第一節(jié)化學反應(yīng)與能量的變化第1課時焓變反應(yīng)熱1．了解化學反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2．認識化學反應(yīng)過程中物質(zhì)和能量的變化。3．了解反應(yīng)熱和焓變的含義。4．知道反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物總能量的關(guān)系。(重點)焓變反應(yīng)熱[基礎(chǔ)·初探]教材整理1反應(yīng)熱與焓變1．反應(yīng)熱化學反應(yīng)過程中所吸收或放出的能量都可以用熱量來表述，叫做反應(yīng)熱。2．焓變(1)定義：生成物與反應(yīng)物的焓值差即為焓變。(2)符號：ΔH。(3)單位：kJ/mol或kJ·mol－1。3．反應(yīng)熱與焓變的關(guān)系恒壓條件下，反應(yīng)的熱效應(yīng)等于焓變。教材整理2化學反應(yīng)中的能量變化1．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反應(yīng)的能量變化示意圖化學鍵反應(yīng)中能量變化1molA—B化學鍵反應(yīng)中能量變化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ結(jié)論H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反應(yīng)熱ΔH＝－183_kJ/mol2.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)用E(反應(yīng)物)、E(生成物)分別代表反應(yīng)物、生成物的總能量；Q(吸)、Q(放)分別代表反應(yīng)物斷鍵吸收的熱量、生成物成鍵放出的熱量。放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義放出熱量的化學反應(yīng)吸收熱量的化學反應(yīng)宏觀角度比較E(反應(yīng)物)>E(生成物)E(反應(yīng)物)<E(生成物)圖示微觀角度Q(吸)<Q(放)Q(吸)>Q(放)表示方法ΔH<0ΔH>0[探究·升華][思考探究]已知有下列變化過程：①濃硫酸溶于水；②鹽酸和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)；③甲烷在空氣中燃燒；④氫氣和氯氣反應(yīng)，焓變小于0；⑤二氧化碳氣體與碳共熱生成一氧化碳，該反應(yīng)ΔH>0；⑥加熱石灰石生成生石灰；⑦液態(tài)水變成水蒸氣；⑧鋁與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；⑨常溫下，Ba(OH)2·8H2O晶體研細后與NH4Cl晶體反應(yīng)。問題思考：(1)以上變化中，需要吸收熱量的是哪幾個？是不是都需要加熱？【提示】⑤、⑥、⑦、⑨均需要吸收熱量，⑨不需要加熱。(2)上述變化中，屬于化學反應(yīng)并且能夠放出熱量的有哪些？【提示】②、③、④、⑧均是化學變化且放出熱量。(3)反應(yīng)④在光照和點燃條件下均可以發(fā)生上述反應(yīng)，那么該反應(yīng)的ΔH是否發(fā)生變化？【提示】不發(fā)生變化。ΔH與反應(yīng)條件無關(guān)。[認知升華]1．常見的放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)①大多數(shù)化合反應(yīng)②所有燃燒反應(yīng)③酸堿中和反應(yīng)④金屬與水或酸的置換反應(yīng)①大多數(shù)分解反應(yīng)②鹽的水解③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)④C和CO2或H2O(g)的反應(yīng)2．兩個角度理解焓變(ΔH)(1)能量角度放熱反應(yīng)：H(反應(yīng)物)大于H(生成物)，ΔH＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)<0；吸熱反應(yīng)：H(反應(yīng)物)小于H(生成物)，ΔH＝H(生成物)－H(反應(yīng)物)>0。(2)化學鍵角度放熱反應(yīng)：斷鍵吸收能量(Q吸)小于成鍵放出能量(Q放)，ΔH＝Q吸－Q放<0；吸熱反應(yīng)：斷鍵吸收能量(Q吸)大于成鍵放出能量(Q放)，ΔH＝Q吸－Q放>0。3．利用反應(yīng)熱判斷物質(zhì)的穩(wěn)定性若ΔH<0，E(反應(yīng)物的總能量)>E(生成物的總能量)，說明生成物較穩(wěn)定；反之，則反應(yīng)物較穩(wěn)定。如P(白磷，s)=P(紅磷，s)ΔH＝－18.39kJ·mol－1，ΔH<0，則紅磷比白磷穩(wěn)定；再如H2O(g)=H2O(l)ΔH<0，則H2O(l)比H2O(g)穩(wěn)定，即能量越低越穩(wěn)定。[題組·沖關(guān)]題組1放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的判斷1．下列反應(yīng)的能量變化與其它三個不相同的是()A．鋁粉與氧化鐵的反應(yīng)B．氯化銨與消石灰的反應(yīng)C．鋅片與稀硫酸反應(yīng)D．鈉與冷水反應(yīng)【解析】A、C、D三項反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，B項反應(yīng)為吸熱反應(yīng)?！