(步步高化学选修4课时作业)第一章第一节第1课时

第一章化学反应与能量

第一节化学反应与能量的变化

第1课时焓变反应热

[目标要求] 1.了解反应热的概念，知道化学反应、热效应与反应的焓变之间的关系。

2.知道反应热与化学键的关系。

3.知道反应热与反应物、生成物总能量的关系。

焓变反应热

在化学反应过程中，不仅有物质的变化，同时还伴有能量变化。

1．焓和焓变

焓是与物质内能有关的物理量。单位：kJ·mol－1，符号：H。

焓变是在恒压条件下，反应的热效应。单位：kJ·mol－1，符号：ΔH。

2．化学反应中能量变化的原因

化学反应的本质是反应物分子中旧化学键断裂和生成物生成时新化学键形成的过程。

任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新化学键形成时，又要释放能量。

ΔH＝反应物分子的总键能－生成物分子的总键能。

3．放热反应与吸热反应

当反应完成时，生成物释放的总能量与反应物吸收的总能量的相对大小，决定化学反应是吸热反应还是放热反应。

(1)当ΔH为“－”或ΔH<0时，为放热反应，反应体系能量降低。

(2)当ΔH为“＋”或ΔH>0时，为吸热反应，反应体系能量升高。

4．反应热思维模型

(1)放热反应和吸热反应

放热反应吸热反应

(2)反应热的本质

(以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)

ΔH＝－186 kJ·mol－1为例)

E1：E(H—H)＋E(Cl—Cl)

E2：2E(H—Cl)

ΔH ＝E 1－E 2

知识点一 有关反应热的概念

1．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 ．吸热反应在一定的条件下也能发生

D ．焓变的符号是ΔH ，单位是kJ·mol －1，反应热的单位是kJ

答案 C

2．已知在相同状况下，要使同一化学键断裂需要吸收的能量等于形成该化学键放出的能量。下列说法正确的是( )

A ．电解熔融的Al 2O 3可以制得金属铝和氧气，该反应是一个放出能量的反应

B ．水分解产生氢气和氧气时放出能量

C ．相同状况下，反应2SO 2＋O 2===2SO 3是一个放热反应，则反应2SO 3===2SO 2＋O 2是一个吸热反应

D ．氯化氢分解成氢气和氯气时放出能量

答案 C

解析 由题意可以推测，如果一个反应过程放出能量，那么使该反应向反方向进行则需要吸收能量，所以C 正确；另外氢气和氧气反应、氢气和氯气反应、铝和氧气反应都是放出能量的反应，与它们相反的反应：水、氯化氢和Al 2O 3的分解都应该是吸收能量的反应，故A 、B 、D 错误。

知识点二 反应热与化学键键能的关系

3．通常人们把拆开1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。现给出化学键的键能(见下表)：

请计算H 2(g)2A ．＋862 kJ·mol －1 B ．＋679 kJ·mol －1

C ．－183 kJ·mol －1

D ．＋183 kJ·mol －1

答案 C

解析 拆开1 mol H 2和1 mol Cl 2中的化学键所吸收的能量是436 kJ·mol －1＋243 kJ·mol －1＝679 kJ·mol －1；形成2 mol HCl 所放出的能量是431 kJ·mol －1×2＝862 kJ·mol －1，所以该反应的反应热是679 kJ·mol －1－862 kJ·mol －1＝－183 kJ·mol －1。4.

白磷的化学式为P 4，分子的空间构型是正四面体(如图)。白磷在空气中燃烧生成十氧化四磷(P 4O 10)，在十氧化四磷分子里只存在P —O 和P===O 两种共价键。

已知几种共价键的键能：P —O 360 kJ·mol －1；

P===O 585 kJ·mol －1；P —P 198 kJ·mol －1；

O===O 498 kJ·mol －1。

请问：在P 4(s)＋5O 2(g)===P 4O 10(s)中，ΔH ＝______________。

答案 －2 982 kJ·mol －1

解析 由P 4的分子结构和P 4＋5O 2=====点燃

P 4O 10的物质变化，在P 4O 10分子中只存在P —O 和P===O 两种共价键，P 4O 10中P 显＋5价、O 显－2价等事实可知，在P 4分子结构的基础

上，每2个P原子之间插入1个O原子形成2个P—O键，每个P原子再结合1个O原子形成P===O键，就构成了P4O10的分子结构。这样，在1个P4O10分子中共有12个P—O键、4个P===O键。

ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝6×198 kJ·mol－1＋5×498 kJ·mol－1－(12×360 kJ·mol－1＋4×585 kJ·mol－1)＝－2 982 kJ·mol－1。

知识点三反应热与反应物、生成物总能量的关系

5．对放热反应：A＋B===C＋D，以下说法一定正确的是(E A、E B、E C、E D分别表示物质A、B、C、D所具有的能量)()

A．E A>E B B．E A>E B＋E C

C．E A＋E B>E C＋E D D．E A＋E B

答案 C

解析反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，在发生化学反应时，有一部分能量会转变成热能释放出来，这类反应即为放热反应。

6.

由上图分析，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

答案 D

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。

练基础落实

1．下列说法不正确的是()

A．任何化学反应都伴随着能量变化

B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化

C．反应物的总能量高于生成物的总能量时，发生放热反应

D．反应物的总能量低于生成物的总能量时，发生吸热反应

答案 B

解析任何化学反应都伴随着能量变化，但能量变化不一定表现为热量变化，还可能以光能等其他形式的能量放出；E(反应物)>E(生成物)，反应放热，E(反应物)

2．已知H—H键键能(断裂时吸收或生成时释放的能量)为436 kJ·mol－1，H—N键键能为391 kJ·mol－1，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。则N≡N键的键能是()

A．431 kJ·mol－1B．945.6 kJ·mol－1

C．649 kJ·mol－1D．896 kJ·mol－1

答案 B