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)1.1.1化學(xué)反應(yīng)的焓變核心素養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)能量變化在生產(chǎn)生活（如能源利用、人體能量供應(yīng)等）中的重要意義，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，增強(qiáng)合理利用能源、解決能源問題的社會(huì)責(zé)任感。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過對(duì)熱化學(xué)方程式、反應(yīng)焓變數(shù)據(jù)等證據(jù)的分析推理，構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)能量變化的模型，能運(yùn)用該模型解釋和預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)的能量變化情況。宏觀辨識(shí)與微觀探析：能從宏觀角度辨識(shí)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化（吸熱或放熱）現(xiàn)象，從微觀層面理解化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)能量變化的本質(zhì)原因，建立宏觀現(xiàn)象與微觀本質(zhì)的聯(lián)系。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)深入理解反應(yīng)焓變與反應(yīng)物、生成物總能量的關(guān)系，以及焓變的微觀本質(zhì)（化學(xué)鍵的斷裂與形成）。準(zhǔn)確運(yùn)用熱化學(xué)方程式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，以及在復(fù)雜情境下判斷熱化學(xué)方程式的正誤和書寫。難點(diǎn)深入理解反應(yīng)焓變與反應(yīng)物、生成物總能量的關(guān)系，以及焓變的微觀本質(zhì)（化學(xué)鍵的斷裂與形成）。準(zhǔn)確運(yùn)用熱化學(xué)方程式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，以及在復(fù)雜情境下判斷熱化學(xué)方程式的正誤和書寫。課前導(dǎo)入在生活中我們能感受到很多化學(xué)反應(yīng)與能量變化的現(xiàn)象。比如，冬天我們用的暖寶寶，里面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)能持續(xù)放出熱量，給我們帶來溫暖；還有汽車燃燒汽油，汽油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放能量，推動(dòng)汽車前行。這些現(xiàn)象背后都隱藏著化學(xué)反應(yīng)中能量變化的奧秘。那化學(xué)反應(yīng)為什么會(huì)有能量變化呢？如何準(zhǔn)確地表示和計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的能量變化呢？今天，就讓我們一起走進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的能量世界，去探索反應(yīng)焓變和熱化學(xué)方程式的知識(shí)吧！01內(nèi)能和焓內(nèi)能與焓變→內(nèi)能：①物質(zhì)的量確定的體系中，物質(zhì)的各種能量總和稱為內(nèi)能。②內(nèi)能的影響因素：內(nèi)能受溫度、壓強(qiáng)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)和組成的影響。物質(zhì)處于一定的狀態(tài)，就具有一定的內(nèi)能，狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，內(nèi)能就會(huì)發(fā)生變化。③內(nèi)能的絕對(duì)值無法直接測(cè)得，內(nèi)能的變化可以通過變化過程中體系吸收（或放出）的熱對(duì)內(nèi)（或外）所做的功的形式表現(xiàn)出來?！剩红适桥c內(nèi)能有關(guān)的物理量，用符號(hào)H表示能量守恒定律的應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)過程中既有物質(zhì)變化，又有能量變化。能量的轉(zhuǎn)換以發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)，遵循能量守恒定律。釋放或吸收熱是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要形式之一，釋放或吸收熱的多少取決于化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化量。人們廣泛利用化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系解釋生產(chǎn)和生活現(xiàn)象，如生命體中糖類與氧氣的反應(yīng)為機(jī)體提供能量，生產(chǎn)、生活中燃料的燃燒等都是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的重要應(yīng)用。反應(yīng)熱和焓變→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(shí)，吸收或釋放的熱稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，也稱反應(yīng)熱。→焓變：①概念：在恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或放出的熱稱為反應(yīng)的焓變。②焓變的符號(hào)：ΔH，常用單位：kJ·mol－1。③化學(xué)反應(yīng)的焓變與溫度、壓強(qiáng)、反應(yīng)物及生成物的聚集狀態(tài)等因素有關(guān)?！首兒头磻?yīng)熱的關(guān)系：在恒壓的條件下，化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或釋放的熱即為反應(yīng)的焓變?；瘜W(xué)反應(yīng)中的能量變化一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是釋放能量，取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量之間的相對(duì)大小。若反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，則反應(yīng)過程中吸收能量；若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則反應(yīng)過程中釋放能量。常見的放熱反應(yīng)⑴常見的放熱反應(yīng)①活潑金屬與水或酸的反應(yīng)。如2Al+6HCl＝AlCl3+3H2↑②酸堿中和反應(yīng)。如2KOH+H2SO4＝K2SO4+2H2O③燃燒反應(yīng)。如C、CO、C2H5OH等的燃燒④多數(shù)化合反應(yīng)。如CaO+H2O＝Ca(OH)2SO3+H2O=H2SO4常見的吸熱反應(yīng)①多數(shù)分解反應(yīng)②2NH4Cl（s）+Ba(OH)2·8H2O（s）＝BaCl2+2NH3↑+10H2O③C(s)+H2O(g)=CO+H2④CO2+C=2CO⑤鹽類的水解易錯(cuò)提醒(1)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)均為化學(xué)變化。(2)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件沒有必然聯(lián)系，需要加熱的反應(yīng)也可能是放熱反應(yīng)。(3)一般來說，物質(zhì)具有的能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定；物質(zhì)內(nèi)的總鍵能越大，物質(zhì)越穩(wěn)定。(4)物質(zhì)在發(fā)生物理變化時(shí)，也會(huì)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。02熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式的概念及意義

