学案3：1.1.1焓变 反应热

第一节化学反应与能量的变化
第1课时焓变反应热
学习目标
1．知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。

2．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。

自主学习
1．化学反应的本质是___________________________________________。

2．当物质发生化学反应时，断裂化学键要_____能量，形成化学键要_____能量。

一．焓变与反应热
1．焓变。

（1）焓(H)：与有关的物理量。

（2）焓变(ΔH)：生成物与反应物的焓值，决定了某一化学反应是吸热反应还是放热反应。

2．反应热。

（1）概念：化学反应过程中所____________的能量。

（2）与焓变的关系：恒压条件下的反应热等于焓变，单位是__________。

二．化学反应中能量变化的原因
1．微观角度。

（1）化学反应的本质。

（2）化学键变化与反应热的关系。

若Q1＞Q2，反应吸收能量，ΔH＞0，为_____反应；若Q1＜Q2，反应放出热量，ΔH＜0，为_____反应。

2．宏观角度。

从物质内能上分析，如果________所具有的总能量大于________所具有的总能量，反应物转化为生成物时_____能量，这就是_____反应。

反之，则为_____反应。

三、热化学方程式
1．热化学方程式和化学方程式的差异。

（1）指明了反应的______和_______，若在25 ℃、101 kPa时进行的反应，可不注明。

（2）注明了各物质的聚集状态：___ (固体)、___ (液体)或___ (气体)。

（3）在方程式的右边注明了ΔH的数值、正负号及_____。

2．热化学方程式的概念及意义。

（1）热化学方程式是表示___________________和_______的关系的化学方程式。

（2）热化学方程式的意义：不仅表明了化学反应中的______变化，也表明了化学反应中的______变化。

3．热化学方程式的书写方法要求。

（1）遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。

（2）在方程式右端注明热量的变化：吸热反应，__________；放热反应，__________。

（3）要注明反应物和生成物的__________。

（4）化学计量数只表示物质的量，因此可以是______，也可以是______。

（5）化学计量数改变，_____要相应改变；逆反应的ΔH数值与正反应的_____、符号_____。

易错提醒
1．任何化学反应都具有反应热，即都有焓变(ΔH≠0)。

2．化学变化一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的过程不一定都是化学变化。

3．不能根据反应条件判断一个反应是吸热还是放热。

需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，常温下就能进行的反应也不一定是放热反应。

4．书写热化学方程式时，要注意勿漏标物质的聚集状态，勿漏写ΔH的单位。

5．判断热化学方程式的正误要注意三方面：物质的聚集状态、ΔH的符号和单位、ΔH的数值与计量数是否对应。

课堂互动探究
要点一放热反应和吸热反应的判断
问题1：你能从定义、微观、宏观、表示方法等角度比较一下放热反应和吸热反应吗？
反应类型放热反应吸热反应
定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应
宏观角度比较E(反应物)＞E(生成物) E(反应物)＜E(生成物)
宏观角度图示
微观角度Q(吸)＜Q(放) Q(吸)＞Q(放)
表示方法ΔH＜0 ΔH＞0
问题2：请你列举放热反应和吸热反应的常见实例。

（1）常见的放热反应。

①绝大多数化合反应，如CaO＋H2O===Ca(OH)2。

②所有的燃烧反应，如CH4＋2O2CO2＋2H2O。

③酸碱中和反应，如NaOH＋HCl===NaCl＋H2O。

④活泼金属与酸或水的反应，如
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。

⑤部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或CO2的反应、氨的催化氧化等。

（2）常见的吸热反应。

①绝大多数分解反应，如CaCO3CaO＋CO2↑。

②铵盐与碱的反应，如
2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。

③以C、CO和H2为还原剂的氧化还原反应，如
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。

[例1]已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，判断下列叙述中正确的是()
A．每生成2分子AB吸收b kJ热量
B．该反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
C．该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量
D．断裂1 mol A—A键和1 mol B—B键，放出a kJ热量
归纳总结
吸热反应、放热反应判断的“三方法”
1．理论判断法：反应物与生成物总能量的相对大小。

2．计算判断法：断裂化学键吸收总能量与形成化学键放出总能量的相对大小。

3．规律判断法：熟记常见的放热反应、吸热反应实例。

要点二利用键能数据计算反应热
问题：给你提供反应物和生成物的键能数据，你能计算出该反应的反应热吗？如何计算？1．键能：拆开或形成1 mol化学键吸收或放出的能量，单位kJ·mol－1。

2．ΔH与键能的关系：ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能。

3．实例说明[以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例]：
化学键反应中能量变化
1 mol A—B化学键反应中能量变化
H—H 吸收436 kJ 共吸收679 kJ
Cl—Cl 吸收243 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
[例2]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估算该反应的ΔH，其中正确的是()
A．(6a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
B．(4c＋12b－6a－5d) kJ·mol－1
C．(4c＋12b－4a－5d) kJ·mol－1
D．(4a＋5d－4c－12b) kJ·mol－1
归纳总结
利用键能计算反应热时，要特别注意：
（1）化学方程式中的计量数。

