2020高中化学 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）导学案 新人教版选修4

第一节化学反应与能量的变化第1课时焓变反应热学习目标定位1.熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质。2.学会热化学方程式的书写与应用。一焓变反应热1.化学反应的基本特征：一是物质发生了变化，二是能量发生了变化。2.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化如图所示：由图可知，1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ，1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ，2 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是862 kJ，则H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ。3.反应热、焓变的概念(1)反应热是化学反应在一定条件下所释放或吸收的热量，符号是H，单位是kJmol1或kJ/mol。(2)焓(H)是与内能有关的物理量，焓变(H)是生成物与反应物的焓值差。4.H的正、负和吸热、放热反应的关系(1)放热反应是反应完成时，生成物释放的总能量大于反应物吸收的总能量的反应。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H(填“”)0，即H为(填“”或“”)。(2)吸热反应是反应完成时，生成物释放的总能量小于反应物吸收的总能量的反应。由于反应时吸收环境能量而使反应体系的能量升高，故H(填“”)0，即H为(填“”或“”)。5.有下列反应：氧化钙与水反应碳酸氢钠受热分解硫酸与氢氧化钠溶液混合燃烧煤炭取暖钠与水反应胆矾受热失去结晶水，其中为吸热反应的是，放热反应的是。归纳总结1.反应热与焓变的关系2.焓变与物质化学键断裂与形成的关系H反应物总键能生成物总键能。3.焓变与反应物、生成物能量的关系H生成物的总能量反应物的总能量。1.化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是()A.每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量B.反应热H(ab) kJmol1C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D.断裂1 mol AA键和1 mol BB键，放出a kJ能量答案B解析根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，该反应是吸热反应，每生成2 mol AB(g)吸收(ab) kJ热量，A、C项错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差值可知，该反应热H(ab) kJmol1，B项正确；化学键断裂吸收能量，D项错误。2.某些化学键的键能(kJmol1)如下表：键HHBrBrIIClClHClHIHBr键能436193151247431299366(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，放出的热量为 kJ。(2)在一定条件下，1 mol H2分别与足量的Cl2、Br2、I2反应，放出热量由多到少的顺序是 (填字母)。A.Cl2Br2I2B.I2Br2Cl2答案(1)179(2)A解析本题涉及键能与吸、放热的关系，考查了键能与反应热的定量关系。(1)1 mol H2在2 mol Cl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1 mol，生成2 mol HCl，则放出热量：436 kJmol11 mol247 kJmol11 mol431 kJmol12 mol179 kJ。(2)反应H2X2=2HX中，若1 mol H2和1 mol X2反应生成2 mol HX，就有1 mol HH键和1 mol XX键断裂，2 mol HX键形成。放出的热量Q(HX)E(HH)E(XX)2E(HX)。将表中数据代入可算得：Q(HCl)Q(HBr)0；放热反应，H0。(3)要注明反应物和生成物的聚集状态。(4)化学计量数只表示物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。(5)化学计量数改变，H要相应改变；逆反应的H数值与正反应的相等、符号相反。归纳总结热化学方程式与普通化学方程式的区别普通化学方程式热化学方程式化学计量数是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量状态不要求注明必须在分子式后注明H正负号及单位无必须注明意义表明了化学反应中的物质变化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遵循规律原子守恒原子守恒和能量守恒3.下列对H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H(298 K)184.6 kJmol1的叙述正确的是()A.1分子H2和Cl2反应，放出热量184.6 kJB.1 mol H2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)，放出的热量为184.6 kJC.在101 kPa、25 的条件下，1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)放出的热量为184.6 kJD.在101 kPa、25 的条件下，1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)吸收的热量为184.6 kJ答案C解析反应方程式中H的值与具体化学反应相对应，在反应中各物质前的化学计量数不再表示粒子数目，只表示物质的“物质的量”，A错误；在描述反应时应说明外界条件，而B中没有温度和压强，B错误；H0时，反应放热而非吸热，D错误。4.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)1 mol N2(g)与适量H2(g)反应，生成NH3(g)，放出92.2 kJ热量。