高中化學(xué)選修四第一章第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量的變化第一章化學(xué)反應(yīng)與能量2化學(xué)反應(yīng)中的能量變化——反應(yīng)熱微觀解釋符號表達宏觀解釋實驗測定鍵能焓變中和熱熱化學(xué)方程式定量計算蓋斯定律實際應(yīng)用燃燒熱第一章知識體系1.你所知道的化學(xué)反應(yīng)中有哪些是放熱反應(yīng)？

活潑金屬與水或酸的反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)、燃燒反應(yīng)、多數(shù)化合反應(yīng)2.你所知道的化學(xué)反應(yīng)中有哪些是吸熱反應(yīng)？

多數(shù)的分解反應(yīng)、氯化銨固體與氫氧化鋇晶體的反應(yīng)、以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)、炭與二氧化碳生成一氧化碳思考與交流［特別提醒］

①化學(xué)反應(yīng)總體遵循“分吸合放”規(guī)律，即大多數(shù)分解反應(yīng)吸熱，大多數(shù)化合反應(yīng)放熱，且化學(xué)反應(yīng)中吸熱反應(yīng)占少數(shù)，所以務(wù)必記住常見的吸熱反應(yīng)。②放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)必須屬于化學(xué)變化。如醋酸的電離雖然要吸熱，但不能稱為吸熱反應(yīng)，只能稱為吸熱過程；同樣，水蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)水，也不能稱為放熱反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)中存在能量變化的主要原因是：

1.從化學(xué)鍵的角度加以分析

2.從能量守恒的角度加以分析從化學(xué)鍵角度（微觀）：Q1>Q2,Q1<Q2,反應(yīng)吸熱反應(yīng)放熱1.從化學(xué)鍵的角度加以分析能量能量反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物反應(yīng)過程（I）反應(yīng)過程（II）E1E2E1E22.從能量守恒的角度加以分析從物質(zhì)總能量守恒角度（宏觀）：E1>E2E1<E2反應(yīng)放熱反應(yīng)吸熱一、焓變反應(yīng)熱1、反應(yīng)熱恒(等)壓過程：反應(yīng)前后壓強不變，體積改變敞口、針筒、活塞在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量恒(等)容過程：反應(yīng)前后體積不變，壓強改變密閉容器、體積不變?nèi)萜?、焓變焓(H)：熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)，與內(nèi)能有關(guān)的物理量。焓變：在一定條件下（恒壓）的反應(yīng)熱生成物與反應(yīng)物的焓值差①符號：△H②單位：kJ/mol

③測量條件：恒壓下，一般為敞口容器中④意義：“+”：吸熱，環(huán)境對體系做功，體系能量增加

“-”：放熱，體系對環(huán)境做功，體系能量減少⑤影響焓變的因素a.反應(yīng)物的用量b.反應(yīng)的條件（溫度、壓強）c.反應(yīng)體系中物質(zhì)的聚集狀態(tài)⑥焓變的計算ΔH＝生成物能量－反應(yīng)物能量（宏觀）ΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能（微觀）放熱反應(yīng)物生成物能量反應(yīng)過程Ⅰ△H＜0ΔH＝生成物能量－反應(yīng)物能量（宏觀）吸熱反應(yīng)物生成物能量反應(yīng)過程

Ⅱ△H＞0反應(yīng)體系的能量降低ΔH<0反應(yīng)體系的能量升高ΔH>0H2+Cl2=2HClΔH＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能（微觀）ΔH＝[436kJ/mol＋243kJ/mol]－431kJ/mol×2

＝－183kJ/mol小結(jié)?H＝E（生成物）－E（反應(yīng)物）從能量的角度：從鍵能的角度：＝H（生成物）－H（反應(yīng)物）焓變：恒壓條件下反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量。?H＝E（反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂時所吸收的總能量）-