（2）各物质分子中所含化学键的数目。

（3）ΔH＝E总(断键)－E总(成键)。

要点三热化学方程式书写与判断
问题：在书写或判断热化学方程式时要注意哪些事项？
1．注意标明物质的聚集状态：方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s)，不用标“↑”或“↓”，水溶液用aq表示。

2．注意注明必要的反应条件：焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须在ΔH 后指明反应的温度和压强(298 K、101 kPa时，可不注明)。

3．注意明确化学计量数的含义：化学计量数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数，因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。

4．注意ΔH的单位及符号：ΔH的单位是J·mol－1或kJ·mol－1，ΔH只能写在化学方程式的右边，表示正向反应的焓变。

ΔH＜0表示为放热反应；ΔH＞0则表示为吸热反应。

5．注意同一反应中化学计量数与ΔH 数值的对应关系：化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH 的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH 改变符号，但绝对值不变。

[例3] 已知在25 ℃，101 kPa 下，1 g C 8H 18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48．4 kJ 能量。

表示上述反应的热化学方程式正确的是( ) A ．C 8H 18(l)＋
25
2O 2
(g)===8CO 2(g)＋9H 2O(g) ΔH ＝－48.4 kJ·mol －
1
B ．
C 8H 18(l)＋25
2O 2(g)===8CO 2(g)＋9H 2O(l)
ΔH ＝－5 517.6 kJ·mol －
1
C ．C 8H 18(l)＋25
2O 2(g)===8CO 2(g)＋9H 2O(l)
ΔH ＝＋5 517.6 kJ·mol －1 D ．C 8H 18(l)＋
25
2O 2
(g)===8CO 2(g)＋9H 2O(l) ΔH ＝－48.4 kJ·mol －
1 归纳总结
“五看法”判断热化学方程式的正误
学习小结
随堂达标检测
1．关于化学反应的说法错误的是()
A．如图所示的反应为放热反应
B．化学反应中有物质变化也有能量变化
C．需要加热的化学反应不一定是吸热反应
D．化学键断裂吸收能量，化学键形成放出能量
2．下列图示变化为吸热反应的是()
3．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＋3H22NH3ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，则N≡N键键能是()
A．431 kJ·mol－1B．945.6 kJ·mol－1
C．649 kJ·mol－1D．869 kJ·mol－1
4．在101 325 Pa和298 K条件下，2 mol H2生成水蒸气放出484 kJ热量。

下列热化学方程式正确的是()
A ．2H 2＋O 2===2H 2O ΔH ＝－484 kJ·mol －
1 B ．H 2O(g)===H 2(g)＋12O 2(g) ΔH ＝＋24
2 kJ·mol －1
C ．2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH ＝－484 kJ·mol －
1 D ．H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(g) ΔH ＝＋24
2 kJ·mol －1
参考答案
自主学习
1．反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成 2．吸收 释放
一．
1．（1）内能 （2）差
2．（1）放出或吸收 （2）kJ·mol －
1 二．
1．（1）吸收 放出 （2）吸热 放热 2．反应物 生成物 放热 吸热 三．
1．（1） 温度 压强 （2）s l g （3）单位 2．（1）参加反应物质的量 反应热 （2）物质 能量
3．（2）ΔH ＞0 ΔH ＜0 （3） 聚集状态 （4）整数 分数 （5）ΔH 相等 相反 [例1]
【解析】观察题给图象可以得知，题中反应的反应物总能量低于生成物总能量，为吸热反应，其中反应热ΔH ＝＋(a －b )kJ·mol －
1。

化学反应过程中，化学键断裂为吸热过程，化学键形成为放热过程。

【答案】B [例2]
【解析】一个P 4分子中含有6个P —P 键，一个O 2分子中含有1个O==O 键，一个P 4O 10分子中含有12个P —O 键和4个P ==O 键；进行计算时，需把键的数目转化为物质的量。

反应P 4＋5O 2===P 4O 10中，反应物的键能总和为(6a ＋5d ) kJ·mol －
1，生成物的键能总和为(12b ＋4c ) kJ·mol －
1，ΔH ＝(6a ＋5d －12b －4c ) kJ·mol －
1。

【答案】A [例3]
【解析】辛烷燃烧是一个放热反应，ΔH ＜0，故C 项错误；在25 ℃，101 kPa 下 ，1 mol C 8H 18燃烧生成CO 2
液态水时放出热量为48.4 kJ 1 g ×114 g ＝5 517．6 kJ ，故B 项正确；A 项中水的状态标错，且ΔH
数值错误，D 项中ΔH 数值错误。

【答案】B 随堂达标检测 1．【答案】A 2．
【解析】A 项中的图象表示生成物的能量比反应物的能量高，故为吸热反应；B 项中的图象
表示反应物的能量比生成物的能量高，故为放热反应；C项中浓硫酸溶于水放热，不是化学变化；D项中锌与盐酸反应是放热反应。

【答案】A
3．
【解析】ΔH＝反应物的键能总和－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
4．
【解析】A项未标明物质的聚集状态；C项水的状态应为气态；H2与O2反应生成水是放热反应，D项的ΔH应为负值；根据条件可写出热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH ＝－484 kJ·mol－1，将其系数减半，ΔH＝－242 kJ·mol－1，再写出其逆反应，即知B项正确。

【答案】B。