高中化学选修四第一章第一节化学反应与能量的变化

1、第一节第一节 化学反应与能量的变化化学反应与能量的变化第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量21. 你你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？所知道的化学反应中有哪些是放热反应？ 活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应燃烧反应、多数化合反应2. 你你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？ 多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应晶体的反应、以以C、H2、 CO为还原剂的氧化为还原剂的氧化还原还原反应反应、炭与二氧化碳生成一氧化碳炭与二氧化碳生成一氧化碳思考与

2、交流思考与交流特别提醒特别提醒化学反应总体遵循化学反应总体遵循“分吸合放分吸合放”规律，规律，即大多数分解反应吸热，大多数化合反应放热，即大多数分解反应吸热，大多数化合反应放热，且化学反应中吸热反应占少数，所以务必记住且化学反应中吸热反应占少数，所以务必记住常见的吸热反应。常见的吸热反应。放热反应或吸热反应必须属于化学变化放热反应或吸热反应必须属于化学变化。如醋酸的电离虽然要吸热，但不能称为吸热反如醋酸的电离虽然要吸热，但不能称为吸热反应，只能称为吸热过程；同样，水蒸气转变成应，只能称为吸热过程；同样，水蒸气转变成液态水，也不能称为放热反应。液态水，也不能称为放热反应。化学反应中存在能量变化的

3、主要原因是：化学反应中存在能量变化的主要原因是：1.从化学键的角度加以分析从化学键的角度加以分析2.从能量守恒的角度加以分析从能量守恒的角度加以分析从化学键角从化学键角度（微观）：度（微观）：Q1Q2,Q1E2E1E2反应放热反应放热反应吸热反应吸热一、焓变一、焓变 反应热反应热1、反应热、反应热 恒恒(等等)压过程：反应前后压强不变，体积改变压过程：反应前后压强不变，体积改变 敞口、针筒、活塞敞口、针筒、活塞在化学反应过程中放出或吸收的热量在化学反应过程中放出或吸收的热量恒恒(等等)容过程：反应前后体积不变，压强改变容过程：反应前后体积不变，压强改变 密闭容器、体积不变容器密闭容器、体积不变

4、容器2、焓变、焓变 焓焓(H)：热力学状态热力学状态函数，与内能有关的物理量。函数，与内能有关的物理量。 焓变：在一定条件下（恒压）的反应热焓变：在一定条件下（恒压）的反应热 生成物与反应物的焓值差生成物与反应物的焓值差符号符号：H单位单位：kJ/mol 测量条件测量条件：恒压下，一般为敞口容器中恒压下，一般为敞口容器中意义：意义： “+”：吸热：吸热，环境对体系，环境对体系做功，体系能量做功，体系能量增加增加 “-”：放热：放热，体系对环境，体系对环境做功，体系能量做功，体系能量减少减少影响焓变的因素影响焓变的因素 a. 反应物的用量反应物的用量 b. 反应的条件（温度、压强）反应的条件（温

5、度、压强） c. 反应体系中物质的聚集状态反应体系中物质的聚集状态焓变的计算焓变的计算H生成物能量反应物能量（宏观）生成物能量反应物能量（宏观）H反应物总键能生成物总键能（微观）反应物总键能生成物总键能（微观）放热放热反应物反应物生成物生成物能量能量反应反应过程过程H0H生成物能量反应物能量（宏观）生成物能量反应物能量（宏观）吸热吸热反应物反应物生成物生成物能量能量反应反应过程过程 H0反应体系的能量降低反应体系的能量降低H 0H2+Cl2=2HClH反应物总键能生成物总键能（微观）反应物总键能生成物总键能（微观）H436 kJ/mol243 kJ/mol 431 kJ/mol2 183kJ/