敬鸢浮緽2．下列變化一定為放熱的化學反應(yīng)的是()【導學號：】A．H2O(g)=H2O(l)放出44kJ熱量B．ΔH>0的化學反應(yīng)C．形成化學鍵時共放出能量862kJ的化學反應(yīng)D．能量變化如圖所示的化學反應(yīng)【解析】A項，H2O(g)=H2O(l)不屬于化學反應(yīng)，屬于物理變化；B項，ΔH>0的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；C項，未知斷裂化學鍵吸收的能量，無法判斷反應(yīng)是否放熱?！敬鸢浮緿3．下列說法正確的是()A．需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B．放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生C．反應(yīng)是放熱還是吸熱，可根據(jù)反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小判斷D．吸熱反應(yīng)在常溫下一定不能發(fā)生【解析】A項，放熱反應(yīng)也可能需要加熱才能發(fā)生，如鋁熱反應(yīng)；B項，放熱反應(yīng)在常溫下不一定容易發(fā)生，如C(s)與O2(g)在點燃條件下才能發(fā)生；D項，吸熱反應(yīng)在常溫下也能發(fā)生，如NH4Cl和Ba(OH)2晶體的反應(yīng)?！敬鸢浮緾題組2焓變(ΔH)與能量變化的關(guān)系4．反應(yīng)A＋B→C(ΔH<0)分兩步進行：①A＋B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH<0)。下列示意圖中，能正確表示總反應(yīng)過程中能量變化的是()【解析】由①A＋B→X(ΔH>0)知A、B能量總和小于X的能量，排除A、C兩項；由②X→C(ΔH<0)知X的能量大于C的能量，排除B項。【答案】D5．氮化硅陶瓷材料可由石英固體與焦炭顆粒在高溫的氮氣流中通過如下反應(yīng)制得：【導學號：】SiO2＋C＋N2eq\o(→,\s\up9(高溫))Si3N4＋CO該反應(yīng)變化過程中的能量變化如圖所示。回答以下問題。(1)上述反應(yīng)中的還原劑是__________，其還原產(chǎn)物是________。(2)該反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，反應(yīng)熱ΔH________0(填“>”、“<”或“＝”)。【解析】(1)SiO2＋C＋N2eq\o(→,\s\up9(高溫))Si3N4＋CO，反應(yīng)中碳元素的化合價由0升高到＋2，氮元素的化合價由0降低到－3。故反應(yīng)中的還原劑是C，還原產(chǎn)物為Si3N4。(2)該反應(yīng)過程中，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，為放熱反應(yīng)，ΔH<0?！敬鸢浮?1)CSi3N4(2)放熱<利用鍵能計算反應(yīng)熱(ΔH)[基礎(chǔ)·初探]教材整理鍵能及其與ΔH的關(guān)系1．鍵能(1)定義：拆開或形成1mol化學鍵吸收或放出的能量，單位：kJ/mol。(2)H—H鍵的鍵能為436_kJ/mol，Cl—Cl鍵的鍵能為243_kJ/mol，H—Cl鍵的鍵能為431_kJ/mol。(3)H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝(436＋243－431×2)_kJ/mol(寫計算式)。2．ΔH與鍵能的關(guān)系：ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能。[探究·升華][思考探究]白磷與氧氣可發(fā)生如下反應(yīng)：P4＋5O2=P4O10。已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為：P—PakJ·mol－1、P—ObkJ·mol－1、P=OckJ·mol－1、O=OdkJ·mol－1。根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)進行如下探究：問題思考：(1)反應(yīng)中需要斷裂和形成的化學鍵有哪些？【提示】斷裂P—P鍵、O=O鍵；形成P—O鍵、P=O鍵。(2)1molP4中含多少molP—P鍵？1molP4O10中含多少molP—O鍵？P=O鍵呢？【提示】1molP4中含6molP—P鍵，1molP4O10中含4molP=O鍵和12molP—O鍵。(3)該反應(yīng)中，反應(yīng)物和生成物的鍵能之和分別為多少？【提示】反應(yīng)物鍵能之和為(6a＋5d)kJ·mol－1，生成物鍵能之和為(4c＋12b)kJ·mol－1。(4)該反應(yīng)的ΔH是多少？【提示】ΔH＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1。[認知升華]1．焓變與鍵能的關(guān)系吸收能量E1反應(yīng)物eq\o(→,\s\up9(舊化學鍵斷裂),\s\do7(新化學鍵形成))生成物放出能量E2(1)若E1>E2，反應(yīng)吸收能量，ΔH>0；若E1<E2，反應(yīng)放出能量，ΔH<0。(2)ΔH＝E1－E2。2．