学案5：1.1.1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．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．了解反应热和焓变的含义。

3．知道反应热与反应物、生成物总能量的关系。

(重点)
4．了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。

(重点)
知识点一焓变反应热
知识整理1反应热与焓变
1．反应热
化学反应过程中所或的能量都可以用热量来表述，叫做反应热。

2．焓变
(1)定义：与的焓值差即为焓变。

(2)符号：。

(3)单位：或。

3．反应热与焓变的关系
条件下，反应的热效应等于焓变。

知识整理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
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kJ
共吸收kJ Cl—Cl 吸收kJ
H—Cl 放出kJ 共放出kJ
结论H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝kJ/mol
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。

放热反应吸热反应
定义热量的化学反应热量的化学反应
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
[课堂互动探究]
[思考探究]
已知有下列变化过程：
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？
[归纳总结]
1．常见的放热反应、吸热反应
放热反应吸热反应
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。

即时检测
1．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
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
2．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()
3．氮化硅陶瓷材料可由石英固体与焦炭颗粒在高温的氮气流中通过如下反应制得： SiO 2＋C ＋N 2――→高温
Si 3N 4＋CO
该反应变化过程中的能量变化如图所示。

回答以下问题。

(1)上述反应中的还原剂是__________，其还原产物是________。

(2)该反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，反应热ΔH ___0(填“>”、“<”或“＝”)。

知识点2 利用键能计算反应热(ΔH )
知识整理 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 －
1。

(2)H —H 键的键能为 ，Cl —Cl 键的键能为 ，H —Cl 键的键能为 。

(3)H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g) ΔH ＝ (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。

[课堂互动探究]
[思考探究]
白磷与氧气可发生如下反应：P 4＋5O 2===P 4O 10。

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：
问题思考：
(1)反应中需要断裂和形成的化学键有哪些？
(2)1 mol P 4中含多少mol P —P 键？1 mol P 4O 10中含多少mol P —O 键？P==O 键呢？
(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？
[归纳总结]
1．焓变与键能的关系 吸收能量E
↑
反应物―――――――→旧化学键断裂
新化学键形成生成物
↓ 放出能量E 2
(1)若E 1>E 2，反应吸收能量，ΔH >0；若E 1<E 2，反应放出能量，ΔH <0。

(2)ΔH ＝E 1－E 2。

2．利用键能计算ΔH 须明确反应中各物质的结构式
如H 2O 写成H —O —H ，NH 3写成，CH 4写成,1 mol H 2O 含2 mol H —O
键，1 mol NH 3含3 mol H —N 键，1 mol CH 4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。

即时检测
1．在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用ΔH 1和ΔH 2表示： 2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(g) ΔH 1 2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l) ΔH 2 ，则( ) A ．ΔH 2>ΔH 1 B ．ΔH 1>ΔH 2 C ．ΔH 1＝ΔH 2
D ．无法确定
2．根据键能数据计算CH 4(g)＋4F 2(g)===CF 4(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
3．已知H —H 键的键能为436 kJ·mol －
1，H —N 键的键能为391 kJ·mol －
1，根据化学方程式N 2＋3H 2
2NH 3 ΔH ＝－92.4 kJ·mol －
1，则N≡N 键的键能是( )
A ．431 kJ·mol －
1 B ．945.6 kJ·mol －
1 C ．649 kJ·mol －
1
D ．869 kJ·mol －
1
4．已知1 g 氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ ，且氧气中1 mol O==O 键完全断裂时吸收热量496 kJ ，水蒸气中1 mol H —O 键形成时放出热量463 kJ ，则氢气中1 mol H —H 键断裂时吸收热量为( ) A ．920 kJ B ．557 kJ C ．436 kJ
D ．188 kJ
知识点三 热化学方程式
知识整理 1．概念
能表示参加反应 和 的关系的化学方程式。

2．特点(与化学方程式比较)
(1)指明了反应时的 和 ，若在 时进行的反应，可不注明。

(2)在化学方程式右边注明ΔH 的“＋”、“－”数值和单位。

(3)所有反应物和生成物都用括号注明它们在反应时的 。

常用 分别表示固体、液体、气体和溶液。

(4)化学计量数只表示 ，不表示微粒个数。

(5)化学计量数和反应热数值可以同时增大或减小 倍数。

3．意义
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 变化。

4．实例
H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ/mol ，表示在25 ℃、101 kPa, mol H 2与 1
2
mol O 2完全反应生成 态水时放出的热量是285.8 kJ 。