6、mol小结小结HE（生成物）（生成物） E（反应物）（反应物）从能量的从能量的角度：角度：从键能的角度：从键能的角度： H（生成物）（生成物） H（反应物）（反应物）焓焓变变：恒压条件下反应过程中所释放或吸收的恒压条件下反应过程中所释放或吸收的能量。能量。HE（反应（反应物化学键物化学键断裂时断裂时所吸收所吸收的总能量的总能量）- E （生成物化学键生成物化学键形成时形成时所释放所释放的总能量）的总能量） 放热反应：放热反应：H为为“-”或或H0 吸热反应：吸热反应：H为为“+” 或或H01. 下列下列说法中不正确的是说法中不正确的是()A化学变化过程是原子的重新组合过程化学变化过程是原子的重

7、新组合过程B化学反应可分为吸热反应和放热反应化学反应可分为吸热反应和放热反应C化学反应中能量变化的多少与其反应物的化学反应中能量变化的多少与其反应物的质量有关质量有关D化学变化中的能量变化都是以热能形式表化学变化中的能量变化都是以热能形式表现出来的现出来的答案答案D思考题思考题2. 下列下列说法中正确的是说法中正确的是()A焓变是指焓变是指1 mol物质参加反应时的能量变化物质参加反应时的能量变化B当反应放热时当反应放热时H0，当反应吸热时，当反应吸热时H0C在加热条件下发生的反应均为吸热反应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一个化学反应中，当反应物能量

8、大于生成物能量时，反应放热，能量时，反应放热，H为为“”答案答案D 1. 1mol C与与 1mol H2O(g) 反应生成反应生成 lmol CO(g) 和和1mol H2(g)，需要吸收，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的的热量，该反应的H = kJ/mol。 2. 已知键能已知键能 HH、 NH、 NN分别是分别是436kJ/mol、 391kJ/mol、946kJ/mol，则恒压下则恒压下1mol N2生成生成NH3的反应热的反应热 ，则恒压下则恒压下1mol H2生成生成NH3的反应热为的反应热为 。 131.592.0 kJ/mol30.67 kJ/mol练习练习3.下下表中的

9、数据是破坏表中的数据是破坏1 mol化学键所消耗的能量（化学键所消耗的能量（kJ）：）： 根据上述数据根据上述数据回答下列问题：回答下列问题： (1)下列下列物质本身具有的能量最低的是（）物质本身具有的能量最低的是（） A. H2 B. Cl2 C. Br2 D. I2(2)下列下列氢化物中，最稳定的是（）氢化物中，最稳定的是（） A. HCl B. HBr C. HI(3) 相同相同条件下条件下，X2 （X代表代表Cl, Br ,I）分别与分别与氢气氢气反应，反应，若消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收热量最多的若消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收热量最多的是是?焓变最大的是焓变最大的是? 物

10、质物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2能量（能量（ kJ）243193151432366298436AA Cl2I2特别提醒特别提醒比较比较H的大小时，要连同的大小时，要连同“”、“”包含在内，类似于数学上的正负数包含在内，类似于数学上的正负数比较。如果只比较反应放出热量的多少，比较。如果只比较反应放出热量的多少，则只须比较数值大小，与则只须比较数值大小，与“”、“”无关。无关。 任何一个化学反应都包括物质任何一个化学反应都包括物质的变化和能量的变化。的变化和能量的变化。 那么，有什么表达式能把这两种那么，有什么表达式能把这两种变化都表示出来？变化都表示出来？H2 + I2

11、= 2HI只表示物质变化只表示物质变化二、热化学方程式：二、热化学方程式： 能表示参加反应物质的量和反能表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。应热关系的化学方程式。定义：定义：200101kPa 热化学方程式热化学方程式包含物质变化和能量包含物质变化和能量变化两个部分，二者缺一不可。变化两个部分，二者缺一不可。 物质变化物质变化能量变化能量变化H2(g)+I2(g) 2HI(g) H= -14.9kJ/mol（热化学方程式的意义）表示表示: 200 , 101kPa下下, 1mol气态气态H2与与1mol气气态碘完全反应，生成态碘完全反应，生成2mol气态气态HI时，放时，放出出14.

