第一单元 化学反应中的热效应PPT专用教学设计内容

第一单元

化学反应中的热效应

第1课时

化学反应的焓变

学习目标

1.知道键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

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。

3.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。

[知

识

梳

理] 一、焓变

反应热

在化学反应过程中，不仅有物质的变化，同时还伴有能量变化。

1.焓和焓变

焓是与物质内能有关的物理量。单位：kJ·mol－1，符号：H。

焓变是在恒压条件下反应的热效应。单位：kJ·mol－1，符号：ΔH。

2.化学反应中能量变化的原因

化学反应的本质是反应物分子中旧化学键断裂和生成物分子中新化学键形成的过程。

任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。

核心素养建构

ΔH＝反应物分子的总键能－生成物分子的总键能。

3.放热反应与吸热反应

当反应完成时，生成物释放的总能量与反应物吸收的总能量的相对大小，决定化学反应是吸热反应还是放热反应。

(1)当ΔH为“－”或ΔH＜0时，为放热反应，反应体系能量降低。

(2)当ΔH为“＋”或ΔH>0时，为吸热反应，反应体系能量升高。

4.反应热思维模型

(1)放热反应和吸热反应

放热反应

吸热反应

(2)反应热的本质

(以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－186 kJ·mol－1为例)

E1：E(H－H)＋E(Cl－Cl)

E2：2E(H－Cl)

ΔH＝E1－E2

【自主思考】

1.化学反应放热还是吸热是否与反应条件有关？

提示

反应吸热还是放热与是否加热等条件无直接关系。

2.伴有能量变化的过程是否一定发生化学反应？

提示

化学反应过程中一定伴随能量变化，但有能量变化的过程不一定发生化学反应。如灯泡发光是电能转化成光能和热能的过程，此过程为物理变化。

3.判断下列关于“反应热和焓变”的叙述是否正确？

(1)反应热是化学反应在一定条件下所释放或吸收的能量(

) (2)反应热常用符号ΔH来表示，它的单位是kJ·mol－1(

) (3)放热反应生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量，反应体系的能量降低(

) (4)放热反应的ΔH>0，为正值“＋”，吸热反应的ΔH<0，为负值“－”(

) (5)焓变是在恒压条件下进行的化学反应的热效应(

) 提示

(1)√

(2)√

(3)√

(4)×

(5)√

二、热化学方程式

1.概念

能表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式叫做热化学方程式。

2.表示意义

(1)热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的热量变化。

(2)热化学方程式中物质的化学计量数，表示实际参加反应的反应物的物质的量和实际生成的生成物的物质的量。

(3)热化学方程式中的反应热与反应物、生成物的物质的量相对应。

3.书写热化学方程式的注意事项

(1)注明物质的聚集状态；

(2)标出对应的反应热；

(3)标明反应所处的外界条件(常温常压时，可不注明)。

【自主思考】

14.H2(g)＋2O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.5 kJ·mol－1，表示的意义是什么？

1提示

表示在25 ℃，101 kPa时，1 mol H2与2

mol O2完全反应生成液态水时放出的热量为285.5 kJ。

5.从微观和宏观两个角度怎样理解题4中的“285.5 kJ”？

提示

从微观上看，断裂1 mol氢氢键和0.5 mol氧氧键所吸收的热量比形成2 1mol氧氢键释放的能量少285.5 kJ。从宏观上看，1 mol H2(2 g)和2

mol O2(16 g)所具有总能量比1 mol H2O(l)(18 g)所具有的总能量高285.5 kJ。

[效

果

自

测] 1.下列说法正确的是(

) A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应

B.化学反应中的能量变化都表现为热量变化

C.任何放热反应在常温下一定能发生

D.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热

解析

化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、电能、光能等。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生的，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。

答案

D 2.下列说法中正确的是(

) A.焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化

B.反应放热时，ΔH>0；反应吸热时，ΔH<0 C.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓与生成物的总焓一定不同

