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专题1 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应中的热效应 第1课时 化学反应的焓变,一、化学反应的焓变 1.反应热：在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同 _时，所_或_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 放的热量称为反应的焓变。符号：_，单位：kJmol-1。,温度,吸收,放出,H,3.吸热反应和放热反应：,二、热化学方程式 1.概念：能够表示_的化学方程式。 2.特点： (1)应标明反应温度和压强：若不标明温度和压强，则表示是 在_条件下的反应热。 (2)应标明反应物和生成物的状态：在反应物和生成物的化学 式后面用英文小写字母标注其聚集状态。常用g、l、s、aq分 别表示_、_、_、_。,反应热,25(即298 K)、101 kPa,气体,液体,固体,水溶液,(3)化学计量数的含义：热化学方程式中物质化学式前面的化 学计量数表示_，可以是整数或简单分数。同一化学 反应，化学计量数不同，反应的H_。 3.实例：已知在298 K时，2 g氢气完全燃烧生成液态水， 放出285.8 kJ的热量，则此反应的热化学方程式可表示为 _。,物质的量,不同,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-571.6 kJmol-1,三、化学键与化学反应中能量变化的关系 1.本质：反应物中化学键断裂时_的能量与生成物中化学 键形成时_的能量不同所导致的。,吸收,放出,2.举例：N2(g)+O2(g)=2NO(g)。,吸收,吸收,放出,1 444,1 264,1.辨析下列说法的正误。 (1)任何化学反应都有能量的变化。( ) (2)反应开始时需要加热的化学反应都是吸热反应。( ) (3)物质的聚集状态不同，则化学反应的反应热不同。( ) (4)物质聚集状态相同的同一化学反应的反应热相同。( ),【答案解析】 (1)。分析：化学反应的实质是旧的化学键的断裂和新的化学键的形成，化学键断裂吸收的能量与化学键形成释放的能量不一定相等，因此化学变化中都会伴随能量的变化。 (2)。分析：有些反应开始时虽然需要加热，但反应本身却是放热的，如木炭燃烧，铝热反应等。,(3)。分析：物质具有的能量与其聚集状态有关，如气态水比液态水具有的能量高，因此物质状态不同，反应热不同。 (4)。分析：反应热不仅与物质的聚集状态有关，还和反应物的物质的量有关，同一状态下的同一反应，反应物的物质的量不同，则反应热不同。,2.根据化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成这一事实，下列变化不属于化学反应的是( ) A.白磷在260时转化为红磷 B.石墨在高温下转化为金刚石 C.NaCl熔化 D.五氧化二磷吸水,【解析】选C。白磷和红磷、石墨和金刚石结构不同，转化过程中有化学键断裂和形成；五氧化二磷和水反应生成磷酸，有化学键断裂和形成；NaCl熔化只有化学键断裂，没有化学键形成，是物理变化。,3.下列反应中，既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是 ( ) A.Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应 B.铝与稀盐酸反应 C.灼热的炭与二氧化碳反应 D.甲烷在空气中燃烧,【解析】选C。A项不是氧化还原反应；B、D项是氧化还原反应，但属于放热反应；炭与二氧化碳反应生成一氧化碳，是氧化还原反应，同时也是吸热反应。,4.下列说法正确的是( ) A.焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化 B.当反应放热时H0，反应吸热时H0 C.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，当反应物总能量大于生成物总能量时，H0,【解析】选D。一定温度、压强下的反应热都是焓变，A错；反应吸热时H0，反应放热时H0，B错；有些放热反应开始时也需要加热，C错。,5.下列热化学方程式正确的是( ) A.2SO2+O2 2SO3 H=-196.6 kJmol-1 B.C(g)+O2(g)=CO(g) H=393.5 kJmol-1 C.H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H=-241.8 kJmol-1 D.2H2(g)+O2(g)=H2O(l) H=-571.6 kJmol-1 【解析】选C。