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第一节

化学反应与能量的变化

第1课

1．了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。

2．认识化学反应过程中物质和能量的变化。

3．了解反应热和焓变的含义。

4．知道反应热与反应物、生成物总能量的关系。(重点) 教材整理1

反应热与焓变

1．反应热

化学反应过程中所吸收或放出的能量都可以用热量来表述，叫做反应热。2．焓变

(1)定义：生成物与反应物的焓值差即为焓变。

(2)符号：ΔH。

(3)单位：kJ/mol或kJ·mol－1。

3．反应热与焓变的关系

恒压条件下，反应的热效应等于焓变。

教材整理2

化学反应中的能量变化

1．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化示意图

反应中能量变化

化学键

1 mol A—B化学键

反应中能量变化

H—H 吸收436 kJ Cl—Cl 吸收243 kJ 共吸收679 kJ H—Cl 放出431 kJ 共放出862 kJ 结论

H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝－183_kJ/mol

1

2.放热反应与吸热反应

用E(反应物)、E(生成物)分别代表反应物、生成物的总能量；Q(吸)、Q(放)分别代表反应物断键吸收的热量、生成物成键放出的热量。

定义

比较

宏观

角度

图示

微观角度

表示方法

Q(吸)

①浓硫酸溶于水；

②盐酸和氢氧化钠溶液的反应；

③甲烷在空气中燃烧；

④氢气和氯气反应，焓变小于0；

⑤二氧化碳气体与碳共热生成一氧化碳，该反应ΔH>0；

⑥加热石灰石生成生石灰；

⑦液态水变成水蒸气；

⑧铝与盐酸反应产生氢气；

⑨常温下，Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与NH4Cl晶体反应。

问题思考：

(1)以上变化中，需要吸收热量的是哪几个？是不是都需要加热？

(2)上述变化中，属于化学反应并且能够放出热量的有哪些？

(3)反应④在光照和点燃条件下均可以发生上述反应，那么该反应的ΔH是否发生变化？

2 放热反应

放出热量的化学反应

E(反应物)>E(生成物) 吸热反应

吸收热量的化学反应

E(反应物)

Q(吸)>Q(放) ΔH>0

[认知升华] 1．常见的放热反应、吸热反应

放热反应

①大多数化合反应

②所有燃烧反应

③酸碱中和反应

④金属与水或酸的置换反应

吸热反应

①大多数分解反应

②盐的水解

③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

④C和CO2或H2O(g)的反应

2．两个角度理解焓变(ΔH) (1)能量角度

放热反应：H(反应物)大于H(生成物)，ΔH＝H(生成物)－H(反应物)<0；

吸热反应：H(反应物)小于H(生成物)，ΔH＝H(生成物)－H(反应物)>0。

(2)化学键角度

放热反应：断键吸收能量(Q吸)小于成键放出能量(Q放)，ΔH＝Q吸－Q放<0；

吸热反应：断键吸收能量(Q吸)大于成键放出能量(Q放)，ΔH＝Q吸－Q放>0。

3．利用反应热判断物质的稳定性

若ΔH<0，E(反应物的总能量)>E(生成物的总能量)，说明生成物较稳定；反之，则反应物较稳定。如P(白磷，s)===P(红磷，s)

ΔH＝－18.39 kJ·mol－1，ΔH<0，则红磷比白磷稳定；再如H2O(g)===H2O(l)ΔH<0，则H2O(l)比H2O(g)稳定，即能量越低越稳定。

[题组·冲关] 题组1

放热反应与吸热反应的判断

1．下列反应的能量变化与其它三个不相同的是(

) A．铝粉与氧化铁的反应

B．氯化铵与消石灰的反应

C．锌片与稀硫酸反应

D．钠与冷水反应

2．下列变化一定为放热的化学反应的是(

) A．H2O(g)===H2O(l)放出44 kJ热量

B．ΔH>0的化学反应

3

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

3．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．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，可根据反应物和生成物所具有的总能量的相对大小判断

D．吸热反应在常温下一定不能发生

题组2

焓变(ΔH)与能量变化的关系

4．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(ΔH<0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(

)

教材整理

键能及其与ΔH的关系

1．键能

(1)定义：拆开或形成1 mol化学键吸收或放出的能量，单位：kJ/mol。

(2)H—H键的键能为436_kJ/mol，Cl—Cl键的键能为243_kJ/mol，H—Cl键的键能为431_kJ/mol。

(3)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝(436＋243－431×2)_kJ/mol(写计算式)。

2．ΔH与键能的关系：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。

[探究·升华] [思考探究] 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：P—P a kJ·mol－1、P—O b kJ·mol－1、P===O c kJ·mol－1、O===O d kJ·mol－1。根据图示的分子结构和有关数据进行如下探究：

4

问题思考：

(1)反应中需要断裂和形成的化学键有哪些？

(3)该反应中，反应物和生成物的键能之和分别为多少？

(4)该反应的ΔH是多少？

[认知升华] 1．焓变与键能的关系

吸收能量E1

旧化学键断裂反应物―――――――→生成物

新化学键形成

放出能量E2

(1)若E1>E2，反应吸收能量，ΔH>0；若E1

(2)ΔH＝E1－E2。

2．利用键能计算ΔH须明确反应中各物质的结构式

如H2O写成H—O—H，NH3写成，CH4写成

,1 mol H2O含2 mol H—O键，1 mol NH3含3 mol H—N键，1 mol CH4含4 mol H—C键，然后根据各物质的物质的量计算其键能之和。

3．反应热大小的比较

放热反应的反应热，ΔH<0，放热越多，|ΔH|越大，ΔH越小；吸热反应的反应热，ΔH>0，吸热越多，ΔH越大。

[题组·冲关] 题组1

焓变(ΔH)大小的比较

1．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

B．ΔH1>ΔH2

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C．ΔH1＝ΔH2

题组2

利用键能计算ΔH

D．无法确定

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

(

)

化学键

C—H C—F H—F F—F 键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155 A.－1 940 kJ·mol－1

B．＋1 940 kJ·mol－1

C．－485 kJ·mol－1

D．＋485 kJ·mol－1

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