12、9kJ的热量。的热量。H2(g)+I2(g) 2HI(g) H= -14.9kJ/mol200101kPa2、书写热化学方程式的注意事项、书写热化学方程式的注意事项(2) 热化学方程式热化学方程式需注明反应时的温度和压需注明反应时的温度和压强。强。对于对于 25 101kPa时进行的反应可不注时进行的反应可不注明。明。(1)化学方程化学方程式式的的右边右边必须写上必须写上H，并并 用用“空格空格”隔开隔开， H：吸热用：吸热用“+”，放热用：，放热用：“-”， 单位单位是是kJ/mol200101kPaH2(g)+ O2(g) = H2O(l) H= -285.8kJ/mol12H2(g)+I

13、2(g) 2HI(g) H= -14.9kJ/mol(3)反应物和产物的聚集状态不同，反应热反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值数值不同，因此不同，因此热化学方程式热化学方程式需需注明各注明各物质的聚集物质的聚集状态状态。 （s、l、g、aq）H2(g) + O2(g) = H2O(g) H= -241.8kJ/mol12物质的气、液、固三态的变化与反应热的物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系：关系：H2(g) + O2(g) = H2O(l) H= -285.8kJ/mol12(4) 若若热化学方程式中各物质热化学方程式中各物质的的化学计量化学计量数数加倍加倍，则，则H的的数值也加倍数

14、值也加倍；若反应逆向进行，则若反应逆向进行，则H改变符号，但数改变符号，但数值不变值不变H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= -183kJ/molH2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H= -91.5kJ/mol12122HCl(g) = H2(g) + Cl2(g) H= +183kJ/mol(5)(5)热化学方程式热化学方程式中化学计量数中化学计量数表示参加反表示参加反应的各物质的物质的量，可为整数或应的各物质的物质的量，可为整数或分数。分数。H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= -183kJ/molH2(g) + Cl2(g) = HCl(g

15、) H= -91.5kJ/mol1212(6) 热化学方程式热化学方程式还可以表示理论可进行实际还可以表示理论可进行实际难难 进行进行的化学反应的化学反应，一般一般不写反应条件不写反应条件也不用标也不用标“ ”“ ”和和 “ ” “ ”(7) 若是若是可逆反应，则可逆反应，则H是是完全完全反应反应测得的测得的2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) H= -197kJ/mol2SO3(g) 2SO2(g) O2(g) H= +197kJ/mol其反应热是指反应物完全转变成生成物放出或其反应热是指反应物完全转变成生成物放出或吸收的热量吸收的热量。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的数值当反应逆

16、向进行时，其反应热与正反应的数值相等，符号相反。相等，符号相反。(8) H的单位的单位是是 kJ/mol，指的是每，指的是每mol反应的焓反应的焓变（热效应）变（热效应）即每即每mol特定组合完全反应的热效应特定组合完全反应的热效应H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= -183kJ/molH2(g) + Cl2(g) = HCl(g) H= -91.5kJ/mol1212【例例】 25 101kPa下，下， 1g 辛烷燃烧生成辛烷燃烧生成CO2和和H2O时时, 放出放出48.4kJ的热量，请写出其热化学方程的热量，请写出其热化学方程式。式。3. 应用应用(1)书写热化学方程式

17、书写热化学方程式步骤：步骤： 写出反应物、生成物及其聚集状态写出反应物、生成物及其聚集状态 找找H2C8H18(l)+25O2(g)=16 CO2(g) + 18H2O (l) H= -11036kJ/molC8H18(l)+25/2 O2(g)=8CO2(g) + 9H2O (l) H= -5518kJ/mol1. 写出写出下列反应的热化学方程式下列反应的热化学方程式（1）1molC(固态固态)与适量与适量H2O(气态气态) 反应反应,生成生成CO(气态气态)和和H2(气态气态),吸收吸收131.3kJ的热量的热量（2）0.5molCu(固态固态) 与适量与适量O2(气态气态) 反应反应,