D.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓总是高于生成物的总焓

解析

放热反应的ΔH<0，吸热反应的ΔH>0；在一个确定的化学反应关系中，反应物的总焓不一定高于生成物的总焓；焓变是指在一定条件下化学反应的反应热，不仅是指

1 mol 物质参加反应时的能量变化。

答案

C 13.H2(g)＋2O2(g)===H2O(l)

ΔH＝－285.8 kJ·mol－1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。

1答案

1 mol

2

mol

1 mol液态水

放出

探究一、从反应物和生成物所具有能量和化学键的角度分析反应热

【探究讨论】

1.需要加热才能进行的反应一定是吸热反应吗？常温下就能进行的反应一定是放

热反应吗？

提示

有些放热反应常温下就能进行，如酸碱中和反应。有些放热反应常温下不能进行，需要加热才能反应，如炭的燃烧反应

有些吸热反应常温下就能进行，如氢氧化钡晶体与NH4Cl的反应。有些吸热反应常温下不能进行，需要加热才能反应，如碳酸钙的分解反应

化学反应过程究竟是吸热还是放热，与反应条件没有关系，因此，不能根据反应条件来判断一个化学反应是放热还是吸热

2.如何判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应？

提示

①可以根据反应物和生成物的总能量大小判断。若E(反)总>E(生)总，该反应为放热反应；若E(反)总

②可以根据ΔH的符号来判断。若ΔH为“＋”，则为吸热反应；若ΔH为“－”，则为放热反应

③可以根据反应物和生成物的总键能判断。若反应物的总键能>生成物的总键能，该反应为吸热反应；若反应物的总键能<生成物的总键能，该反应为放热反应

【点拨提升】

1.化学反应根据能量的变化(反应过程中是放出热量，还是吸收热量)分为放热反应和吸热反应。

比较

类型

定义

宏观原因

放热反应

放出热量的化学反应

吸热反应

吸收热量的化学反应

反应物具有的总能量大于生成物具反应物具有的总能量小于生成有的总能量(E反>E生) 物具有的总能量(E反

↑

微观解释

旧化学键断裂反应物新化学键形成――→生成物

↓

放出能量E2

E1>E2，吸收热量

E1

与键能的

关系

焓变

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

ΔH<0 ΔH>0 图示

能量变化

实例

体系的能量降低

体系的能量升高

H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) 184.6 kJ·mol－1

①可燃物的燃烧；

ΔH＝131.5 kJ·mol－1

①大多数分解反应；

②盐的水解和弱电解质的电离；

③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应；

④碳和水、C和CO2的反应

常见反应

类型

②酸碱中和反应；

③大多数化合反应；

④金属与(水)酸的置换反应

⑤铝热反应

2.任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量变化。

3.化学反应是吸热反应还是放热反应，与反应条件和反应类型没有直接的因果关系。常温下能进行的反应也可能是吸热反应，高温条件下进行的反应也可能是放热反应。

【典题例证1】

由下图分析，有关叙述正确的是(

)

A.A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等

B.A→B＋C是放热反应

C.A具有的能量高于B和C具有的能量总和

D.A→B＋C是吸热反应，则B＋C→A必然是放热反应

解析

本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，B＋C的能量高于A的能

量，则反应B＋C→A一定是放热反应；反之，A→B＋C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。

答案

D 【学以致用1】

已知H—H键键能为436 kJ·mol－1，H—N键键能为391 kJ·

mol－1，根据化学方程式：N2＋3H2N≡N键键能是(

) A.431 kJ·mol－1

C.649 kJ·mol－1

B.945.6 kJ·mol－1

D.869 kJ·mol－1

高温、高压－12NH

ΔH＝－92.4 kJ·mol，则3催化剂解析

ΔH＝反应物键能总和－生成物的键能总和。所以－92.4 kJ·mol－1＝E(N≡N)＋3×436 kJ·mol－1－2×391 kJ·mol－1×3。E(N≡N)＝945.6 kJ·mol－1。

