第一单元 化学反应中的热效应课件配套优秀教案案例

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

[目标要求]

1.了解反应热的概念，知道化学反应、热效应与反应的焓变之间的关系。

2.知道反应热与化学键的关系。3.知道反应热与反应物、生成物总能量的关系。

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·mol1，符号：H。

－焓变是在恒压条件下，反应的热效应。单位：kJ·mol1，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生成时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。

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·mol1为例) E1：E(H—H)＋E(Cl—Cl)

E2：2E(H—Cl)

ΔH＝E1－E2

知识点一

反应热

1．下列说法不正确的是(

) A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应

B．放热反应在常温下一定很容易发生

C．反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小

D．吸热反应在一定条件下也能发生

答案

B 解析

化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热。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在一定的条件下都能发生。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。吸热反应开始加热，反应后需不断加热才能使反应继续进行下去；放热反应开始加热，反应后会放出一定的热量，如果此热量足够大，可使反应维持下去，则反应过程不需要再加热，如煤的燃烧，一旦加热使煤燃烧起来后就可继续燃烧下去，不需外界再加热。

2．已知在相同状况下，要使同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。下列说法正确的是(

) A．电解熔融的Al2O3可以制得金属铝和氧气，该反应是一个放出能量的反应

B．水分解产生氢气和氧气时放出能量

C．相同状况下，反应2SO2＋O2===2SO3是一个放热反应，则反应2SO3===2SO2＋O2是一个吸热反应

D．氯化氢分解成氢气和氯气时放出能量

答案

C 解析

由题意可以推测，如果一个反应过程放出能量，那么使该反应向反方向进行则需要吸收能量，所以C正确；另外氢气和氧气反应、氢气和氯气反应、铝和氧气反应都是放出能量的反应，与它们相反的反应：水、氯化氢和Al2O3的分解都应该是吸收能量的反应，故A、B、D错误。

知识点二

反应热与化学键键能的关系

3．通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。现给出化学键的键能(见下表)：

H—H Cl—Cl Cl—H 化学键

－1436 243 431 键能/(kJ·mol) 请计算H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热(

) －－A．＋862 kJ·mol1

B．＋679 kJ·mol1

－－C．－183 kJ·mol1

D．＋183 kJ·mol1

答案

C －－解析

拆开1 mol H2和1 mol Cl2中的化学键所吸收的能量是436 kJ·mol1＋243 kJ·mol－－－1＝679 kJ·mol1；形成2 mol HCl所放出的能量是431 kJ·mol1×2＝862 kJ·mol1，所以该反－－－应的反应热是679 kJ·mol1－862 kJ·mol1＝－183 kJ·mol1。

－4．已知H—H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol1，H—N键键能为－1－391 kJ·mol，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)mol1。则NN3(g)

ΔH＝－92.4 kJ·键的键能是(

) －－A．431 kJ·mol1

B．946 kJ·mol1

－－C．649 kJ·mol1

D．896 kJ·mol1

答案

B 解析

本题主要考查利用化学键键能计算化学反应的能量变化，ΔH＝－(生成物键能总和－反应物键能总和)＝－[6×EN—H－(3×EH—H＋ENN)]，得ENN＝6×EN—H－3×EH—H＋ΔH＝－1－1－－6×391 kJ·mol－3×436 kJ·mol－92.4 kJ·mol1≈946 kJ·mol1。故正确答案为B。

5.白磷的化学式为P4，分子的空间构型是正四面体(如图)。白磷在空气中燃烧生成十氧化四磷(P4O10)，在十氧化四磷分子里只存在P—O和P===O两种共价键。

－1已知几种共价键的键能：P—O 360 kJ·mol；

－1－1P===O 585 kJ·mol；P—P 198 kJ·mol；

－1O===O 498 kJ·mol。

请问：在P4(s)＋5O2(g)===P4O10(s)中，ΔH＝______________。

－答案

－2 982 kJ·mol1

解析

由P4的分子结构和P4＋5O2=====P4O10的物质变化，在P4O10分子中只存在P—O和P===O两种共价键，P4O10中P显＋5价、O显－2价等事实可知，在P4分子结构的基础上，每2个P原子之间插入1个O原子形成2个P—O键，每个P原子再结合1个O原子形成P===O键，就构成了P4O10的分子结构。这样，在1个P4O10分子中共有12个P—O键、4个P===O键。

－－ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝6×198 kJ·mol1＋5×498 kJ·mol1－(12×360 －－－kJ·mol1＋4×585 kJ·mol1)＝－2 982 kJ·mol1。

知识点三

反应热与反应物、生成物总能量的关系

6．已知25 ℃、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：

－C(石墨)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－393.5 kJ·mol1①

－C(金刚石)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－395.4 kJ·mol1②

据此判断，下列说法正确的是(

) A．由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的低

B．由石墨制备金刚石是吸热反应；石墨的能量比金刚石的高

C．由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的低

D．由石墨制备金刚石是放热反应；石墨的能量比金刚石的高

答案

A 解析

有两种方法判断：方法一：反应中放出的热量＝反应物的总能量－生成物的总能－量；方法二：由①－②得C(石墨)===C(金刚石)

ΔH＝1.9 kJ·mol1，该反应为吸热反应，石墨的能量比金刚石的能量低，石墨更稳定。故正确答案为A。

7.由右图分析，有关叙述正确的是(

) 点燃

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

答案

D 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。