A项没有标物质的状态，错误；B、D项没有配平，错误。,6.已知EA、EB、EC、ED分别表示A、B、C、D所具有的能量，则对于吸热反应A+B=C+D，以下说法正确的是( ) A.EAEC B.EAEC+ED C.EA+EBEC+ED D.EA+EBEC+ED 【解析】选D。反应吸热，故反应物总能量小于生成物总能量。,7.下列对热化学方程式 H2(g)+ I2(g)=HI(g) H=26 kJmol-1的叙述中，正确的是( ) A.1 mol氢气和1 mol碘蒸气完全反应需要吸收26 kJ的热量 B.1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52 kJ的热量 C.1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应生成2 mol的HI气体需吸收52 kJ的热量 D.1 mol H2(g)与1 mol I2(g)完全反应放出26 kJ的热量,【解析】选C。热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，化学计量数加倍则相应的反应热加倍。,一、物质的能量、化学键的键能与焓变 1.物质的能量、化学键的键能与焓变的关系：,(1)图示。,(2)化学反应中能量变化的实质：化学反应的实质是旧的化学键的断裂和新的化学键的形成，化学键断裂吸收的能量和形成化学键释放的能量不同，使化学反应过程中有能量的变化。,2.焓变的计算方法： 焓变=反应物键能总和-生成物键能总和，即： H=E1-E2=反应物键能-生成物键能,【警示】 根据键能计算反应热注意问题 根据化学键键能计算反应热时，要注意根据物质的结构，看清物质中所含化学键的数目及单、双键问题。计算时，反应物键能总和减去生成物键能总和，所得数值就是焓变(包括符号)。,【微思考】 (1)反应物键能总和高于生成物键能总和，则反应物总能量高于生成物总能量吗？ 提示：不是。化学键的键能是从微观角度来分析反应热，物质具有的能量是从宏观的角度来分析反应热，二者是不同层次的概念。反应物化学键的键能总和高于生成物化学键的键能总和，则该反应是吸热反应，故反应物总能量低于生成总能量。,(2)可以利用焓变计算化学键的键能吗？如何计算？ 提示：可以。当反应的焓变已知，除欲求化学键的键能以外，其他化学键的键能都知道时，可利用关系 H=反应物键能-生成物键能求得化学键的键能。,【过关题组】 1.(2014邯郸高二检测)白磷与氧气可发生如下反应： P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别 为：PPakJmol-1、PObkJmol-1、POckJmol-1、 OOdkJmol-1。,根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H，其中正确的是( ) A.(4c+12b-6a-5d)kJmol-1 B.(6a+5d-4c-12b)kJmol-1 C.(4c+12b-4a-5d)kJmol-1 D.(4a+5d-4c-12b)kJmol-1,【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)P4分子中含有6个PP键；P4O10中含有12个PO键、 4个PO键。 (2)计算化学键键能总和时，要考虑化学计量数。,【解析】选B。反应物的键能总和=6akJmol-1+5 dkJmol-1=(6a+5d)kJmol-1，生成物的键能总和 =4ckJmol-1+12bkJmol-1=(4c+12b)kJmol-1。 H=反应物键能-生成物键能=(6a+5d-4c-12b)kJmol-1。,2.已知断裂或形成1 mol AB键吸收或放出的能量叫AB键 的键能。今有HH键能为436 kJmol-1，HN键能为 391 kJmol-1，已知热化学方程式：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1，则NN键的键能是( ) A.431 kJmol-1 B.946 kJmol-1 C.649 kJmol-1 D.869 kJmol-1,【解析】选B。H=反应物键能-生成物键能，故3 436 kJmol-1+E(NN)-2391 kJmol-13 =-92.4 kJmol-1，E(NN)=946 kJmol-1。,3.