化学反应原理专题1 第一单元 第1课时

第1课时 化学反应的焓变

[目标导航] 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。

一、焓变、反应热 1．焓与焓变

2．反应热

一定温度下，化学反应所释放或吸收的热量称为反应热。研究证明，化学反应在恒压条件下的反应热与焓变相同。

(1)反应热的单位和焓变一样，为kJ·mol－1

或kJ/mol。

(2)反应热描述的是化学反应前后的热量变化。 (3)任何化学反应都有反应热。 3．反应热和焓变的关系

含义 符号 单位 与能量变 反应热 化学反应中吸收或放出的热量 Q kJ·mol1 －焓变 化学反应中生成物所具有的焓与反应物所具有的焓之差 ΔH kJ·mol1 －Q＞0，反应吸收热量 ΔH＞0，反应吸收热量 化的关系 二者的相 互联系 Q＜0，反应放出热量 ΔH＜0，反应放出热量 ΔH是化学反应在恒定压强下(即敞口容器中进行的化学反应)且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热，即恒压条件下进行的反应的反应热Q等于焓变ΔH 4.常见的放热反应和吸热反应 (1)常见的放热反应：

①活泼金属与H2O或酸的反应，如 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑； ②酸碱中和反应，如

2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O； ③燃烧反应，如2CO＋O2=====2CO2； ④多数化合反应，如 Na2O＋H2O===2NaOH， CaO＋H2O===Ca(OH)2；

⑤铝热反应，如2Al＋Fe2O3=====Al2O3＋2Fe。 (2)常见的吸热反应：

①多数分解反应，如CaCO3=====CaO＋CO2↑；

②2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O； ③C＋H2O=====CO＋H2； ④CO2＋C=====2CO。 议一议

1．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·mol1( )

－

点燃

高温

高温

高温

高温

(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( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√

2．任何物质都具有一定的能量，怎样从物质所具有的总能量上理解放热反应和吸热反应？ 答案 如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，有一部分能量就会以热能的形式释放出来，表现为放热反应；若反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，发生化学反应时，就会从环境吸收一部分能量，表现为吸热反应。 二、热化学方程式

1．概念

能够表示反应热的化学方程式。 2．意义

热化学方程式既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。 3．热化学方程式与普通化学方程式的区别

化学 计量数 状态 ΔH的正负号、数值及单位 化学方程式 只能是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量 不要求注明 无 热化学方程式 既可以是整数，也可以是分数，只表示物质的物质的量 必须在化学式后注明 必须注明 既表明了化学反应中的物质意义 表明了化学反应中的物质变化 变化，也表明了化学反应中的能量变化 议一议 1－

1．H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.5kJ·mol1，表示的意义是什么？

2

1

答案 表示在25℃，101kPa时，1molH2与molO2完全反应生成液态水时放出的热量为

2285.5kJ。

2．从微观和宏观两个角度怎样理解题1中的“285.5kJ”？

答案 从微观上看，断裂1mol氢氢键和0.5mol氧氧键所吸收的热量比形成2mol氧氢键释放1

的能量少285.5kJ。从宏观上看，1molH2(2g)和molO2(16g)所具有总能量比1molH2O(l)(18g)

2所具有的总能量高285.5kJ。

一、焓变、反应热的产生原因 1．从化学键的角度看(微观角度)

在化学反应中当反应物分子中旧化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用而吸收能量；当原子重新组成生成物分子，形成新化学键时，又要释放能量。即化学反应的反应热＝反应物所有键能之和－生成物所有键能之和。下面以H2与Cl2反应生成HCl为例来说明：

H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) 反应的能量变化示意图 上面分析过程可归纳如下表

断开 形成 化学键 1molH—H 1molCl—Cl 2molH—Cl 吸收能量 436kJ 243kJ － 放出能量 － － 2×431kJ H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)放出的能量为183kJ 综上分析，反应热与化学键能量变化的关系可以表示为 ΔH＝∑E反应物－∑E生成物

其中：∑E反应物表示反应物断键时吸收的总能量，∑E生成物表示生成物成键时放出的总能量。H2与Cl2反应中：

ΔH＝∑E反应物－∑E生成物＝(436kJ·mol1＋243kJ·mol1)－2×431kJ·mol1＝－183kJ·mol1。

－

－

－

－

结果为负值，说明1molH2(g)和1molCl2(g)断键时吸收的总能量小于生成2molHCl(g)成键时放出的总能量，最终反应放出能量183kJ。

2．从反应物和生成物所具有能量的相对大小来考虑(宏观角度)

一个化学反应是吸收能量还是放出能量，由反应物的总能量(∑E反)与生成物的总能量(∑E生)的相对大小来决定。若∑E反＞∑E生，则会放出能量；若∑E反＜∑E生，则需要吸收能量，如下图所示。

例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

变式训练1 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( )

答案 D

解析 根据反应物和生成物能量的高低来分析、解决问题。化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于生成物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应为吸热反应。反应①的ΔH>0，为吸热反应，故可排除A项和C项。反应②的ΔH<0，为放热反应，B项错误，故选D。

例2 已知H—H键键能为436kJ·mol1，H—N键键能为391kJ·mol1，根据化学方程式：

－

－

1N2＋3H22NH ΔH＝－92.4kJ·mol，则N≡N键键能是( ) 3

催化剂

－

高温、高压

A．431kJ·mol1

－B．945.6kJ·mol1

－

C．649kJ·mol1

－D．869kJ·mol1

－

－1

解析 ΔH＝反应物键能总和－生成物的键能总和。所以－92.4kJ·mol3×436kJ·mol1－2×391kJ·mol1×3。E(N≡N)＝945.6kJ·mol1。

－

－

－

＝E(N≡N)＋

答案 B

规律总结 键能计算反应热

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