新人教版高中化学选修4第一章化学反应与能量第一节第1课时焓变反应热学案

第1课时焓变反应热学习目标核心素养1.知道化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式。

2．记住常见的放热反应和吸热反应。

3．理解反应热和焓变的含义，会用反应热的表达式进行计算。

4．能结合能量变化图像分析放热反应和吸热反应。

1.宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量变化的本质。

2．变化观念与平衡思想：能辨识化学反应中的能量转化形式，形成能量是可以相互转化的观念，体会引入焓变概念的价值。

一、焓变反应热1．焓变①焓(H)：与内能有关的物理量。

②焓变(ΔH)：生成物与反应物的焓值差，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：化学反应过程中所放出或吸收的能量。

②与焓变的关系：恒压条件下的反应热等于焓变，单位kJ·mol－1。

二、化学反应过程中能量变化的原因1．微观角度①化学反应的本质及特点②举例(以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例)2.宏观角度3．结论：ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝反应物键能总和－生成物键能总和三、化学反应过程中能量变化的表示2．举例1 mol C和1 mol H2O(g)反应生成1 mol CO和1 mol H2，需吸收131.5 kJ的热量，则该反应的反应热ΔH＝＋131.5_kJ·mol－1。

探究点一吸热反应和放热反应1．放热反应与吸热反应的比较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形成原因反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法ΔH<0 ΔH>0 图像表示说明1.(1)对于放热反应，由于反应后放出热量(释放给环境)而使反应体系的能量降低，故ΔH<0，即ΔH为“－”。

(2)对于吸热反应，由于反应吸收来自环境的能量而使反应体系的能量升高，故ΔH>0，即ΔH为“＋”。

2．同一个反应向正逆两个方向进行时，一个方向释放能量，另一个方向必然吸收能量，但能量的绝对值相等。

(1)常见的放热反应①所有的燃烧反应：木炭、H2、CH4等在O2中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。

②酸碱中和反应：H ＋＋OH －===H 2O 。

③大多数化合反应。

特例：C ＋CO 2=====高温2CO(吸热反应)。

④铝热反应：如2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe 。

⑤金属与酸的反应：如Mg ＋2H ＋===Mg 2＋＋H 2↑。

(2)常见的吸热反应①大多数分解反应：如NH 4Cl=====△NH 3↑＋HCl↑。

②以C 、H 2、CO 为还原剂的氧化还原反应：如C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2；CO ＋CuO=====△Cu ＋CO 2。

③某些晶体间的反应：如Ba(OH)2·8H 2O ＋2NH 4Cl===BaCl 2＋2NH 3↑＋10H 2O 。

3．吸热反应和放热反应的判断 (1)理论分析判断法①ΔH ＝化学键断裂吸收的能量－化学键生成释放的能量，当ΔH >0时，反应吸热，当ΔH <0时，反应放热。

②ΔH ＝生成物具有的总能量－反应物具有的总能量，当ΔH >0时，反应吸热，当ΔH <0时，反应放热。

③ΔH ＝反应物的键能之和－生成物的键能之和。

反应物的键能越小，稳定性越弱，破坏它需要的能量就越小；生成物的键能越大，稳定性越强，形成它释放的能量就越大，所以当ΔH >0时，反应吸热，当ΔH <0时，反应放热。

④根据反应物和生成物的相对稳定性判断：由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应，反之为放热反应。

(2)反应条件判断法一个化学反应开始需要加热，而停止加热后，反应亦可进行，则为放热反应；若反应需要持续不断地加热才能进行，则为吸热反应。

(3)根据规律判断法①常见的放热反应类型有：a.金属与H 2O 或酸的反应；b.酸碱中和反应；c.燃烧反应；d.多数化合反应。

②常见的吸热反应类型有：a.多数分解反应；b.C 参与的一些反应，如C ＋H 2O=====高温CO ＋H 2、CO 2＋C=====高温2CO ；c.NH 4Cl 与Ba(OH)2·8H 2O 的反应。

1．有能量变化的过程不是发生吸热反应就是发生放热反应吗？提示：不能将反应类型(放热反应或吸热反应)与能量变化过程等同起来。

化学反应中必然有能量的变化，但发生能量变化的却不一定是化学反应。

如NaOH 固体溶于水、水蒸气转化为液态水时放出能量，但以上过程是放热的物理变化过程而不是发生放热反应；NH 4NO 3固体溶于水、碘升华、水蒸发时吸收能量，但以上过程是吸热的物理变化过程而不是发生吸热反应。

2．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应，放热反应在常温条件下一定很容易发生吗？提示：反应的热效应与反应的条件无必然联系。

常温下能进行的反应可能是放热反应(如中和反应)，也可能是吸热反应[如NH 4Cl 与Ba(OH)2·8H 2O 的反应]。

加热条件下进行的反应，可能是吸热反应，如C ＋CO 2=====高温2CO ；也可能是放热反应，如C ＋O 2=====点燃CO 2(移去热源后仍能进行)。

持续加热才能继续进行的反应是吸热反应。

所以，反应吸热还是放热是由反应物总能量与生成物总能量的相对大小决定的。

【例1】 化学反应A 2＋B 2===2AB 的能量变化如图所示，则下列说法正确的是( )A ．该反应是吸热反应B ．断裂1 mol A —A 键和1 mol B —B 键能放出x kJ 能量C ．形成2 mol A —B 键需要放出y kJ 的能量D ．2 mol AB 的总能量高于1 mol A 2和1 mol B 2的总能量【思路分析】 判断反应吸热还是放热时，只需比较起始和终了状态的能量高低，起始时能量高于结束时的能量，反应放热，反之吸热。