(2014邯郸高二检测)SF6是一种优良的绝缘气体，分子中 只有SF键。已知S8(s)的分子结构模型(如图)，断裂1 mol SS、1 mol FF、1 mol SF键需吸收的能量分别为 280 kJmol-1、160 kJmol-1、330 kJmol-1。则： S8(s)+3F2(g)=SF6(g)的反应热H为( ) A.-1 780 kJmol-1 B.-1 220 kJmol-1 C.-450 kJmol-1 D.430 kJmol-1,【解析】选B。根据H=反应物键能-生成物键能，则 H= 8280 kJmol-1+3160 kJmol-1-6 330 kJmol-1=-1 220 kJmol-1。,【互动探究】 (1)题1中的化学反应是放热反应还是吸热反应？能否据此判 断P4、O2、P4O10三者能量的相对高低？ 提示：磷在氧气中燃烧，燃烧反应都是放热反应。根据物质 能量和反应热的关系可知1 mol P4和5 mol O2的能量总和大于 1 mol P4O10的能量总和，但不能判断三种物质的能量的相对 高低。,(2)题2中若将2 mol NH3置于密闭容器中，在相同条件下发生分解反应，吸收的热量是否是92.4 kJ？ 提示：不是。因为NH3分解是可逆反应，不能分解完全，所以吸收的热量小于92.4 kJ。,二、热化学方程式的书写及正误判断 1.热化学方程式书写“三步骤”： 一写 写出配平的化学方程式 二注 注明物质的聚集状态 三求 求算出H的数值，并写出单位及符号,热化学方程式书写时应注意问题： (1)注明反应的温度和压强。若不注明，则一般认为是25、101 kPa。 (2)必须标明物质的状态。固体用“s”表示，液体用“l”表示，气体用“g”表示，水溶液用“aq”表示。 (3)反应热要与化学计量数相对应。化学计量数改变，则反应热相应的改变。,2.热化学方程式正误判断“五看”： (1)“一看”各物质的聚集状态是否正确(化学原理是否正确)：反应物和生成物的聚集状态不同，反应热H也不同，因此必须注明物质的聚集状态。 (2)“二看”H的值是否正确：若为放热反应，H0。 (3)“三看”反应热的单位是否准确：反应热的单位为kJmol-1，要防止错写为kJ。,(4)“四看”反应热数值与化学计量数是否相对应：由于H与反应完成的物质的量有关，所以化学计量数必须与H相对应。 (5)“五看”题目要求：写热化学方程式，答案不是唯一的。书写时要符合题目要求的物质的量等。,【点拨】 化学方程式与热化学方程式的区别,【微思考】 (1)写热化学方程式为什么要标明物质的状态？ 提示：物质由固态变为液态、由液态变为气体要吸收能量，物质的不同状态具有不同的能量，状态不同则反应热不同，故写热化学方程式必须标明物质的状态。,(2)对于可逆反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H= -92.4 kJmol-1，怎样理解该反应的反应热？1 mol氮气和 3 mol氢气混合后反应，恰好放出92.4 kJ的热量吗？ 提示：该反应表示1 mol氮气和3 mol氢气完全反应生成2 mol 氨气，放出92.4 kJ的热量。因该反应是可逆反应，1 mol氮气 和3 mol氢气不能完全反应，故放出的热量小于92.4 kJ。,【过关题组】 1.(2014衡水高二检测)已知在25、101 kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水放出48.40 kJ热量， 表示上述反应的热化学方程式正确的是( ) A.C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) H=-48.40 kJmol-1 B.C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) H=-5 517.6 kJmol-1,C.C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) H=5 517.6 kJmol-1 D.C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) H=48.40 kJmol-1,【解题探究】 (1)物质的质量与物质的量如何进行换算？ 提示：n= 。 (2)如何根据热化学方程式进行反应热的计算？ 提示：反应热是热化学方程式的一部分，与各物质的物质的量成正比，可仿照化学方程式的计算方法进行计算。,【解析】选B。1 g辛烷的物质的量为 mol，故1 mol辛烷燃 烧放出的热量为48.40 kJ114=5 517.6kJ，放热反应焓变的 符号为负号。