宏观辨识与微观探析)一、反应热焓变1反应热焓变(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，所吸收或放出的热量。(2)焓变：在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量，符号为H，常用单位为kJmol1。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。2H与吸热反应和放热反应的关系(1)当H0时，反应物的总能量小于生成物的总能量，反应过程吸收热量，为吸热反应。(2)当H0时，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应过程放出热量，为放热反应。3化学反应伴随能量变化的原因(1)从反应物和生成物总能量相对大小角度分析如图所示吸热反应放热反应反应热的计算公式：HE(生成物)E(反应物)。(2)从反应物断键和生成物成键角度分析N2(g)O2(g)=2NO(g)反应的能量变化如图所示：由图可知：1 mol N2分子中的化学键断裂吸收的能量是946_kJ，1 mol O2分子中的化学键断裂吸收的能量是498_kJ，2 mol NO分子中的化学键形成释放的能量是1_264_kJ，则N2(g)O2(g)=2NO(g)的反应吸收的热量为180_kJ。反应热的计算公式：H反应物的键能总和生成物的键能总和。二、热化学方程式1定义：能够表示反应热的化学方程式。2书写热化学方程式需注意的问题(1)书写热化学方程式时应指明反应的温度和压强，若在25 (即298 K)、101 kPa时进行的反应，可不注明。(2)注明反应物和生成物的聚集状态。一般用“g”表示气体，“l”表示液体，“s”表示固体，“aq”表示水溶液。(3)在热化学方程式中，化学计量数表示物质的量，可以用整数或简单分数表示。(4)在热化学方程式后面注明H的数值、正负号(正号可以省略)及单位(kJmol1)。(5)同一化学反应，热化学方程式中物质的化学计量数不同，H也不同，H与化学计量数成正比关系。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)反应热的单位与热量相同。()(2)反应开始前需要加热的反应一定是吸热反应，不需要加热就能发生的反应一定是放热反应。()(3)热化学方程式中物质前的化学计量数可以表示分子个数。()答案：(1)(2)(3)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H0C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“”C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，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。3H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1表示的意义是在25 、101 kPa下，_H2与_O2反应生成_时，_的热量是285.8 kJ。答案：1 mol mol1 mol液态水放出从宏观和微观的角度分析反应热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)微观探析吸收能量E1反应物生成物放出能量E2E1E2，吸收热量E1E2，放出热量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，放出热量焓变H0H0图示能量变化体系的能量降低体系的能量升高实例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；铝热反应大多数分解反应；盐的水解和弱电解质的电离；Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应；碳和水、C和CO2的反应【例1】某反应由两步反应ABC构成，它的反应能量曲线如图，下列叙述正确的是()A两步反应均为吸热反应BAB反应，反应条件一定要加热CA与C的能量差为E4D三种化合物中C最稳定DAB为吸热反应，BC为放热反应，A项错误；放热反应、吸热反应与是否需要加热无关，B项错误；A与C的能量差为H，C项错误；三种化合物中C能量最低，最稳定，D项正确。(1)某一反应是吸热反应还是放热反应，与反应物和生成物总能量的相对大小有关，与反应条件无关。(2)从能量的角度比较物质的稳定性：物质本身具有的能量越高，其稳定性越差，能量越低的物质越稳定。(3)从键能的角度比较物质的稳定性：键能越大，物质越稳定。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D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等，符号相反。2(1)已知反应2HI(g)=H2(g)I2(g)H11 kJmol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。(2)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用CO和H2在催化剂作用下合成甲醇，发生反应如下：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H。已知反应中相关的化学键键能数据如下：化学键HHCOCOHOCHE/kJmol14363431 076465413由此计算H_kJmol1。解析：(1)设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。(2)根据键能与反应热的关系可知，H反应物的键能之和生成物的键能之和(1 076 kJmol12436 kJmol1)(413 kJmol13343 kJmol1465 kJmol1)99 kJmol1。答案：(1)299(2)99热化学方程式的书写与正误判断1.书写热化学方程式的“五步”写出配平的化学方程式用s、l、g、aq标明物质的聚集状态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与1 mol O2反应，放出的热量小于196.6 kJ。【例2】下列热化学方程式正确的是()AC2H5OH3O2=2CO23H2OH1 367.0 kJmol1BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1CS(s)O2(g)=SO2(g)Ha kJmol1(a0)D2NO(g)O2(g)=2NO2(g)H116.2 kJCA项未标明各物质的聚集状态，B项NaOH和HCl的反应为放热反应，H0，D项中H的单位是“kJmol1”而不是“kJ”。