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专题1　化学反应与能量变化
/ 化学反应的焓变 /
学习目标
1.了解反应热、焓变的含义及反应热与焓变的关系
2.从化学键的角度解释化学反应中能量变化的本质
3.用热化学方程式正确表示热能变化
课堂导入
化学反应中能量变化的应用
思考与讨论
1. 化学反应中为什么会有能量的变化？
2. 有哪些能量变化形式？
化学反应过程中能量的变化常以热能、电能、光能等形式表现出来。
一、反应热
环境
体系
1．体系与环境
体系：反应物及其发生的反应
环境：与体系相互影响的其他部分
热量：指因温度不同在体系与环境之间交换或传递的能量
显然只要体系发生了反应，就会导致体系与环境之间的温度不同，产生能量交换或传递。
什么情况下会导致体系与环境的温度不同呢？
一、反应热
在反应物和生成物具有相同温度时，化学反应体系向环境释放或吸收的热量。
2．反应热
反应前后体系的温度相同
如果反应前后环境的温度不变，那么反应过程中体系的温度就会改变。
二、焓变
1.内能(U)
是体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
化学反应前后体系内能会发生变化，是反应热产生的根源
与内能有关的物理量
焓：
等温等压条件下的反应热
焓变(ΔH)：
不同的物质焓不同
ΔH =H(生成物)-H(反应物)
2.焓与焓变
放热反应
反应物
焓(H）
生成物
反应物
焓(H）
生成物
吸热反应
反应热 焓变
定义
符号
单位
等温条件下，
化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。
等温、等压条件下，
化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量。
Q
ΔH
吸热“+”，放热“－”
kJ
kJ·mol -1
归纳整理
二、焓变
3.化学反应中能量变化的原因
(1)从反应物和生成物总能量(宏观)角度
ΔH＞0
ΔH＝生成物能量－反应物能量
反应物
生成物
能量
反应物
生成物
能量
放热反应
吸热反应
ΔH＜0
二、焓变
(2)从键能(微观)角度看：
如何计算1 mol H2 与 1 mol Cl2生成2 mol HCl的反应热？
ΔH＝∑断键吸收能量＋ ∑形成新键释放能量
成键放热(－)
ΔH= 断键吸收总能量+ 成键释放总能量
＝(436+243) kJ·mol -1－2×431 kJ·mol -1
＝ －183 kJ·mol -1
H
H
Cl
Cl
436kJ/mol
243kJ/mol
H
H
＋
＋
431kJ/mol
431kJ/mol
H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)反应的能量变化示意图
Cl
Cl
H
Cl
H
Cl
断
键
吸
热(+)
三、热化学方程式
1.含义——既能表示物质变化又能表示热量变化的化学用语
1.加注反应物和生成物状态
3.要注明反应的温度和压强，没有注明则为“常温、常压”
2.注明焓变符号，放热“－”、吸热“+”
H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) ΔH = -184.6 kJ/mol
物质变化
能量变化
例题
已知在298 K、101 kPa时1 g肼气体燃烧生成氮气和水蒸气，释放16.7 kJ的热量观察并分析下列肼燃烧反应的热化学方程式，判断是否正确。
(3)N2H4 (g)+O2(g) N2 (g) +2H2O (g)， ΔH =－534.4 kJ·mol -1
(2)N2H4 (g)+O2(g) N2 (g) +2H2O (g)， ΔH =534.4 kJ·mol -1
(1)N2H4 +O2 N2 +2H2O ， ΔH =－534.4kJ·mol -1
(4)N2H4 (g)+O2(g) N2 (g) +2H2O (l)， ΔH =－534.4 kJ·mol -1
(5)N2H4 (g)+ O2(g) N2 (g) +H2O (g)， ΔH =－267.2 kJ·mol -1
√
×
×
×
√
三、热化学方程式
2.热化学方程式的书写方法
(1)写出配平的方程式
(2)加注状态和焓变符号
(3)根据已知条件求出ΔH
注意：化学计量数可以是整数也可以是分数，它只表示物质的量
要注明反应的温度和压强，没有注明则为“常温、常压”
反应改换方向，则ΔH符号相反
练习
写出下列反应的热化学方程式
(1)N2(g)与H2(g)反应生成17 gNH3(g)，放出46.1 kJ热量。
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH =－92.2 kJ·mol -1