答案

B 探究二、热化学方程式的书写及判断

【探究讨论】

3.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NH3(g)，放出92.2 kJ热量。

(2)24 g C(石墨)与足量的H2O(g)反应，生成CO(g)和H2(g)，吸收262.6 kJ的热量。

提示

(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.2 kJ·mol－1

(2)C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝131.3 kJ·mol－1

4.热化学方程式中的化学计量数表示的意义是什么？使用时，应注意什么问题？

提示

热化学方程式中的化学计量数表示物质的量，可以用整数，也可以用分数表示。热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH的值相对应，即化学计量数与ΔH成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

【点拨提升】

1.热化学方程式与普通化学方程式的区别

化学计量数

普通化学方程式

热化学方程式

是整数，既表示微粒个数又可以是整数也可以是分数，只表示物表示该物质的物质的量

质的物质的量

状态

ΔH正、负

号及单位

意义

遵循规律

不要求注明

无

必须在分子式后注明

必须注明(正号常省略) 表明了化学反应中的物质变不仅表明了化学反应中的物质变化，化

原子守恒

也表明了化学反应中的能量变化

原子守恒和能量守恒

2.书写热化学方程式的“五步”

【典题例证2】

H2(g)与Cl2反应生成HCl(g)过程中的能量变化如下图所示：

写出该反应的热化学方程式________________________________________。

答案

H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－183 kJ·mol－1

【学以致用2】

在25 ℃、101 kPa的条件下，1 g液态甲醇燃烧生成CO2(g)和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是(

) A.CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝725.76 kJ·mol－1

B.2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－1 451.52 kJ·mol－1

C.2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－725.76 kJ·mol－1

D.2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝1 451.52 kJ·mol－1

解析

甲醇燃烧是一个放热反应，ΔH<0，故A、D项错误；在25 ℃、101 kPa的条件下，1 mol CH3OH(l)燃烧生成CO2(g)和液态水时放出的热量为22.68 kJ1 g×32 g＝725.76 kJ，故2 mol CH3OH燃烧放出的热量为1 451.52 kJ，故B项正确。

答案

B

1.下列说法不正确的是(

) A.化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化

B.对于ΔH>0的反应，反应物的能量小于生成物的能量

C.放热反应都不需要加热就能发生

D.吸热反应在一定条件(如常温、加热等)下也能发生

解析

化学反应中既有物质变化，又有能量变化，A正确；ΔH>0的反应为吸热反应，则反应物的能量小于生成物的能量，B正确；有些放热反应需要加热或点燃才能引发，C错误；有些吸热反应，如Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl在常温下就能反应，D正确。

答案

C 2.下列反应属于吸热反应的是(

) A.炭燃烧生成一氧化碳

B.中和反应

C.锌粒与稀硫酸反应制取H2

D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应

解析

物质燃烧、酸碱中和、金属与水或酸的置换反应都为放热反应。

答案

D 3.根据键能数据估算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH为(

) 化学键

键能/kJ·mol－C—H 414 C—F 489 H—F 565 F—F 155

1

B.1 940 kJ·mol －1

D.485 kJ·mol－1

A.－1 940 kJ·mol－1

C.－485 kJ·mol－1

解析

反应热就是反应物的键能之和与生成物的键能之和的差。ΔH＝414 kJ·

mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－(489 kJ·mol－1×4＋565 kJ·mol－1×4)＝－1 940 kJ·mol－1。

答案

A 4.符合如图所示的化学反应的热化学方程式是(

)

A.CO＋H2O===CO2＋H2

ΔH＝＋41 kJ·mol－1

B.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)

ΔH＝－41 kJ·mol－1

C.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝＋41 kJ·mol－1

D.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝－41 kJ·mol－1

解析

从题图分析得，由反应物CO2(g)和H2(g)生成CO(g)和H2O(g)的反应是吸热反应，其ΔH＝＋41 kJ·mol－1，由于题中已明确了反应物和生成物，因此只能选C。