[课堂互动探究]
[思考探究]
已知有下列化学方程式：
① H 2＋I 22HI ②H 2(g)＋I 2(g)
200 ℃101 kPa
2HI(g) ΔH ＝－14.9 kJ·mol －
1
③H 2＋Cl 2=====点燃
2HCl
④H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g) ΔH ＝－184.6 kJ·mol －
1 ⑤12H 2(g)＋12Cl 2(g)===HCl(g) ΔH ＝－92.3 kJ·mol －1 ⑥H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(g) ΔH ＝－241.8 kJ·mol －1
⑦H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －
1
问题思考：
(1)以上7个化学方程式，哪些不属于热化学方程式？化学方程式中的g 、l 等代表什么意思？固(态)体和溶液如何表示？
(2)在热化学方程式中，方程式②的ΔH 与其他的有什么不同？把1 mol 的H 2和1 mol I 2在该温度和压强下放入密闭容器中充分反应，最终放出的热量是14.9 kJ 吗？
(3)方程式⑤中的1
2代表什么意义？如果是2 mol H 2和2 mol Cl 2完全反应，则ΔH 为多少？
[归纳总结]
1．普通化学方程式与热化学方程式的区别
化学方程式 热化学方程式
化学计量数 是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量
既可以是整数，又可以是分数，只表示该物质的物质的量
物质的状态 不要求注明
必须在化学式后注明
ΔH 无 有，与物质的量有关，单位kJ/mol ，必须注明正负号
反应条件 要注明 可以不注明
温度和压强 不注明
要注明，但是ΔH 是在25 ℃、101 kPa 下测定的，可不注明
意义
表明了化学反应中的物
不仅表明了化学反应中的物质变化，
质变化
也表明了化学反应中的能量变化
2.判断热化学方程式正误的“五审”
[即时检测]
1．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( ) A ．H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.9 kJ·mol －
1
B ．H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－241.8 kJ·mol －
1
C ．H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝＋285.9 kJ·mol －
1
D ．H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(g) ΔH ＝＋241.8 kJ·mol －
1
2．写出下列反应的热化学方程式。

(1)16 g CH 4(g)与适量O 2(g)反应生成CO 2(g)和H 2O(l)，放出890.3 kJ 热量________________。

(2)已知拆开1 mol H —H 键，1 mol N —H 键，1 mol N ≡N 键分别需要的能量是436 kJ 、391 kJ 、946 kJ ，则N 2(g)与H 2(g)反应生成NH 3(g)的热化学方程式为_________________________。

(3)0.3 mol 的气态高能燃料乙硼烷(B 2H 6)在氧气中燃烧，生成固态的三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ 热量，其热化学方程式为_____________________。

3．(1)如图是1 mol NO 2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO 2(g)和NO(g)过程中能量变化示意图，请写出NO 2(g)和CO(g)反应的热化学方程式：_______________________________。

(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：
写出该反应的热化学方程式：______________________________________ _______________________________________________________________。

【方法规律】
书写热化学方程式的“五步”
参考答案
知识点一
知识整理1
1．吸收 放出
2．(1)生成物 反应物的 (2)ΔH (3)kJ/mol kJ·mol －
1 3．恒压
知识整理2 化学反应中的能量变化 1．
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
H 2(g)＋Cl 2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH ＝－183_kJ/mol
2. 放出 吸收 [思考探究]
(1) 【提示】 ⑤、⑥、⑦、⑨均需要吸收热量，⑨不需要加热。

(2) 【提示】 ②、③、④、⑧均是化学变化且放出热量。

(3) 【提示】 不发生变化。

ΔH 与反应条件无关。

即时检测 1．
【解析】 A 项，H 2O(g)===H 2O(l)不属于化学反应，属于物理变化；B 项，ΔH >0的反应为吸热反应；C 项，未知断裂化学键吸收的能量，无法判断反应是否放热。

【答案】 D 2．
【解析】 由①A ＋B ―→X(ΔH >0)知A 、B 能量总和小于X 的能量，排除A 、C 两项；由②X ―→C(ΔH <0)知X 的能量大于C 的能量，排除B 项。

【答案】 D 3．
【解析】 (1)SiO 2＋C ＋N 2――→高温
Si 3N 4＋CO ，反应中碳元素的化合价由0升高到＋2，氮元素的化合价由0降低到－3。

