第一节化学反应与能量的变化

第一章
第一节化学反应与能量的变化
教学目标：
1.能举例说明化学能与热能的相互转化，了解反应热的概念。

2.知道化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。

教学重点、难点：
化学反应热效应与反应的焓变之间的关系。

探究建议：
查阅资料、交流探究。

课时安排：
一课时。

教学过程：
[讨论]在我们学过的化学反应当中，有哪些反应伴随着热量变化？
[引言]通过讨论知道，在化学反应当中，常伴有热量变化，现在我们来学习
化学反应中的能量变化。

[板书] 第一章化学反应与能量
第一节化学反应与能量的变化
一、反应热（焓变）：在化学反应过程中放出或吸收的能量、都可以热量（或者换算成相应的热量来表述，叫做反应热。

又称焓变。

（1）符号：用△H表示。

（2）单位：一般采用kJ/mol。

（3）许多反应的反应热可直接测量，测量仪器叫量热计。

（4）研究对象：一定压强下，在敞口容器中发生的反应所放出或吸收的热量。

（5）反应热产生的原因：
[设疑]例如：H
2(g)＋Cl
2
(g) = 2HCl(g)
实验测得 lmol H
2与 lmol Cl
2
反应生成 2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量，
从微观角度应如何解释？
[电脑投影]
[析疑]
化学键断裂时需要吸收能量。

吸收总能量为：436kJ＋243kJ＝679 kJ，
化学键形成时需要释放能量。

释放总能量为：431kJ＋431kJ＝862 kJ，
反应热的计算：862kJ—679kJ=183kJ
[讲述]任何化学反应都有反应热，这是由于反应物中旧化学键断裂时，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，即新化学键形成时，又要释放能量。

新化学键形成时所释放的总能量与反应物中旧化学键断裂时所吸收的总能量的差就是此反应的反应热。

[板书]
（6）反应热表示方法：
[学生阅读教材小结]①当生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量时，反应为放热反应，使反应体系能量降低，规定放热反应△H为“一”，所以△H
为“一”或△H＜0时为放热反应。

上述反应 H
2(g)＋Cl
2
(g) = 2HCl(g)，反应热测量的实验数据为 184.6
kJ/mol，与计算数据 183kJ/mol很接近，一般用实验数据表示，所以△H =-184.6 kJ/mol。

②当生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量时，反应是吸热反应，通过加热、光照等方法吸收能量，使反应体系能量升高，规定△H为“＋”，所以△H为“＋”或△H＞0时为吸热反应。

[板书] △H为“＋”或△H＞0时为吸热反应；△H为“一”或△H＜0时为放热反应。

[投影]
[讲解]
（1）如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时放出热量。

反应为放热反应。

规定放热反应△H为“一”。

（2）如果反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时吸收热量。

反应为吸热反应。

规定△H为“＋”。

[投影]
例 1：1molC与1molH
2O(g)反应失成lmol CO(g)和1mol H
2
(g)，需要吸收
131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H= kJ/mol。

(＋131.5) 例 2：拆开 lmol H—H键、lmol N－H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、
391kJ、946 kJ，则1mol N
2生成NH
3
的反应热为，1mol H
2
生成NH
3
的反应
热为。

分析：N
2(g)＋3H
2
(g)＝2NH
3
(g)，因拆开 lmol N—H键和生成 lmol N—H键
吸收和释放出的能量相等，所以此反应的反应热计算如下： 2×3×391kJ/mol-946kJ/mol-3×436kJ/mol=92kJ/mol
而 lmol H
2只与
3
1
mol N
2
反应，所以反应热△H=30.6kJ/mol
kJ/mol
3
92
-
=
-，
则此题lmolN
2生成NH
3
的反应热△H = -92kJ/mol。

[过渡]什么是化学反应热？如何表示？如何准确地描述物质间的化学反应及其能量变化？下面我们来学习热化学方程式。

[板书]
二、热化学方程式
1．定义：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式。

例：H
2(g)＋I
2
(g) 2HI(g)；△H=－14.9 kJ/mol
[学生分析]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能量变化。

[板书]2．书写热化学方程式的注意事项：(让学生阅读教材归纳、总结)
(1)需注明反应的温度和压强。

因反应的温度和压强不同时，其△H 不同。

[讲述]但中学化学中所用的△H 的数据，一般都是在101 kPa 和 25℃时的数据，因此可不特别注明。

但需注明△H 的“＋”与“－”。

[板书](2)要注明反应物和生成物的状态。

物质的聚集状态，与它们所具有的能量有关。

[]讨论]例如：H 2(g)＋
2
1O 2(g) = H 2O(g)；△H=-241.8 kJ/mol H 2(g)十21O 2 (g)＝H 2O(l)；△H=-285.8kJ/mol 从上述两个热化学方程式可看出，lmol H 2反应生成H 2O(l)比生成H 2O(g)多放
出44kJ/mol 的热量。

产生的热量为什么不同？
[板书](3)热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，它可以是整数也可以是分数。

对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其△H 也不同。

[投影]例如：H 2(g)+C12(g) = 2HCl(g)；△H=-184.6 kJ/mol 21H 2(g)+ 2
1Cl 2(g) = HCl(g)；△H ＝－92.3 kJ/mol [板书]3．热化学方程式的含义 [投影]例：H 2(g)＋
21O 2(g) = H 2O(g)；△H=-241.8 kJ/mol ，表示 lmol 气态 H 2和2
1mol 气态 O 2反应生成 lmol 水蒸气，放出 241.8kJ 的热量。

(在 101kPa 和 25℃时)
H 2(g)十21O 2 (g)＝H 2O(l)；△H=-285.8kJ/mol ，表示lmol 气态H 2与21mol 气态O 2反应在101 kPa 和 25℃时，生成lmol 液态水，放出285.8kJ 的热量。

[学生归纳]描述在一定条件下，一定量某状态下的物质，充分反应后所吸收或放出热量的多少。

[板书]4．热化学方程式的应用
[投影]
例1 已知在25℃，101kPa 下，1g 188H C (辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量．表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A ．)g (O H 9)g (CO 8)g (O 225)1(H C 222188+=+
；△H ＝－48.40kJ/mol B ．)1(O H 9)g (CO 8)g (O 225)1(H C 222188+=+
；△H ＝－5518kJ/mol C ．)1(O H 9)g (CO 8)g (O 2
25)1(H C 222188+=+；△H ＝+5518kJ/mol D ．)1(O H 18)g (CO 16)g (O 25)1(H C 2222188+=+；△H ＝－11036kJ/mol
分析与解答
1 mol 188H C 燃烧放出热量48.40kJ/g ×114g ＝5518kJ 。

答案 BD
例2 0.3mol 的气态高能燃料乙硼烷(62H B )在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ 热量，其热化学方程式为_________________．又已知：)g (O H )1(O H 22====；△H ＝44kJ ．则11.2L(标准状况)乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是___________kJ ．
分析与解答
1 mol 62H B 燃烧放出热量
kJ 21653.0kJ 5.649=，0.5mol 62H B 燃烧生成液态水(1.5mol)放出热量为kJ 216521
⨯，1.5mol )1(O H 2变为1.5mol )g (O H 2需吸收热量
为66kJ ，所以，0.5mol 62H B 燃烧生成气态水时放出热量为：
kJ 5.1016kJ 445.1kJ 216521=⨯-⨯
答案 )l (O H 3)s (O B )g (O 3)g (H B 232262+====+；△H ＝－2165kJ/mol 1016.5
[小结]略
[作业]课后作业。