答案

C 课时作业

基础巩固

1.下列说法不正确的是(

) A.化学变化过程是原子的重新组合过程

B.化学反应可分为吸热反应和放热反应

C.化学反应中能量变化多少与其反应量有关

D.化学变化中的能量变化都是以热能形式表现出来的

解析

化学变化中的能量变化可以以热能、光能、电能等多种形式表现出来，故D项错误。

答案

D 2.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是(

) A.镁条在空气中燃烧

B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

C.铝片与稀盐酸的反应

D.灼热的炭与CO2的反应

解析

化学反应是放热反应，还是吸热反应，取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。具体判断的依据是要熟悉常见的放热反应和吸热反应的类型及其实例。本题中，A、C、D都是氧化还原反应，其中只有D是吸热反应；B反应为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，是吸热反应，但却是非氧化还原反应，故正确答案为D。

答案

D 3.化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是(

)

A.每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量

B.反应热ΔH＝(a－b) kJ·mol－1

C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

D.断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ能量

解析

根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成2 mol AB(g)吸收(a－b) kJ热量，A项错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热ΔH＝(a－b) kJ·mol－1，B项正确；化学键断裂吸收能量，D项错误。

答案

B 4.下列变化一定为放热的化学反应是(

)

A.H2O(g)===H2O(l)放出44 kJ热量

B.ΔH>0的化学反应

C.形成化学键时共放出能量862 kJ的化学反应

D.能量变化如图所示的化学反应

解析

化学反应放热还是吸热，取决于H(生成物)与H(反应物)的相对大小。若H(生成物)>H(反应物)，则反应吸热，反之放热。A项H2O(g)===H2O(l)为物理变化；B项ΔH>0，即H(生成物)>H(反应物)，反应吸收热量；C项断裂化学键时需要吸收的能量未知，无法确定反应放热还是吸热；D项，由图可知H(生成物)

答案

D 5.已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，则下列关于热化学方程式2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)的ΔH的说法中正确的是(

) A.方程式中的化学计量数表示分子数

B.该反应ΔH大于零

C.该反应ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

D.该反应可表示36 g水分解时的热效应

解析

在书写热化学方程式时，若反应物和生成物对换，则ΔH的符号相反，数值不变，故B正确，C不正确；D项未说明水为液态。

答案

B 6.分析图中的能量变化情况，下列选项正确的是(

) A.2A＋B===2C

ΔH＜0 B.2C===2A＋B

ΔH＜0 C.2A(g)＋B(g)===2C(g)

ΔH＞0 D.2A(g)＋B(g)===2C(g)

ΔH＜0 解析

若反应物的总能量高于生成物的总能量则化学反应为放热反应，若反应物的总能量低于生成物的总能量，则该化学反应为吸热反

应，且热化学方程式要标明物质状态，故C项正确。

答案

C 7.在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用ΔH1和ΔH2表示：

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH2

则(

) A.ΔH2>ΔH1

C.ΔH1＝ΔH2

B.ΔH1>ΔH2

D.无法确定

解析

气态水液化时释放能量，放热越少，ΔH越大。

答案

B 8.已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)

ΔH＝－270 kJ·mol－1，下列说法正确的是(

) A.2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量

B.1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ C.在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量

D.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量

解析

A项中用L做单位是错误的，因为热化学方程式的化学计量数表示物质的量；B项中HF(g)===HF(l)会放热，所以生成液态氟化氢放出热量应大于270 kJ；D项中说几个分子间反应是错误的；C项正确。

答案

C 9.由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放出241.8 kJ的热量，1 g水蒸气转化为液态水放出2.45 kJ的热量，则下列热化学方程式书写正确的是(