利用鍵能計算ΔH須明確反應(yīng)中各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式如H2O寫成H—O—H，NH3寫成，CH4寫成,1molH2O含2molH—O鍵，1molNH3含3molH—N鍵，1molCH4含4molH—C鍵，然后根據(jù)各物質(zhì)的物質(zhì)的量計算其鍵能之和。3．反應(yīng)熱大小的比較放熱反應(yīng)的反應(yīng)熱，ΔH<0，放熱越多，|ΔH|越大，ΔH越?。晃鼰岱磻?yīng)的反應(yīng)熱，ΔH>0，吸熱越多，ΔH越大。[題組·沖關(guān)]題組1焓變(ΔH)大小的比較1．在相同條件下，下列兩個反應(yīng)放出的熱量分別用ΔH1和ΔH2表示：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH12H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH2則()A．ΔH2>ΔH1 B．ΔH1>ΔH2C．ΔH1＝ΔH2 D．無法確定【解析】兩個反應(yīng)均放熱，故ΔH1<0，ΔH2<0，由于H2O(g)=H2O(l)，ΔH<0，故|ΔH2|>|ΔH1|，則ΔH2<ΔH1<0?！敬鸢浮緽2．已知1mol白磷轉(zhuǎn)化成1mol紅磷，放出18.39kJ熱量，又知：P4(白磷，s)＋5O2=2P2O5(s)ΔH1，4P(紅磷，s)＋5O2=2P2O5(s)ΔH2，則ΔH1和ΔH2的關(guān)系正確的是()A．ΔH1>ΔH2 B．ΔH1<ΔH2C．ΔH1＝ΔH2 D．無法確定【解析】兩個反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，故ΔH1<0，ΔH2<0，由于P4(白，s)＝4P(紅，s)ΔH<0，故|ΔH1|>|ΔH2|，則ΔH1<ΔH2<0。【答案】B題組2利用鍵能計算ΔH3．根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)計算CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g)的反應(yīng)熱ΔH為()【導學號：】化學鍵C—HC—FH—FF—F鍵能/(kJ·mol－1)414489565155A.－1940kJ·mol－1 B．＋1940kJ·mol－1C．－485kJ·mol－1 D．＋485kJ·mol－1【解析】由“ΔH＝反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和”可知：ΔH＝(414×4＋155×4－489×4－565×4)kJ·mol－1＝－1940kJ·mol－1?！敬鸢浮緼4．SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知：1molS(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ，斷裂1molF—F、S—F鍵需吸收的能量分別為160kJ、330kJ。則S(s)＋3F2(g)=SF6(g)的反應(yīng)熱ΔH為()A．－1780kJ·mol－1 B．－1220kJ·mol－1C．－450kJ·mol－1 D．＋430kJ·mol－1【解析】由“ΔH＝反應(yīng)物鍵能之和－生成物鍵能之和”得：ΔH＝280kJ·mol－1＋160kJ·mol－1×3－330kJ·mol－1×6＝－1220kJ·mol－1?！敬鸢浮緽題組3利用反應(yīng)熱(ΔH)計算鍵能5．已知H—H鍵的鍵能為436kJ·mol－1，H—N鍵的鍵能為391kJ·mol－1，根據(jù)化學方程式N2＋3H2eq\o(,\s\up9(高溫、高壓),\s\do7(催化劑))2NH3ΔH＝－92.4kJ·mol－1，則N≡N鍵的鍵能是()A．431kJ·mol－1 B．945.6kJ·mol－1C．649kJ·mol－1 D．869kJ·mol－1【解析】設(shè)N≡N鍵能為x，則據(jù)“ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和”得：x＋3×436kJ·mol－1－6×391kJ·mol－1＝－92.4kJ·mol－1，解得x＝945.6kJ·mol－1。【答案】B6．已知1g氫氣完全燃燒生成水蒸氣時放出熱量121kJ，且氧氣中1molO=O鍵完全斷裂時吸收熱量496kJ，水蒸氣中1molH—O鍵形成時放出熱量463kJ，則氫氣中1molH—H鍵斷裂時吸收熱量為()【導學號：】A．920kJ B．557kJC．436kJ D．188kJ【解析】1gH2完全燃燒生成H2O(g)放出121kJ熱量，可知2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)ΔH＝－121×4kJ·mol－1，由ΔH＝反應(yīng)物鍵能總和－生成物鍵能總和得496kJ·mol－1＋2ΔH(H—H)－4×463kJ·mol－1＝－4×121kJ·mol－1，求出ΔH(H—H)值為436kJ·mol－1，故C正確?！敬鸢浮緾學業(yè)分層測評(一)(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1．下列對化學反應(yīng)的認識錯誤的是()A．會引起化學鍵的變化B．會產(chǎn)生新的物質(zhì)C．必然引起物質(zhì)狀態(tài)的變化D．