图中最高处并不是反应结束，而是反应的过渡阶段。

【解析】从能量变化图上可以看出，反应物总能量高于生成物总能量，该反应是放热反应，A、D错；反应物断键时要吸收能量，B错；形成化学键要放出能量，C正确。

【答案】C根据下图提供的信息，下列所得结论不正确的是( D)A．该反应为吸热反应B．该图可以表示石灰石高温分解C．反应物比生成物稳定D．因为生成物的总能量高于反应物的总能量，所以该反应一定需要加热解析：A.反应物总能量低于生成物总能量，该反应为吸热反应，A正确；B.石灰石高温分解是吸热反应，该图可以表示石灰石高温分解，B正确；C.能量越低越稳定，反应物比生成物稳定，C正确；D.反应条件与反应是放热反应或吸热反应没有关系，D错误，答案选D。

探究点二ΔH的含义和简单计算1．反应热与物质固有能量、化学稳定性、键能之间的关系(1)化学性质越活泼稳定物质本身固有能量越高低化学键总键能越小大生成时释放或破坏时吸收能量越小大(2)同一种物质在不同状态本身固有能量：气态>液态>固态(3)总键能大、能量低、化学性质稳定吸热放热总键能小、能量高、化学性质不稳定2．反应热的单位kJ/mol 或kJ·mol －1的含义并不是指每1 mol 具体物质反应时伴随的能量变化是多少kJ ，而是指给定形式的具体反应以各物质的化学计量数来计量其物质的量时伴随的能量变化。

式中的“mol －1”不能理解为每摩尔反应物或生成物，可以理解为“每摩尔反应”。

例如，反应2H 2(g)＋O 2(g)===2H 2O(l)的ΔH ＝－571.6 kJ·mol －1，是指每摩尔反应——“2 mol H 2(g)与1 mol O 2(g)反应生成2 mol H 2O(l)”的焓变，而H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(l)的ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1是指每摩尔反应——“1 mol H 2(g)与12mol O 2(g)反应生成1 mol H 2O(l)”的焓变。

3．ΔH 的简单计算(1)由反应物、生成物的能量计算ΔH ΔH ＝E (生成物)－E (反应物)若E (生成物)<E (反应物)，ΔH <0，为放热反应。

若E (生成物)>E (反应物)，ΔH >0，为吸热反应。

(2)由键能计算ΔHΔH ＝断裂化学键吸收的总能量－形成化学键所释放的总能量 ΔH ＝反应物的键能总和－生成物的键能总和反应物的键能总和>生成物的键能总和，反应吸热；反应物的键能总和<生成物的键能总和，反应放热。

1．“任何化学反应均伴随旧化学键的断裂和新化学键的形成，所以任何化学反应均有反应热”。

这句话正确吗？提示：正确。

能量的变化与键能有关，反应物的键能之和与生成物的键能之和是不相等的。

另外，从能量的角度分析，反应物和生成物所具有的能量不同，根据能量守恒定律，在任何化学反应中都会伴随能量的变化。

2．反应的焓变与反应热有什么关系，二者一定相等吗？提示：(1)我们可以借助于反应焓变示意图理解反应焓变与反应热之间的关系。

ΔH＝E(生成物)－E(反应物)(2)对于等压条件下的化学反应，若只存在化学能与热能之间的相互转化，则该反应的反应热等于焓变，表示为Q p＝ΔH(Q p为等压反应热)。

【例2】已知某化学反应A2(g)＋2B2(g)===2AB2(g)(AB2的分子结构为B—A—B)的能量变化如图所示。

下列有关叙述中正确的是( )A．该反应的进行一定需要加热B．该反应的ΔH＝－(E1－E2)kJ/molC．该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和D．断裂1 mol A—A键和2 mol B—B键放出E1 kJ能量【思路分析】对于放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，吸热反应则反之；焓变等于反应物的总键能减去生成物的总键能，或者生成物的总能量减去反应物的总能量。

【解析】由图可知该反应是吸热反应，但吸热反应不一定需要加热，A错误。

该反应的发生需要先破坏反应物中的化学键，吸收E1 kJ的能量，再形成生成物中的化学键，释放E2 kJ的能量，则反应的ΔH＝(E1－E2) kJ/mol，B错误。

焓变等于反应物的总键能与生成物的总键能之差，又由于该反应是吸热反应，即焓变ΔH>0，所以反应物的总键能大于生成物的总键能，C正确。

断裂化学键需要吸热，D错误。

【答案】 C根据下图所示的N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误的是( D )A．直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量B．2 mol气态氧原子结合生成O2(g)时，能放出498 kJ能量C．断裂1 mol NO分子中的化学键，需要吸收632 kJ能量D．反应N2＋O2===2NO的反应热ΔH＝＋180 kJ·mol－1解析：A.直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，故A正确；B.互逆过程的热量变化，ΔH数值相等，正、负相反，故B、C正确；D.热化学方程式中的物质需要标明状态，故D错误。