) 1A.H2(g)＋2O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.9 kJ·mol－1

1B.H2(g)＋2O2(g)===H2O(l)ΔH＝－241.8 kJ·mol－1

1C.H2(g)＋2O2(g)===H2O(l)ΔH＝285.9 kJ·mol－1

1D.H2(g)＋2O2(g)===H2O(g)ΔH＝241.8 kJ·mol－1

解析

放热反应ΔH＜0，C、D错；1 mol水蒸气转化为相同条件下的1 mol液态水时要放出44.1 kJ的热量，可求出生成液态水时ΔH为－285.9 kJ·mol－1，B错，

故选A项。

答案

A 10.已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是(

)

A.该反应是放热反应

B.该反应的ΔH＝－(E1－E2) kJ· mol－1

C.该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和

D.由2 mol A(g)和4 mol B(g)形成4 mol A—B键吸收E2 kJ能量

解析

由图可知，该反应是吸热反应，A项错误；吸热反应的ΔH＞0，该反应的ΔH＝(E1－E2) kJ· mol－1，B项错误；C项正确；形成化学键需要放出能量，D项错误。

答案

C 能力提升

11.已知断裂1 mol H2(g)中的H—H键需要吸收436 kJ的能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ的能量，生成H2O(g)中的1 mol H—O键能放出463 kJ的能量。试写出O2(g)与H2(g)反应生成H2O(g)的热化学方程式______________________________________________________________。

答案

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－482 kJ·mol－1

112.已知H2(g)＋2O2(g)===H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，则：

(1)a、b、c分别代表什么意义？

a_________________________________________________________________；

b________________________________________________________________；

c_________________________________________________________________。

(2)该反应是__________(填“吸热”或“放热”)反应，ΔH______0(填“>”或“<”)。

11解析

(1)H2(g)和2O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g)―→2H(g)和2O2(g)―→O(g)过程中断裂H—H键和O===O键需吸收的能量和。所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表新键形成放出的能量，c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差，即反应热。

(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0。

答案

(1)旧化学键断裂吸收的能量

新化学键形成放出的能量

反应热

(2)放热

< 13.下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：

物质

能量(kJ) Cl2

243 Br2

193 I2

151 HCl 432 HBr 366 HI 298 H2

436 根据上述数据回答(1)～(5)题。

(1)下列物质本身具有的能量最低的是(

) A.H2

B.Cl2

C.Br2

(2)下列氢化物中，最稳定的是(

) A.HCl

B.HBr

C.HI (3)X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸热反应还是放热反应？

答：___________________________________________________________。

(4)相同条件下，X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是________。

(5)若无上表中的数据，你能正确回答出问题(4)吗？

答：________，你的根据是__________________________________________。

解析

破坏1 mol物质的化学键时所消耗的能量与相同条件下由形成该物质的原子形成1 mol该物质放出的能量相等，放出的能量越多，物质本身具有的能量越

D.I2

低，分子越稳定。(1)生成1 mol H2时放出的能量最多，为436 kJ；(2)在氢化物中，生成1 mol HCl时放出的能量最多，为432 kJ；(3)分别计算出三个反应放出的热量依次为：185 kJ、103 kJ和9 kJ。

答案

(1)A

(2)A

(3)放热反应

(4)Cl2

(5)能

元素的非金属性越强，生成的氢化物越稳定，反应放出的热量就越多

14.根据下图所示，写出反应的热化学方程式并回答问题(题中Q＞0，Q1＞0)：

(1)反应过程①的热化学方程式：__________________________________；

(2)反应过程②的热化学方程式：__________________________________；

(3)Q与Q1的关系：Q________Q1(填“＞”、“＜”或“＝”)。

解析

图中已清楚指明两个反应的反应物、生成物和反应热，热化学方程式不难写，两个反应互为逆反应，因此两反应的反应热数值相等，符号相反。

答案

(1)A2(g)＋B2(g)===C(g)

ΔH＝－Q

kJ·mol－1

(2)C(g)===A2(g)＋B2(g)

ΔH＝Q1 kJ·mol－1

(3)＝