必然伴隨著能量的變化【解析】化學反應(yīng)一定有化學鍵的變化，有新物質(zhì)產(chǎn)生，有能量變化，不一定有物質(zhì)狀態(tài)的變化，如H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)?！敬鸢浮緾2．下列過程一定釋放出能量的是()A．化合反應(yīng) B．分解反應(yīng)C．分子拆分成原子 D．原子構(gòu)成分子【解析】原子形成分子過程為新化學鍵形成過程，一定釋放能量?！敬鸢浮緿3．下列設(shè)備工作時，將化學能轉(zhuǎn)化為熱能的是()A．硅太陽能電池B．鋰離子電池C．太陽能集熱器D．燃氣灶【解析】A項是太陽能轉(zhuǎn)化成電能；B項是化學能轉(zhuǎn)化成電能；C項是太陽能轉(zhuǎn)化成熱能；D項是化學能轉(zhuǎn)化成熱能?！敬鸢浮緿4．下列反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是()A．炭燃燒生成一氧化碳B．中和反應(yīng)C．鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制取H2D．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)【解析】燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬與酸的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)?！敬鸢浮緿5．下列說法中正確的是()A．焓變是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化B．反應(yīng)放熱時，ΔH>0；反應(yīng)吸熱時，ΔH<0C．在一個確定的化學反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總焓與生成物的總焓一定不同D．在一個確定的化學反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總焓總是高于生成物的總焓【解析】A項，焓變不是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化；B項，放熱反應(yīng)ΔH<0，吸熱反應(yīng)ΔH>0；D項，一個確定的化學反應(yīng)體系中，反應(yīng)物總焓可能高于或低于生成物總焓?！敬鸢浮緾6．下列各圖中，表示正反應(yīng)是ΔH>0反應(yīng)的是()【導學號：】【解析】ΔH>0表示吸熱反應(yīng)，即反應(yīng)物總焓低于生成物總焓?！敬鸢浮緼7．根據(jù)反應(yīng)：S(s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝akJ·mol－1(a＝－297.2)。分析下列說法，其中不正確的是()A．S(s)在O2(g)中燃燒的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝bkJ·mol－1，則a>bC．1molSO2(g)所具有的能量低于1molS(s)與1molO2(g)所具有的能量之和D．16g固體硫在空氣中充分燃燒，可吸收148.6kJ的熱量【解析】A項，該反應(yīng)的ΔH<0，故為放熱反應(yīng)；B項，S(s)=S(g)ΔH>0，故|b|>|a|，則b<a<0；C項，據(jù)能量守恒可知：1molSO2(g)的能量＋akJ＝1molS(s)的能量＋1molO2(g)的能量，可知正確；D項，硫燃燒放出熱量，故錯誤?！敬鸢浮緿8．(1)已知反應(yīng)A放出熱量Q1kJ，焓變?yōu)棣1，反應(yīng)B放出熱量Q2kJ，焓變?yōu)棣2，若Q1>Q2，則ΔH1________ΔH2。(2)1molC與1molH2O(g)反應(yīng)生成1molCO(g)和1molH2(g)，需吸收131.5kJ的熱量，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為ΔH＝________?！窘馕觥?1)由ΔH1＝－Q1<0，ΔH2＝－Q2<0，Q1>Q2可知：－Q1<－Q2，則ΔH1<ΔH2。(2)吸熱反應(yīng)的ΔH>0，故該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝＋131.5kJ·mol－1?！敬鸢浮?1)<(2)＋131.5kJ·mol－19．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所示。(1)a、b、c分別代表的意思是____________、____________、_____________。(2)該反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，ΔH________0(填“<”或“>”)。【導學號：】【解析】(1)a代表舊鍵斷裂所吸收的能量，b代表新鍵形成所放出的能量，c則代表斷鍵吸收的能量與成鍵釋放的能量之差。(2)由圖可知該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0?！敬鸢浮?1)舊鍵斷裂吸收的能量新鍵形成放出的能量反應(yīng)熱(2)放熱<[能力提升]10．在氫氣和氧氣的燃燒反應(yīng)2H2＋O2=2H2O中，破壞1molH2的化學鍵吸收的能量為A，破壞1molO2的化學鍵吸收的能量為B，形成1molH2O的化學鍵放出的能量為C，則下列關(guān)系正確的是()A．A＋B>C B．A＋B<CC．2