(2)1 mol Cu(s)与适量O2(g)反应，生成CuO(s)，放出157 kJ热量。答案(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJmol1(2)Cu(s)O2(g)=CuO(s)H157 kJmol1解析此类题的思路：首先根据题意写出物质的变化过程，如(1)中：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，并定N2前化学计量数为1，此时的H即为92.2 kJmol1，再在前部分的基础上加上H92.2 kJmol1即可。1.CO(g)与H2O(g)反应的能量变化如图所示，有关两者反应的说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.CO(g)和H2O(g)具有的总能量大于CO2(g)和H2(g)具有的总能量C.该反应不需要加热就能进行D.1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)要放出41 kJ热量答案B解析由能量变化可知，生成物的总能量比反应物的总能量低，该反应为放热反应，但并不是不需要加热；当1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)反应生成1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)时，要吸收41 kJ热量。2.热化学方程式C(s)H2O(g)= CO(g)H2(g)H131.3 kJmol1表示()A.碳和水反应吸收131.3 kJ能量B.1 mol碳和1 mol水反应生成1 mol一氧化碳和1 mol氢气并吸收131.3 kJ热量C.1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，吸收热量131.3 kJD.1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kJ答案C解析依据反应热的概念，反应热表示按照热化学方程式中化学计量数的物质的量反应时，吸收或放出的热量，单位是kJmol1，该热化学方程式表示：1 mol固态碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol一氧化碳气体和1 mol氢气，并吸收131.3 kJ的热量。特别要指明各物质的状态。3.下列热化学方程式或叙述正确的是()A.1 mol液态肼(N2H4)在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出642 kJ热量：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1B.12 g石墨转化为CO时，放出110.5 kJ热量：2C(石墨，s)O2(g)=2CO(g)H110.5 kJmol1C.已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1，则2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H572 kJmol1D.已知：N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.4 kJmol1，则在一定条件下向密闭容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反应放出46.2 kJ的热量答案C解析A项，放出热量，H0，正确的热化学方程式为N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1；B项，2C(石墨，s)O2(g)=2CO(g)的H应是2 mol，即24 g石墨转化为CO时的反应热，即H221 kJmol1；C项，根据热化学方程式的含义知，若化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则H数值也加倍；若反应逆向进行，则H改变符号，但绝对值不变，据此可判断该项正确；D项，N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92.4 kJmol1表示1 mol N2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量，但合成氨反应是可逆反应，0.5 mol N2(g)与1.5 mol H2(g)充分反应后生成的NH3(g)的物质的量小于1 mol，故放出的热量小于46.2 kJ。4.已知下列化学键的键能：化学键键能(kJmol1)HH 436NH 391NN 946(1)通过计算判断合成氨反应是放热还是吸热？(2)1 mol N2完全反应生成NH3的反应热为 ，1 mol H2完全反应生成NH3的反应热为 。答案(1)放热。(2)H92 kJmol1H30.7 kJmol1解析(1)反应N2(g)3H2(g)=2NH3(g)过程中，共断裂1 mol NN键和3 mol HH键，形成6 mol NH键，则断键共吸热为946 kJmol11 mol436 kJmol13 mol2 254 kJ，形成NH键共放热为391 kJmol16 mol2 346 kJ，由于放出热量吸收热量，故反应放热。(2)1 mol N2完全反应生成NH3的反应热为H(2 3462 254)kJmol192 kJmol1，而1 mol H2只与 mol N2反应，所以1 mol H2完全反应生成NH3的反应热为H92 kJmol130.7 kJmol1。40分钟课时作业经典基础题题组1反应热与焓变1.下列关于吸热反应和放热反应的说法正确的是()A.需加热才能发生的反应一定是吸热反应B.任何放热反应在常温条件下一定能发生C.反应物和生成物分别具有的总能量决定了反应是放热反应还是吸热反应D.当H0时表明反应为吸热反应答案C解析放热反应和吸热反应在一定的条件下都能发生。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应，如碳的燃烧反应属于放热反应，但需要加热或点燃才能发生，故A、B项错误；吸热反应的H0，D项错误。2.