18、生生成成CuO(固态固态), 放出放出78.5 kJ的热量的热量C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H= +131.3kJ/mol2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) H= -314kJ/mol练一练练一练（3）50ml 1mol/L的的NaOH和和 50ml 0.5mol/L的的H2SO4完全反应，放出热量完全反应，放出热量2.865kJ，请写出热，请写出热化学方程式化学方程式2 NaOH(aq)+ H2SO4(aq) = Na2SO4(aq)+2 H2O(l) H=-114.6kJ/mol NaOH(aq)+1/2 H2SO4(aq) = 1/2Na2SO4(aq)+ H2

19、O(l) H=-57.3kJ/mol 2. 已知已知： H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H= 184.6kJ/mol 则则反应反应 HCl(g) = 1/2 H2(g) + 1/2 Cl2(g) 的的H为为（ ）DA. +184.6 kJ/mol B. -92.3 kJ/molC. -369.2 kJ/mol D. +92.3 kJ/mol【例例】判断判断下列热化学方程式是否正确，并说明原因。下列热化学方程式是否正确，并说明原因。1. C + H2O = CO + H2 H=+131.3kJ/mol 2.3. 4. C(s) + O2 (g) = CO2(g) H = + 3

20、93.5kJ/mol归纳：（四看）归纳：（四看） 物质聚集物质聚集状态状态 H的正负号和的正负号和单位单位 H与化学计量数是否与化学计量数是否对应对应 化学方程式是否正确化学方程式是否正确 (2) 热化学方程式的正误热化学方程式的正误判断判断H2(g) + O2(g) = H2O(l) H= -285.8kJ/mol2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H= -571.6kJ1. 沼气沼气的主要成分是甲烷。的主要成分是甲烷。0.5 mol CH4完全燃烧完全燃烧生成生成CO2和和H2O时，放出时，放出445 kJ的热量。则下列热化学的热量。则下列热化学方程式中正确的是（方程式中正确

21、的是（ ）A、2CH4(g) 4O2(g) 2CO2(g) 4H2O (l) H = + 890 kJ/mol B、CH4 2O2 CO2 H2O H = 890 kJ/mol C、CH4 (g) 2O2 (g) CO2(g)2H2O (l) H = 890 kJ/mol D、 1/2CH4 (g) O2 (g) 1/2CO2 (g) H2O (l) H = 890 kJ/mol C状态状态H = 445 kJ/mol试一试试一试4、比较比较H的大小的大小（1）方程式计量数相同，反应物或生成物的）方程式计量数相同，反应物或生成物的聚聚 集集状态不同状态不同物质的气、液、固三态的变化与反应热的物

22、质的气、液、固三态的变化与反应热的关系：关系：放热反应：放热反应：生成固体放出的热量生成固体放出的热量_生成液体放出的热量生成液体放出的热量_生成气体放出的热量生成气体放出的热量吸热反应：吸热反应：生成固体吸收的热量生成固体吸收的热量_生成液体吸收的热量生成液体吸收的热量_生成气体吸收的热量生成气体吸收的热量Q2H1 H2比较比较H的大小时，要连同的大小时，要连同“+”、“-”包含包含在内，类似于数学上的正负数比较在内，类似于数学上的正负数比较。如果如果只比较反应放出热量的多少，则只须比只比较反应放出热量的多少，则只须比较数值大小，与较数值大小，与“+”、“-”无关。无关。(2)反应反应物或生成物的物或生成物的状态相同状态相同，计量数不同计量数不同若一反应的化学计量数是另一反应化学计量若一反应的化学计量数是另一反应化学计量数的数的n倍，则其反应热是另一反应的反应热