(2)1 mol C2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)与H2O (l)，放出1366.8 kJ热量。
C2H5OH(l) +3O2(g) == 2CO2(g)+3H2O (l) ΔH =－1366.8 kJ·mol -1
(3)标况下，44.8 LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)与H2O (l)，放出2599.2 kJ热量。
2C2H2(g) +5O2(g) == 4CO2(g)+2H2O (l) ΔH =－2599.2 kJ·mol -1
(4)24 g C(石墨)与足量H2O (g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收262.2 kJ热量。
C (s 石墨) +H2O(g) == CO(g)+H2 (g) ΔH =131.1 kJ·mol -1
练习
已知断裂1 mol H2(g)中的H—H键需要吸收436 kJ能量，断裂1 mol O2(g)中的共价键需要吸收498 kJ能量，生成1 mol H2O(g) H—O键释放463 kJ能量。试写出H2(g)与O2(g)反应生成H2O(g)的热化学方程式。
2H2(g)+O2(g) == 2H2O (g)
ΔH =－482 kJ·mol -1
ΔH ＝ 断键吸收总能量+ 成键释放总能量
＝(2×436+498) kJ·mol -1－2×2×463 kJ·mol -1
＝ －482 kJ·mol -1
三、热化学方程式
例：已知C(石墨 s ) C(金刚石 s ) ΔH = +1.5 kJ·mol -1 判断下列说法正确的是( )
A. 石墨比金刚石更稳定 B. 石墨能自动转化为金刚石
C. 金刚石比石墨稳定 D. 金刚石和石墨不能相互转化
3.热化学方程式的应用
(1)判断反应发生的难易
A
物质能量越低越稳定。反应易从能量高的物质转化成能量低的物质。
三大营养物质的热值
热值：在101 kPa时，l g物质完全燃烧的反应热.
物质 糖类 脂肪 蛋白质
热值（kJ·g-1） 约17 约38 约17
例：(1)成年女性每天约需要9000kJ能量，如果均由糖类提供，需要约______g。
(2)已知：C6H12O6(s)+6O2(g) == 6H2O(l)+ 6CO2 (g) ΔH =－2803 kJ·mol -1
均由葡萄糖提供，需要约______g。
529.4
578
三、热化学方程式
跨学科链接
食物为什么具有能量 科学家的研究表明，这一切要归功于植物的光合作用。含叶绿体的生物体发生光合作用，将光能转化为化学能以糖类物质的形式储存起来。动物食用这些生物体获得生存所需的能量。从本质上看，太阳能是能量之源，植物的光合作用“固定”了太阳能，并将其储存于分子 中，使整个食物链中的所有生物均得以存活。因此，光合作用是地球上最重要的化学反应，为地球上的生命活动提供最原始的能量。
光合作用与能量
食物中的化学物质能给人提供能量。这些物质进入人体后，在有氧呼吸过程中被缓慢氧化，生成二氧化碳和水，同时供给人体各项生理活动所需要的能量，保证身体机能的正常运作。尽管我们吃的食物丰富多彩，但最主要的是糖类、脂肪、蛋白质三类物质。
课堂总结
反
应
热
定义：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或吸收的热量
理论计算
焓变
宏观
角度
表达方式：热化学反应方程式
ΔH =H(生成物)-H(反应物)
ΔH =E(生成物)-E(反应物)
ΔH <0 放热
ΔH >0 吸热
微观
角度
键能
ΔH =E(断键总和) -E(成键总和)
提高训练
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. 该反应每生成2 mol AB(g)吸收b kJ热量
B. 反应热ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
C. 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 A—A和1 mol B—B键放出a kJ能量
B
提高训练
2.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）出的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ·mol 1）：P—P：198 P—O：360 O=O：498则反应P4（白磷）+3O2 == P4O6的反应热ΔH为 ( )
A. －1638 kJ·mol 1 B. +1638 kJ·mol 1
C. －126 kJ·mol 1 D. +126 kJ·mol 1
6个P—P键
12个P—O键
A

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