反应ABC(H0)，XC(HH2D.CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H0答案A解析A项，由图像可知石墨的能量比金刚石的低，因此由石墨转变为金刚石是吸热反应，A项正确；B项，由图像可知白磷具有的能量比红磷的高，根据能量越低越稳定的原理，B项错误；C项，由图像知|H1|H2|，由于H1、H2均小于零，故H1H2，C项错误；D项由图像可知反应CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)为放热反应，H0，D项错误。题组3反应热与化学键的关系7.已知：1 mol H2分子中化学键断裂时吸收436 kJ的能量，1 mol I2(g)中化学键断裂时吸收151 kJ的能量，由H原子和I原子形成1 mol HI气态分子时释放299 kJ的能量。下列热化学方程式正确的是()A.2HI(g)=H2(g)I2(g)H11 kJmol1B.H2(g)I2(g)=2HI(g)H22 kJmol1C.H2(g)I2(g)=2HI(g)H288 kJmol1D.H2(g)I2(g)=2HI(g)H144 kJmol1答案A解析反应热反应物的键能和生成物的键能和，故2HI(g)=H2(g)I2(g)的焓变：H2299 kJmol1(436 kJmol1151 kJmol1)11 kJmol1；根据热化学方程式的含义可知，H2(g)I2(g)=2HI(g)H11 kJmol1。综上分析，A项正确。8.SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在SF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 FF、SF键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。则反应S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热H为()A.1 780 kJmol1 B.1 220 kJmol1C.450 kJmol1 D.430 kJmol1答案B解析利用H反应物的键能之和生成物的键能之和进行计算。H280 kJmol13160 kJmol16330 kJmol11 220 kJmol1，可知B项正确。9.标准状态下，气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知HH、HO和O=O键的键焓H分别为436 kJmol1、463 kJmol1和495 kJmol1，下列热化学方程式正确的是()A.H2O(g)=H2(g)O2(g)H485 kJmol1B.H2O(g)=H2(g)O2(g)H485 kJmol1C.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1D.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1答案D解析根据题中所给数据，可以计算出2 mol H2和1 mol O2完全反应生成2 mol H2O(g)产生的焓变是436 kJmol12495 kJmol1463 kJmol14485 kJmol1，所以该过程的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1，D正确。10.肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942、O=O为500、NN为154，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是()A.194 B.391 C.516 D.658答案B解析H1表示1 mol N2H4(g)和1 mol O2(g)完全反应生成1 mol N2(g)和2 mol H2O(g)的焓变，该反应为放热反应；H2表示2 mol N(g)、4 mol H(g)和2 mol O(g)形成1 molNN和4 mol HO键的焓变，该过程放出能量；H3表示断开4 mol NH键、1 mol NN键和1 mol O=O 键得到2 mol N(g)、4 mol H(g)和2 mol O(g)的焓变，该过程吸收能量。因此H1H3(H2)，H3H1H2534 kJmol1(2 752 kJmol1)2 218 kJmol1，断裂1 mol NH键所需的能量(2 218 kJ500 kJ154 kJ)391 kJ。能力提升题11.根据图示回答问题：(1)化学反应N23H2=2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是 (填字母)。A.N2(g)3H2(g)=2NH3(l)H2(abc)kJmol1B.N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H2(ba)kJmol1C.N2(g)H2(g)=NH3(l)H(bca)kJmol1D.N2(g)H2(g)=NH3(g)H(ab)kJmol1(2)如图是N2和H2反应生成2 mol NH3过程中能量变化的示意图，请计算每生成1 mol NH3放出的热量为 。(3)2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的H99 kJmol1。图中A、C分别表示 、 ，E的大小对该反应的反应热有无影响？ 。图中H kJmol1。答案(1)A(2)46.1 kJ(3)反应物总能量生成物总能量无影响198解析(1)由图可以看出，mol N2(g)和 mol H2(g)的化学键断裂吸收的能量为a kJ，形成1 mol NH3(g)放出的能量为b kJ，所以N2(g)H2(g)=NH3(g)H(ab)kJmol1，而1 mol 的NH3(g)转化为1 mol 的NH3(l)放出的热量为c kJ，所以有：N2(g)H2(g)=NH3(l)H(abc)kJmol1，即：N2(g)3H2(g)=2NH3(l)H2(abc)kJmol1。(2)由题图可知生成2 mol NH3放出热量为427.2 kJ335 kJ92.2 kJ，则生成1 mol NH3放出热量为46.1 kJ。(3)由图示可知，A表示反应物总能量，C表示生成物总能量，E值不影响A、C的能量值。故能量E的大小对该反应的反应热无影响。H对应2 mol SO2(g)转化为2 mol SO3(g)的焓变，其值为2(99 kJmol1)198 kJmol1。12.(1)已知单质硫