E

（生成物化學(xué)鍵形成時所釋放的總能量）放熱反應(yīng)：△H為“-”或△H＜0吸熱反應(yīng)：△H為“+”或△H＞01.下列說法中不正確的是(

)A．化學(xué)變化過程是原子的重新組合過程B．化學(xué)反應(yīng)可分為吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)C．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的多少與其反應(yīng)物的質(zhì)量有關(guān)D．化學(xué)變化中的能量變化都是以熱能形式表現(xiàn)出來的

答案D思考題2.下列說法中正確的是(

)A．焓變是指1mol物質(zhì)參加反應(yīng)時的能量變化B．當(dāng)反應(yīng)放熱時ΔH＞0，當(dāng)反應(yīng)吸熱時ΔH＜0C．在加熱條件下發(fā)生的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)D．一個化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)反應(yīng)物能量大于生成物能量時，反應(yīng)放熱，ΔH為“－”答案D

1.1molC與1molH2O(g)反應(yīng)生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應(yīng)的△H=

kJ/mol。

2.已知鍵能H－H、N－H、N≡N分別是436kJ/mol、391kJ/mol、946kJ/mol，則恒壓下1molN2生成NH3的反應(yīng)熱

，則恒壓下1molH2生成NH3的反應(yīng)熱為

。＋131.5－92.0kJ/mol－30.67kJ/mol練習(xí)3.下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol化學(xué)鍵所消耗的能量（kJ）：

根據(jù)上述數(shù)據(jù)回答下列問題：(1)下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是（）

A.H2B.Cl2C.Br2D.I2(2)下列氫化物中，最穩(wěn)定的是（）

A.HClB.HBrC.HI(3)相同條件下，X2（X代表Cl,Br,I）分別與氫氣反應(yīng)，若消耗等物質(zhì)的量的氫氣時，放出或吸收熱量最多的是?焓變最大的是?

物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量（kJ）243193151432366298436AACl2I2［特別提醒］

比較ΔH的大小時，要連同“＋”、“－”包含在內(nèi)，類似于數(shù)學(xué)上的正負數(shù)比較。如果只比較反應(yīng)放出熱量的多少，則只須比較數(shù)值大小，與“＋”、“－”無關(guān)。

任何一個化學(xué)反應(yīng)都包括物質(zhì)的變化和能量的變化。那么，有什么表達式能把這兩種變化都表示出來？H2+I2

=2HI只表示物質(zhì)變化思考二、熱化學(xué)方程式：

能表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱關(guān)系的化學(xué)方程式。定義：200℃101kPa熱化學(xué)方程式包含物質(zhì)變化和能量變化兩個部分，二者缺一不可。

物質(zhì)變化能量變化H2(g)+I2(g)2HI(g)△H=-14.9kJ/mol（熱化學(xué)方程式的意義）表示:200℃,101kPa下,1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)碘完全反應(yīng)，生成2mol氣態(tài)HI時，放出14.9kJ的熱量。H2(g)+I2(g)2HI(g)△H=-14.9kJ/mol200℃101kPa2、書寫熱化學(xué)方程式的注意事項(2)熱化學(xué)方程式需注明反應(yīng)時的溫度和壓強。對于25℃101kPa時進行的反應(yīng)可不注明。(1)化學(xué)方程式的右邊必須寫上△H，并用“空格”隔開，

△H：吸熱用“+”，放熱用：“-”，

單位是kJ/mol200℃101kPaH2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol12H2(g)+I2(g)2HI(g)△H=-14.9kJ/mol(3)反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值不同，因此熱化學(xué)方程式需注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。

（s、l、g、aq）H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol12物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱的關(guān)系：H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol12(4)若熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)加倍，則△H的數(shù)值也加倍；若反應(yīng)逆向進行，則△H改變符號，但數(shù)值不變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)熱化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)表示參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量，可為整數(shù)或分數(shù)。H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-183kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)△H=-91.5kJ/mol1212(6)熱化學(xué)方程式還可以表示理論可進行實際難

進行的化學(xué)反應(yīng)，一般不寫反應(yīng)條件也不用標(biāo)“”和“”(7)若是可逆反應(yīng)，則△H是完全反應(yīng)測得的2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