故反应中的还原剂是C ，还原产物为Si 3N 4。

(2)该反应过程中，反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，ΔH <0。

【答案】 (1)C Si 3N 4 (2)放热 < 知识点2 知识整理
1．(2) 436 kJ·mol－1243 kJ·mol－1431 kJ·mol－1
(3 (436＋243－431×2) kJ·mol－1
[思考探究]
(1)【提示】断裂P—P键、O==O键；形成P—O键、P==O键。

(2)【提示】 1 mol P4中含6 mol P—P键，1 mol P4O10中含4 mol P===O键和12 mol P—O 键。

(3)【提示】反应物键能之和为(6a＋5d)kJ·mol－1，生成物键能之和为(4c＋12b)kJ·mol－1。

(4)【提示】ΔH＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1。

即时检测
1．
【解析】两个反应均放热，故ΔH1<0，ΔH2<0，由于H2O(g)===H2O(l)，ΔH<0，故|ΔH2|>|ΔH1|，则ΔH2<ΔH1<0。

【答案】 B
2．
【解析】由“ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和”可知：ΔH＝(414×4＋155×4－489×4－565×4)kJ·mol－1＝－1 940 kJ·mol－1。

【答案】 A
3．
【解析】设N≡N键能为x，则据“ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和”得：x＋3×436 kJ·mol－1－6×391 kJ·mol－1＝－92.4 kJ·mol－1，解得x＝945.6 kJ·mol－1。

【答案】 B
4．
【解析】1 g H2完全燃烧生成H2O(g)放出121 kJ热量，可知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH ＝－121×4 kJ·mol－1，由ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和得496 kJ·mol－1＋2ΔH(H—H)－4×463 kJ·mol－1＝－4×121 kJ·mol－1，求出ΔH(H—H)值为436 kJ·mol－1，故C 正确。

【答案】 C
知识点三
知识整理
1．物质的量反应热
2．(1)温度压强25 ℃、101 kPa
(3)状态s、l、g、aq
(4)物质的量
(5)相同
3．能量 4．1
[思考探究]
(1)【提示】 ①、③不是热化学方程式。

方程式中的g 表示气体，l 表示液体，固体和溶液分别用s 和aq 表示。

(2)【提示】 方程式②中标明了温度和压强，其它热化学方程式中未标注，说明是在常温常压下。

因为H 2与I 2反应是可逆反应，所以该温度和压强下反应，最终放出的热量小于14.9 kJ 。

(3)【提示】 12
代表物质的量，若2 mol H 2和2 mol Cl 2完全反应，则ΔH ＝－92.3 kJ·mol －1×4＝－369.2 kJ·mol －
1。

[即时检测]
1．
【解析】 1 g H 2O(g)转化为H 2O(l)放出2.45 kJ 热量，则1 mol H 2O(g)转化为H 2O(l)放出
2.45×18 kJ ＝44.1 kJ 热量，故H 2(g)与O 2(g)反应生成1 mol H 2O(l)放出285.9 kJ 的热量，即热
化学方程式为H 2(g)＋12
O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.9 kJ·mol －1。

【答案】 A
2．
【解析】 (1)由化学方程式为CH 4＋2O 2===CO 2＋2H 2O 可得热化学方程式。

(2)化学方程式为N 2＋3H 22NH 3，ΔH ＝(946＋436×3－391×6)kJ·mol －1。

(3)化学方程式为B 2H 6＋3O 2===B 2O 3＋3H 2O ，则1 mol B 2H 6(g)完全燃烧放出2 165 kJ 热量。

【答案】 (1)CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－890.3 kJ·mol －1
(2)N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) ΔH ＝－92 kJ·mol －1
(3)B 2H 6(g)＋3O 2(g) ===B 2O 3(s)＋3H 2O(l) ΔH ＝－2 165 kJ·mol －1
3．
【解析】 (1)反应的化学方程式为NO 2＋CO===CO 2＋NO,1 mol NO 2(g)反应时的反应热ΔH ＝E 1－E 2＝134 kJ·mol －1－368 kJ·mol －1＝－234 kJ·mol －1。

(2)反应的化学方程式为N 2＋O 2===2NO,1 mol N 2(g)参加反应时的ΔH ＝945 kJ·mol －1＋498 kJ·mol －1＋2×(－630 kJ·mol －1)＝＋183 kJ·mol －1。

【答案】 (1)NO 2(g)＋CO(g)===CO 2(g)＋NO(g) ΔH ＝－234 kJ·mol －1
(2)N 2(g)＋O 2(g)===2NO(g) ΔH ＝＋183 kJ·mol －1。