,2.(2014莆田高二检测)已知在1105Pa、298 K条件下， 2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，下列热化学方 程式正确的是( ) A.H2O(g)=H2(g)+ O2(g) H=242 kJmol-1 B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-484 kJmol-1 C.H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H=242 kJmol-1 D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H=484 kJmol-1,【解析】选A。2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量，则1 mol氢气燃烧生成水蒸气放出242 kJ热量，正反应放热则逆反应吸热。B项水的状态错误，C、D焓变的符号错误。,【方法规律】热化学方程式的相关计算方法 (1)题目中给出热化学方程式时，反应热是化学方程式的一部分，直接根据方程式中量的关系进行计算即可。 (2)计算某化学键键能时，依据H=反应物键能-生成物键能，将已知的化学键键能和焓变代入即可求解。 (3)混合物燃烧的有关计算，可采用设未知数、列方程组、求解的方法。,【变式训练】(2014富阳高二检测)燃烧ag乙醇(液态)生成 CO2气体和液态H2O放出的热量为QkJ，经测定ag乙醇与足量Na 反应能生成H25.6 L(标准状况)，则乙醇燃烧的热化学方程式 正确的是( ) A.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=-QkJmol-1 B.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=- QkJmol-1 C. C2H5OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+ H2O(l)H=QkJmol-1 D.C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) H=-2QkJmol-1,【解析】选D。热化学方程式中物质前的数字只表示物质的量，因此，应首先计算1 mol乙醇燃烧的反应热。 2C2H5OH+2Na 2C2H5ONa+H2 2 mol 22.4 L n(C2H5OH) 5.6 L 所以n(C2H5OH)=0.5 mol，即ag乙醇的物质的量为0.5 mol。由题意知1 mol液态乙醇燃烧生成CO2气体和液态H2O，放出的热量应该为2QkJ，因此D正确。,【备选要点】 反应热的大小比较 (1)放热反应(H0)，H的数值越大，就越大。 (3)同一反应，生成物的状态不同时： A(g)+B(g)=C(g) H10； A(g)+B(g)=C(l) H20。 存在H2H1。,(4)同一反应，反应物的状态不同时： A(s)+B(g)=C(l) H10； A(g)+B(g)=C(l) H20。 存在H2H1。,【微思考】 (1)反应放出的热量越多，焓变越大吗？ 提示：不是。放热反应焓变是负数，放出热量越多，焓变的绝对值越大，而焓变越小。 (2)比较反应放出的热量大小时，还需要考虑焓变的符号吗？ 提示：不用。比较反应放出的热量大小时，只比较焓变的数值即可。,【过关题组】 1.(2014海口高二检测) 已知(1)H2(g)+ O2(g)=H2O(g) H1=akJmol-1 (2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H2=bkJmol-1 (3)H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H3=ckJmol-1 (4)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H4=dkJmol-1 下列关系式中正确的是( ) A.ad0 C.2a=b0,【解析】选C。氢气的燃烧是放热反应，故焓变小于0，B、D错误；(1)、(2)热化学方程式中物质状态一致，但化学计量数(2)是(1)的2倍，故焓变(2)是(1)的2倍，即2a=bb，A错误。,2.(2014唐山高二检测)已知：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJmol-1。