△H=-197kJ/mol2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)

△H=+197kJ/mol①其反應(yīng)熱是指反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)變成生成物放出或吸收的熱量。②當(dāng)反應(yīng)逆向進行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的數(shù)值相等，符號相反。(8)

△H的單位是kJ/mol，指的是每mol反應(yīng)的焓變（熱效應(yīng)）即每mol特定組合完全反應(yīng)的熱效應(yīng)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-183kJ/molH2(g)+Cl2(g)=HCl(g)△H=-91.5kJ/mol1212【例】

25℃101kPa下，1g辛烷燃燒生成CO2和H2O時,放出48.4kJ的熱量，請寫出其熱化學(xué)方程式。3.應(yīng)用(1)書寫熱化學(xué)方程式步驟：①寫出反應(yīng)物、生成物及其聚集狀態(tài)②找ΔH2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2(g)+

18H2O(l)

△H=-11036kJ/molC8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+

9H2O(l)

△H=-5518kJ/mol1.寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式（1）1molC(固態(tài))與適量H2O(氣態(tài))反應(yīng),生成CO(氣態(tài))和H2(氣態(tài)),吸收131.3kJ的熱量（2）0.5molCu(固態(tài))與適量O2(氣態(tài))反應(yīng),生成CuO(固態(tài)),放出78.5kJ的熱量C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s)△H=-314kJ/mol練一練（3）50ml1mol/L的NaOH和50ml0.5mol/L的H2SO4完全反應(yīng)，放出熱量2.865kJ，請寫出熱化學(xué)方程式2NaOH(aq)+H2SO4(aq)

=Na2SO4(aq)+2H2O(l)△H=-114.6kJ/molNaOH(aq)+1/2H2SO4(aq)

=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)

△H=-57.3kJ/mol

2.已知：

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=–184.6kJ/mol

則反應(yīng)HCl(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的△H為（）DA.

+184.6kJ/molB.

-92.3kJ/molC.

-369.2kJ/molD.

+92.3kJ/mol【例】判斷下列熱化學(xué)方程式是否正確，并說明原因。1.C+H2O=CO+H2

ΔH=+131.3kJ/mol

2.3.

4.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=

+

393.5kJ/mol歸納：（四看）①物質(zhì)聚集狀態(tài)②ΔH的正負號和單位③ΔH與化學(xué)計量數(shù)是否對應(yīng)④化學(xué)方程式是否正確

(2)熱化學(xué)方程式的正誤判斷H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ/mol2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ1.沼氣的主要成分是甲烷。0.5molCH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445kJ的熱量。則下列熱化學(xué)方程式中正確的是（）A、2CH4(g)＋4O2(g)＝2CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH=+890kJ/molB、CH4

＋2O2

＝CO2

＋H2OΔH=–890kJ/molC、CH4

(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH=–

890kJ/molD、1/2CH4

(g)＋O2

(g)＝1/2CO2

(g)＋H2O(l)

ΔH=–890kJ/molC狀態(tài)ΔH=–445kJ/mol試一試4、比較ΔH的大?。?）方程式計量數(shù)相同，反應(yīng)物或生成物的聚

集狀態(tài)不同物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱的關(guān)系：放熱反應(yīng)：生成固體放出的熱量___生成液體放出的熱量____生成氣體放出的熱量吸熱反應(yīng)：生成固體吸收的熱量___生成液體吸收的熱量___生成氣體吸收的熱量>><<例:比較Q1

Q2的大小、ΔH1

ΔH2的大小S(g)+O2(g)=SO2(g)

ΔH1=-Q1kJ/molS(s)+O2(g)=SO2(g)

