高中化学人教版选修4教案：第1章 第1节 第1课时 焓变 反应热

2【解析】 两个反应均为放热反应，故 ΔH1<0，ΔH2<0，由于 P4(白，s)＝4P(红，s) ΔH<0，故|ΔH1|>|ΔH2|，则 ΔH1<ΔH2<0。 【答案】 B 3【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
1 mol A—B 化学键
反应中能量变化
H—H Cl—Cl
吸收 436 kJ 吸收 243 kJ
共吸收 679 kJ
H—Cl
放出 431 kJ
共放出 862 kJ
结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热 ΔH＝－183_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
4【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
5【解析】
高温 (1)SiO2＋C＋N2――→Si3N4＋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
1【解析】 A、C、D 三项反应均为放热反应，B 项反应为吸热反应。【答案】 B 2【解析】 A 项，H2O(g)===H2O(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 3【解析】 A 项，放热反应也可能需要加热才能发生，如铝热反应；B 项，放热反应在常温下不一定容易发生，如 C(s)与 O2(g) 在点燃条件下才能发生；D 项，吸热反应在常温下也能发生，如 NH4Cl 和 Ba(OH)2 晶体的反应。【答案】 C
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。 [认知升华] 1．焓变与键能的关系
吸收能量 E1 旧化学键断裂 反应物―新―化―学――键―形―成→生成物
放出能量 E2 (1)若 E1>E2，反应吸收能量，ΔH>0；若 E1<E2，反应放出能量，ΔH<0。 (2)ΔH＝E1－E2。 2．利用键能计算 ΔH 须明确反应中各物质的结构式
2．已知 1 mol 白磷转化成 1 mol 红磷，放出 18.39 kJ 热量，又知：P4(白磷，s)＋5O2===2P2O5(s) ΔH1，4P(红磷，s)＋5O2===2P2O5(s)
ΔH2，则 ΔH1 和 ΔH2 的关系正确的是( )
A．ΔH1>ΔH2
B．ΔH1<ΔH2
C．ΔH1＝ΔH2
D．无法确定
如 H2O 写成 H—O—H，NH3 写成
，CH4 写成
,1 mol H2O 含 2 mol H—O 键，1 mol NH3 含 3 mol H—N 键，1 mol
CH4 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。
题组 2 利用键能计算 ΔH
3．根据键能数据计算 CH4(g)＋4F2(g)==CF4(g)＋4HF(g)的反应热 ΔH 为( )
A.－1 940 kJ·mol－1
源自文库
B．＋1 940 kJ·mol－1
化学键
C—H C—F H—F F—F
C．－485 kJ·mol－1
D．＋485 kJ·mol－1
键能/(kJ·mol－1) 414
量。
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
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)
表示方法
ΔH<0
[探究·升华]
[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；
2NH3
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
6．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
(3)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝(436＋243－431×2)_kJ/mol(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。
[探究·升华]
[思考探究] 白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。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：
放热反应
吸热反应
①大多数化合反应
①大多数分解反应
②所有燃烧反应
②盐的水解
③酸碱中和反应 ④金属与水或酸的置换反应 2．两个角度理解焓变(ΔH) (1)能量角度
③Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 的反应 ④C 和 CO2 或 H2O(g)的反应
放热反应：H(反应物)大于 H(生成物)，ΔH＝H(生成物)－H(反应物)<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？
[题组·冲关]
题组 1 放热反应与吸热反应的判断
1．下列反应的能量变化与其它三个不相同的是( )
A．铝粉与氧化铁的反应
B．氯化铵与消石灰的反应
C．锌片与稀硫酸反应
D．钠与冷水反应
2．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 3．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．反应是放热还是吸热，可根据反应物和生成物所具有的总能量的相对大小判断 D．吸热反应在常温下一定不能发生 题组 2 焓变(ΔH)与能量变化的关系 4．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( )
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
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
5．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： 高温
SiO2＋C＋N2――→Si3N4＋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“＝”)。
(1)反应中需要断裂和形成的化学键有哪些？
(2)1 mol P4 中含多少 mol P—P 键？1 mol P4O10 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？
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。
[题组·冲关]
题组 1 焓变(ΔH)大小的比较
1．在相同条件下，下列两个反应放出的热量分别用 ΔH1 和 ΔH2 表示：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2 则( )
A．ΔH2>ΔH1
B．ΔH1>ΔH2
C．ΔH1＝ΔH2
D．无法确定
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。
489
565
155
4．SF6 是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在 S—F 键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量 280 kJ，断裂 1 mol F—F、
S—F 键需吸收的能量分别为 160 kJ、330 kJ。则 S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反应热 ΔH 为( )
Q(吸)>Q(放) ΔH>0
(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？
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。
[认知升华]
1．常见的放热反应、吸热反应
中的还原剂是 C，还原产物为 Si3N4。
(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 Si3N4 (2)放热 <
利 用 键 能 计 算 反 应 热(Δ H)
[基础·初探] 教材整理 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。 (2)H—H 键的键能为 436_kJ/mol，Cl—Cl 键的键能为 243_kJ/mol，H—Cl 键的键能为 431_kJ/mol。
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
2．焓变 (1)定义：生成物与反应物的焓值差即为焓变。 (2)符号：ΔH。 (3)单位：kJ/mol 或 kJ·mol－1。
3．反应热与焓变的关系
恒压条件下，反应的热效应等于焓变。
教材整理 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
kJ·mol－1。【答案】 A
4【解析】 由“ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和”得：ΔH＝280 kJ·mol－1＋160 kJ·mol－1×3－330 kJ·mol－1×6＝－1 220 k
J·mol－1。【答案】 B
第一节 化学反应与能量的变化 第 1 课时 焓变 反应热
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．认识化学反应过程中物质和能量的变化。 3．了解反应热和焓变的含义。 4．知道反应热与反应物、生成物总能量的关系。(重点)
焓变 反应热
[基础·初探]
教材整理 1 反应热与焓变
1．反应热
化学反应过程中所吸收或放出的能量都可以用热量来表述，叫做反应热。
A．－1 780 kJ·mol－1
B．－1 220 kJ·mol－1
C．－450 kJ·mol－1
D．＋430 kJ·mol－1
题组 3 利用反应热(ΔH)计算键能
5．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 N2＋3H2
高温、高压 催化剂