现将一定量的稀盐酸、浓硫酸、稀醋酸分别和1 L 1 molL-1的NaOH溶液恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2和H3的大小关系为( ) A.H1=H2H3 B.H3H2H1 C.H3H1H2 D.H2H1H3,【解析】选C。浓硫酸稀释过程中会放出热量，醋酸是弱电解质，电离过程中会吸收能量，因此稀盐酸、浓硫酸、稀醋酸分别和NaOH反应放出热量由多到少的顺序为：浓硫酸、稀盐酸、稀醋酸，故焓变的大小顺序为H3H1H2。,【提分必备关键点】 1.反应物总能量高于生成物总能量，反应放热，H0。 2.书写热化学方程式必须标明物质的聚集状态：固态s、液态l、气态g、水溶液aq，写出反应的焓变。 3.热化学方程式的焓变与化学计量数成正比。 4.利用化学键键能计算反应热：H=反应物键能-生成物键能,化学反应中能量变化的图像探究 【真题判断】(在括号内打“”或“”) (1)(2014海南高考)某反应过程的能量变化如图所示，表明 该反应为放热反应，热效应等于H。 ( ),分析：由于反应物的能量高于生成物的能量，多余的能量会以热量的形式释放出来，所以该反应为放热反应，热效应等于反应物与生成物的能量差，即H。,(2)(2012大纲版全国卷)反应A+B C(H0)，X C(H0)，可用如下 图像表示 ( ),分析：由总反应放热，即A+B C(H0)，XC (H0)，由此可知，第一步吸热，第二步放热，则X的总能 量高于A+B的总能量，且X的能量大于C的能量。,(3)(2012重庆高考)根据如下图像可知，1 mol反应物断裂化 学键吸收的能量总和为534 kJ。 ( ),分析：图中H1为反应的焓变，H2为形成化学键释放的能 量，H3为断裂化学键吸收的能量，故H3=2 752 kJmol-1 -534 kJmol-1=2 218 kJmol-1。,(4)(2012江苏高考)根据如下图像，可知催化剂不改变反应的焓变。 ( ),分析：根据图像可知，有无催化剂，反应物与生成物间的能量差H一直未变，即反应的焓变不变。,【案例探究】 上图表示的是N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=akJmol-1反应过程中的能量变化。,请思考回答下列问题： (1)试判断该反应是吸热反应还是放热反应？ 提示：放热反应，因为反应物的总能量高于产物的总能量。 (2)试判断图中E1、E2分别表示什么能量变化？ 提示：E1表示的是断裂化学键吸收的能量，E2表示的是形成化学键释放的能量。 (3)试求该反应的焓变是多少？ 提示：H=508 kJmol-1-600 kJmol-1=-92 kJmol-1。,(4)试判断a、b哪条曲线表示的是有催化剂的反应？ 提示：加入催化剂可降低反应物断裂化学键所需的能量，故b曲线表示的是有催化剂的反应。 (5)若将2 mol N2和6 mol H2混合并使之充分反应，反应放出的热量是否是2akJ？ 提示：不是。因为N2与H2的反应是可逆反应，不能反应完全，所以反应放出的热量小于2akJ。,【探究归纳】 1.图像问题解题思路： 第一步：明确坐标含义。即明确横坐标、纵坐标所表示的是什么。 第二步：分析关键点。即分析曲线的起点、拐点、终点所表示的含义，或对应的量。 第三步：认识曲线。即全面分析曲线的变化趋势，理解曲线变化表示的含义，对曲线进行全面的分析。,2.吸热反应和放热反应的比较注意问题： (1)一个化学反应是放热反应还是吸热反应是由反应物和生成物所具有的能量决定的，而与反应条件(如点燃、加热、高温、光照等)和反应类型没有直接的因果关系。在点燃或高温下进行的反应也可能是放热反应，常温下即能进行的反应也可能是吸热反应。 (2)吸热或放热是化学反应的本质属性，外界条件不可能将吸热反应改变为放热反应或将放热反应改变为吸热反应。,【探究体验】 据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是( ),【解析】选B。水的分解是吸热反应，故产物的总能量高于反应物的总能量；催化剂可降低化学键断裂所需能量，故有催化剂比无催化剂化学键断裂所需能量低。,【巩固训练】下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢过程中能量变化的示意图是( ),【解析】选B。氢气和氯气反应生成氯化氢与氢气在氯气中燃烧的实质相同，属于放热反应，故反应物总能量高于生成物总能量；化学键断裂吸收能量，形成化学键释放能量，故H、Cl的原子状态比分子状态具有的能量高。,
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