ΔH2=-Q2kJ/molQ1>Q2ΔH1

<ΔH2比較ΔH的大小時，要連同“+”、“-”包含在內(nèi)，類似于數(shù)學(xué)上的正負數(shù)比較。如果只比較反應(yīng)放出熱量的多少，則只須比較數(shù)值大小，與“+”、“-”無關(guān)。(2)反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)相同，計量數(shù)不同若一反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)是另一反應(yīng)化學(xué)計量數(shù)的n倍，則其反應(yīng)熱是另一反應(yīng)的反應(yīng)熱的n倍。(3)可逆反應(yīng)中的ΔH是指完全反應(yīng)時的反應(yīng)熱。因此要考慮反應(yīng)進行的程度，當(dāng)反應(yīng)進行的程度越大，則反應(yīng)放出或吸熱的熱量越多。已知：①H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH1=akJ/mol②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH2=bkJ/mol③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH3=ckJ/mol④2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH4=dkJ/mol下列關(guān)系中正確的是（）A.a＜c＜0B.b＞d＞0

C.2a=b＜0D.c=2d<0C試一試小結(jié)注意符號物質(zhì)聚集狀態(tài)化學(xué)計量數(shù)反應(yīng)物和生成物的情況ΔH比較Q比較：直接比數(shù)值1.在同溫、同壓下，比較下列反應(yīng)ΔH1

、ΔH2,Q1

、Q2的大小

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)Q2＞Q1ΔH1=-Q1

kJ/molΔH2=-Q2

kJ/mol

ΔH2ΔH1＜隨堂練習(xí)

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-Q1

kJ/molΔH2<ΔH1ΔH2=-Q2kJ/molQ2＞Q12.在同溫、同壓下，比較下列反應(yīng)ΔH1

、ΔH2,Q1

、Q2的大小H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)ΔH2

>ΔH1ΔH1=-Q1

kJ/molΔH2=-Q2

kJ/mol

3.在同溫、同壓下，比較下列反應(yīng)ΔH1

、ΔH2,Q1

、Q2的大小Q2<Q1化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式化學(xué)計量數(shù)是整數(shù)，既可表示粒子個數(shù)，又可表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量既可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)，只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量物質(zhì)聚集狀態(tài)不要求注明必須在化學(xué)式后注明正負號及單位無必須注明意義表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化※※熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的區(qū)別※※三、中和熱

(1)反應(yīng)條件：稀溶液

(3)生成物必須為1molH2O在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O，這時的反應(yīng)熱叫做中和熱。1、定義：(2)反應(yīng)物：中學(xué)階段只研究強酸和強堿。注意(4)中和熱不包括物質(zhì)溶解、電離等熱效應(yīng)下列四個方程式，反應(yīng)熱就是中和熱的是哪個？NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)

ΔH=-57.3kJ/mol

2NaOH(aq)+H2SO4

(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)

ΔH=-114.6kJ/mol

NaOH(aq)+1/2H2SO4

(aq)=1/2Na2SO4(aq)+H2O(l)

ΔH

=-57.3kJ/molOH-(aq)+H+(aq)=H2O(l)ΔH

=-57.3kJ/mol(1)原理：Q=cm△t

2.中和熱的測定(2)實驗用品(3)實驗步驟2.利用已知酸堿的物質(zhì)的量計算出生成水的量，然后寫出放出的熱量的表達式；如：50mL鹽酸，0.55mol/L；50mLNaOH溶液,0.5mol/L；那么生成水0.025mol.若反應(yīng)熱為△H，則Q放=-0.025△H3.Q吸＝Q放，注意單位換算??！實驗用品：儀器：大燒杯（500ml）、小燒杯（100ml）、量筒、環(huán)形玻璃攪拌棒、溫度計、碎泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板；藥品：鹽酸（0.50mol/L）NaOH(aq)(0.55mol/L)實驗步驟1.制作簡易量熱器2.以量筒準(zhǔn)確量取反應(yīng)溶液，測定初始溫度（精確到0.1oC）3.混合溶液，記錄最高溫度。4.重復(fù)步驟2、3三次。5.計算。1.整個實驗過程中應(yīng)把好兩關(guān)：①隔熱關(guān):如量熱計保溫層內(nèi)隔熱填充材料要填滿；蓋板上的兩孔只需要正好使溫度計和環(huán)形玻璃棒