熱化學(xué)方程式的書寫(1)標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的溫度、壓強(qiáng)和聚集狀態(tài)。若不標(biāo)明溫度和壓強(qiáng)，則表示在25℃，101kPa條件時(shí)的反應(yīng)熱。(2)標(biāo)注反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)，固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和溶液態(tài)分別用s、l、g和aq表示。(3)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以用整數(shù)和分?jǐn)?shù)表示。(4)同一化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，反應(yīng)的ΔH

也不同。(5)在熱化學(xué)方程式的右邊注明ΔH的正負(fù)號(hào)(正號(hào)常省略)、數(shù)值和單位。(6)若一個(gè)反應(yīng)的焓變?chǔ)

=akJ·mol-1，則其逆反應(yīng)的焓變?chǔ)

=-akJ·mol-1。發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K、101kPa時(shí)1g液態(tài)肼燃燒生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水，釋放19.44kJ的熱量。觀察并分析下列肼燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，判斷這些熱化學(xué)方程式是否正確。（1）N2H4＋O2=N2＋2H2O

ΔH=－622.08kJ·mol－1（2）N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝622.08kJ·mol－1（3）N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(l)

ΔH=－622.08kJ·mol－1（4）N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)

ΔH=－622.08kJ·mol－1（5）1/2N2H4(l)＋1/2O2(g)=1/2N2(g)＋H2O(l)

ΔH=－311.04kJ·mol－1首先計(jì)算1mol肼（N2H4）燃燒放出的熱量：液態(tài)肼1g燃燒釋放的熱量19.44kJ，肼（N2H4）的摩爾質(zhì)量為32g/mol，那么肼燃燒放出的熱量為19.44kJx32=622.08kJ。然后分析各個(gè)熱化學(xué)方程式（1）未標(biāo)注物質(zhì)狀態(tài)，不正確。（2）反應(yīng)放熱，應(yīng)為負(fù)值，不正確。（3）物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)注正確，反應(yīng)熱數(shù)值及正負(fù)號(hào)也正確。（4）生成的水應(yīng)為液態(tài)，該式中生成氣態(tài)水，不正確（5）物質(zhì)狀態(tài)標(biāo)注正確，反應(yīng)熱數(shù)值及正負(fù)號(hào)也正確。綜上所述，（3）和（5）正確，（1）、（2）、（4）不正確。

請(qǐng)參考例1，寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式（反應(yīng)條件均為25℃、101kPa）。（1）N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成17gNH3(g)，釋放46.2kJ的熱。

（2）1molC2H5OH(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，釋放1366.8kJ的熱。

（3）44.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）C2H2(g)在O2(g)中完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，釋放2599.2kJ的熱。

（4）12gC(石墨，s)與適量H2O(g)反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ的熱。N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)

ΔH=92.4kJ/mol。C2H5OH(1)+302(g)=2CO2(g)+3H2O

ΔH=-1366.8kJ/mol。2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O

ΔH=-2599.2kJ/molC(石墨，s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ/mol化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)能量變化的關(guān)系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946kJ

