高二预习课程第一讲化学反应与能量变化学生版教程文件

高二预习课程第一讲化学反应与能量变化

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人类第一个化学发现——火的利用和掌握

火能带来巨大灾难，也能带来光明和温暖，火可以驱走野兽，烧烤后的食物更加可口并可促进智力发展，减少疾病，延长寿命。人类的祖先正是从对火的惧怕之中，逐步认识和利用了火。

森林大火火山爆发

火的利用为实用化学工艺的出现铺平了道路。

利用和控制了火，可以实现许多物质变化。古代化学采用的全部方法，如燃烧、锻烧、煮沸、蒸馏、升华、甚至溶解，都无不与用火直接或间接地有关。这些方法至今仍然是化学实验中常用。

取火方法解决了，能源问题自然成了人类首先要解决的问题。

人类最先使用的燃料主要是树枝、柴草，后来学会烧制木炭，并用来冶炼青铜。然而用木炭做燃料，达不到很高的温度，因此后来人类又认识利用了煤、石油和天然气。煤、石油和天然气并称为三大重要的天然能源。

人们冬天时想吃得热一些，夏天时想喝得冷一些，于是发明了微波炉、冰箱等设备，但这些设备太大，不方便携带。现在就有了一拉就会热的食品，摇一摇就会冷的食品，非常方便，也非常有趣。

化学反应与能量变化

化学之美

一拉热摇摇冰

你能解释上面两个商品的原理吗？

课堂探究

1．吸放热反应

上面我们提到的反应从能量变化上看是物质具有的化学能转化为热能，根据化学能与热能间的转化，我们会把化学反应分为放热反应和吸热反应，回顾前面学过的化学反应，放出热量的有哪些？

那有哪些反应是吸收热量的呢？

2．为什么化学变化中会有吸放热现象？从微观角度分析

首先我们先来了解键能

在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量，叫做AB间共价键的键能。单位:kJ•mol-1

以H2为例：

H2+ 436kJ → H + H

H + H → H2 + 436kJ

思考：键能：键能越大，共价键越，含有该键的分子越。

试比较氯化氢与碘化氢的稳定性，解释原因。

键键能kJ/mol 键键能kJ/mol

H-H 436 C-H 413

Cl-Cl 243 O-H 463

Br-Br 193 N-H 393

I-I 151 H-Cl 431

C-C 348 H-I 298

化学键与化学变化中的能量变化

实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出184.6kJ的热量。任何化学反应都伴随能量变化，这是由于在化学反应的过程中，当反应物分子的化学键断裂时，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，新的化学键形成时，要放出能量。1molH2断裂需要吸收436kJ/mol能量，1molCl2断裂需要243kJ/mol能量，生成1molHCl需要吸收431kJ/mol能量。

（1）化学键断裂时需要吸收能量，吸收总能量为：

（2）化学键形成时需要释放能量，释放总能量为：

（3）反应中热量变化：，表现为反应前后放出183kJ的能量

3．怎样描述这种化学反应间的能量变化？

反应热与焓变的概念

（1）反应热的概念

在化学反应中，发生物质变化的同时，还伴随有能量变化，这种能量变化，常以热能的形式表现出来。在化学反应过程中放出或吸收的能量，通常叫做化学反应的热效应，一般也可称为反应热。一般用符号Q来表示，单位为kJ·mol－1

（2）焓变的概念

定义：“焓”是用于描述物质所具有的能量的物理量，常用符号H表示。而“焓变”则是描述反应热的物理量，用符号ΔH表示，符号是kJ·mol－1。

（3）反应热与焓变的关系

ΔH是化学反应在恒定压强下（即敞口容器中进行的化学反应）且不与外界进行电能，光能等其他能量交换时的反应热，即此时化学反应的反应热就是焓变。

高中阶段二者通用，且用ΔH表示反应热。

对于放热反应，由于反应后放出热量而使得反应体系的能量降低。因此，规定放热反应的符号为“－”，所以，上述反应的反应热：ΔH＝－184.6 kJ/mol。

反之，对于吸热反应，由于反应通过加热、光照等吸收能量，而使反应体系的能量升高。因此规定吸热反应的ΔH为“＋”。例如，1molC与1mol水蒸气起反应，生成1molCO和1molH2，需要吸收131.5kJ的热量，即该反应的反应热为ΔH＝＋131.5 kJ/mol。

综上所述，

当ΔH为“－”或ΔH＜0时，为放热反应；

当ΔH为“＋”或ΔH＞0时，为吸热反应。

反应热计算公式：

ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和

基础演练

【例1】下列化学反应属于吸热反应的有（）

A．盐酸与烧碱溶液反应

B．Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl====BaCl2+10H2O+2NH3↑

C．C+CO2△2CO

D．葡萄糖在人体内氧化分解

【答案】B

【例2】下列说法正确的是（）

A．焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化

B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0

C．在加热条件下发生的反应均为吸热反应

D．一个化学反应中，当反应物能量大于生成物能量时，反应放热，ΔH为“-”

【答案】D

【例3】 已知Cl Cl -键的键能为1247kJ mol -⋅。下列有关键能的叙述正确的是（ ）

A ．要拆开1mol Cl Cl -键需吸收247kJ 能量

B ．要形成1mol Cl Cl -键需吸收247kJ 能量

C ．要拆开1mol Cl Cl -键需放出247kJ 能量

D ．要形成1mol Cl Cl -键需放出247kJ 能量

【答案】AD

【例4】 下列说法正确的是（ ）

A ．物质发生反应时放出的热量来源于对反应的加热

B ．化学反应除了生成新物质外，还发生能量变化

C ．化学反应过程中放出或吸收的热量，都是物质本身所具有的能量变化的表现

D ．化学反应总是放出热量

【答案】B

【例5】 已知：①21mol H 分子中化学键断开时需要吸收436kJ 的能量；②21mol Cl 分子中化学键断

开时需要吸收243kJ 的能量；③由H 原子和Cl 原子形成1mol HCl 分子时释放431kJ 的能量。下列叙述正确的是（ ）

A ．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是22H (g)+Cl (g)=2HCl(g)

B ．氢气和氯气反应生成2mol 氯化氢气体，反应的1183kJ mol H -=⋅Δ

C ．氢气和氯气反应生成2mol 氯化氢气体，反应的1=183kJ mol H -⋅Δ－

D ．氢气和氯气反应生成1mol 氯化氢气体，反应的1183kJ mol H -=-⋅Δ

【解析】本题主要考查化学反应中的能量变化情况。书写热化学方程式时除标明反应物的聚集

状态外，还必须标明与化学计量数相对应的热量变化值，A 不正确；由已知条件知生成2molHCl 气体时的反应物的总键能为436kJ+243kJ=679kJ ，而2molHCl 的键能为2×431kJ=862kJ ，所以生成2molHCl 的反应过程中放出的热量为ΔH =679kJ·mol －1-862kJ·mol －1=-183kJ·mol －1。

【答案】C

【例6】 已知1mol N 2（气态）与适量H 2（气态）反应，生成NH 3（气态），放出92kJ 的热

量，且形成1mol N —H 键时放出391kJ 的热量，完全断裂1mol H —H 键吸收436kJ 的热量，则1mol N 2断键时吸收热量的（ ） A ．946 kJ

B ．135 kJ

C ．1130 kJ

D ．780 kJ

【答案】A