3已知0.1 mol硫黄完全燃烧时放出的热量为29.6 kJ，对应的热化学方程式是()ASO2=SO2H296 kJmol1BS(s)O2(g)=SO2(g)H29.6 kJmol1CS(s)O2(g)=SO2(g)H296 kJmol1DS(s)O2(g)=SO2(g)H296 kJmol1C热化学方程式必须注明物质的状态，A项错误；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，B、D项错误，C项正确。4依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)1 mol N2(g)与适量H2(g)反应，生成2 mol NH3(g)，放出92.4 kJ热量。(2)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量。(3)23 g C2H6O(l)和一定量的氧气混合点燃，恰好完全反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出683.5 kJ的热量。答案：(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1(2)Cu(s)O2(g)=CuO(s)H157 kJmol1(3)C2H6O(l)O2(g)=CO2(g)H2O(l)H683.5 kJmol11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kJB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”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。2(双选)根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是()碳酸钙的热分解示意图ACO2(g)和CaO(s)的总能量小于CaCO3(s)的总能量B该反应的焓变大于零C该反应中有离子键断裂也有共价键断裂，化学键断裂吸收能量，化学键生成放出能量D由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应AD因为碳酸钙受热分解是吸热反应，CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量，焓变大于零，A项错误，B项正确；C项，在CaCO3中，Ca2和CO之间存在离子键，CO中，C与O之间存在共价键，故反应中有离子键断裂也有共价键断裂，断键吸收能量，成键放出能量，C项正确；需要加热才发生的反应不一定为吸热反应，如碳的燃烧反应就是放热反应，D项错误。3在25 、101 kPa下，0.1 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热72.65 kJ，下列热化学方程式正确的是()ACH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.5 kJmol1B2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H1 453 kJmol1C2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(g)H1 453 kJmol1DCH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.5 kJmol1D25 、101 kPa,0.1 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热72.65 kJ，则1 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热726.5 kJ，因此正确的热化学方程式为CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.5 kJmol1，或2CH3OH(l)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H1 453 kJmol1，D项正确；这是一个放热反应，A、B中H都大于0，都是吸热反应，故A、B项错误；C项生成物中的水是气体，不符合题意，错误。4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)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1B12 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 kJmol1C已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1，则2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H572 kJmol1D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CA项，放出热量，H0，正确的热化学方程式为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 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，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。5请你写出298 K、101 kPa时，下列反应的热化学方程式。(1)1 mol C与1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2，吸热131.5 kJ：_。(2)用CO(g)还原1 mol Fe2O3(s)，放热24.8 kJ：_。(3)1 mol HgO(s)分解生成液态汞和氧气时，吸热90.7 kJ：_。(4)已知一些化学键的键能数据如表所示：化学键CHCFHFFF键能/kJmol1414489565155请根据键能数据估算CH4(g)和F2(g)反应生成 CF4(g)和HF(g)的热化学方程式：_。解析：(1)1 mol C与1 mol H2O(g)反应生成CO和H2时吸收131.5 kJ热量，则反应的H131.5 kJmol1。(2)用CO(g)还原1 mol Fe2O3(s)，放热24.8 kJ，则反应的H24.8 kJmol1。(3)1 mol HgO(s)分解生成液态汞和O2，吸热90.7 kJ，则反应的H90.7 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)C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.5 kJmol1(2)3CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H24.8 kJmol1(3)HgO(s)=Hg(l)O2(g)H90.7 kJmol1(4)CH4(g)4F2(g)=CF4(g)4HF(g)H1940 kJmol1