；1molO2分子中的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量是498kJ；2molNO分子中的化學(xué)鍵形成釋放的能量是1264kJ；則N2(g)＋O2(g)=2NO(g)的反應(yīng)吸收的熱量為180kJ?；瘜W(xué)反應(yīng)能量變化的本質(zhì)(1)化學(xué)反應(yīng)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(shí)吸收的能量和新化學(xué)鍵形成時(shí)釋放的能量不同造成的?；瘜W(xué)反應(yīng)反應(yīng)物生成物舊化學(xué)鍵斷裂新化學(xué)鍵生成吸收能量釋放能量熱效應(yīng)物質(zhì)變化能量變化差值鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱用鍵能計(jì)算ΔH時(shí)，ΔH=反應(yīng)物的總鍵能—生成物的總鍵能，其中：各物質(zhì)的鍵能=該物質(zhì)的物質(zhì)的量×化學(xué)鍵數(shù)目之和。【例】已知斷裂1molH2(g)中的H—H鍵需要吸收436kJ的能量，斷裂1molO2(g)中的共價(jià)鍵需要吸收498kJ的能量，生成H2O(g)中的1molH—O鍵釋放463kJ的能量。試寫出O2(g)與H2(g)反應(yīng)生成H2O(g)的熱化學(xué)方程式。2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)

ΔH＝－482kJ·mol－1三大營養(yǎng)物質(zhì)的供能人的生命活動(dòng)需要能量，成年男性平均每天約需要12000kJ能量，成年女性平均每天約需要9000kJ能量。人體所需的能量主要依靠三大營養(yǎng)物質(zhì)——糖類、脂肪、蛋白質(zhì)來提供。

三大營養(yǎng)物質(zhì)的熱值物質(zhì)糖類脂肪蛋白質(zhì)熱值(kJ·g-1)約17約38約17糖類中只有單糖能直接給人體提供能量，淀粉等多糖進(jìn)入人體之后，首先在酶的作用下發(fā)生水解，生成葡萄糖。葡萄糖在人體內(nèi)與氧氣作用，發(fā)生如下反應(yīng)：C6H12O6(s)＋6O2(g)=6H2O(l)＋6CO2(g)ΔH=－2803kJ·mol－1光合作用與能量食物中的化學(xué)物質(zhì)能給人提供能量。這些物質(zhì)進(jìn)入人體后，在有氧呼吸過程中被緩慢氧化，生成二氧化碳和水，同時(shí)供給人體各項(xiàng)生理活動(dòng)所需要的能量，保證身體機(jī)能的正常運(yùn)作。盡管我們吃的食物豐富多樣，但最主要的是糖類、脂肪、蛋白質(zhì)三類物質(zhì)。食物為什么能夠?yàn)樯w提供能量？科學(xué)家的研究表明，這一切要?dú)w功于植物的光合作用。含葉綠體的生物體發(fā)生光合作用，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能以糖類物質(zhì)的形式儲(chǔ)存起來。動(dòng)物食用這些生物體獲得生存所需的能量。從本質(zhì)上看，太陽能是能量之源，植物的光合作用“固定”了太陽能，并將其儲(chǔ)存于分子中，使整個(gè)食物鏈中的所有生物均得以存活。因此，光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)，為地球上的生命活動(dòng)提供最原始的能量。03課堂小結(jié)04課堂練習(xí)1.下列關(guān)于反應(yīng)熱和焓變的說法正確的是(

)A．任何條件下，焓變完全等于反應(yīng)熱B．放熱反應(yīng)的ΔH＜0，吸熱反應(yīng)的ΔH＞0C．所有化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱都可以通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)得D．生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時(shí)，ΔH＜0B2.下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．熱化學(xué)方程式未注明溫度和壓強(qiáng)時(shí)，ΔH表示標(biāo)準(zhǔn)狀況下的數(shù)據(jù)B．熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù)，只代表物質(zhì)的量C．同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，ΔH不同；化學(xué)計(jì)量數(shù)相同而物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，ΔH也不相同D．化學(xué)反應(yīng)過程所吸收或放出的熱量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比AB3．在400℃和480℃下KClO3熱分解會(huì)發(fā)生不同的變化，1molKClO3(s)在400℃和480℃下熱分解的能量變化如圖所示。下列說法不正確的是(

)

A．480℃時(shí)KClO3熱分解的產(chǎn)物是KCl和O