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第一章
化学反应的热效应
第一章 化学反应的热效应
第一节 反应热
第2课时 反应热与焓变
本节重点
从宏,微观两个视角认识反应热
交流与讨论： 化学反应过程中伴随着哪些变化？
热能
电能
光能
……
吸收
释放
物质
变化
基础
能量变化
物质变化
质量守恒
能量变化
能量守恒
1．化学反应的过程，既是物质的转化过程，也是化学能与热、电等其他形式
能量的转化过程，而且在反应过程中遵循着质量守恒定律和能量守恒定律。
主题1:认识化学反应的特征
新物质生成
原子重新组合
宏观
微观
物质线
能量线
旧键的断裂
新键的生成
吸收能量
释放能量
吸热反应
and
放热反应
2．化学反应的实质与特征：
化学反应
实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。
特征：既有物质变化，也伴随着能量变化；主要表现为热能的变化。
主题1:认识化学反应的特征
列举几个你熟悉的放热、吸热反应。
活动：
放热反应
物质与氧气的反应
中和反应
金属与水或酸
生石灰和水反应
大部分化合反应
吸热反应
1．氢氧化钙与氯化铵晶体的反应
2．C(s) + CO2(g) === 2CO(g)
3．水煤气制取：C(s) + H2O(g) === CO(g) + H2(g)
4．大多数分解反应（2KClO3 === 2KCl+3O2典型放热反应）
5．弱电解质的电离与盐类水解
△
高温
高温
交流讨论：一个化学反应是放热反应还是吸热反应与反应条件（如加热）有无关系？
无关！取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
主题1:认识化学反应的特征
交流讨论：说一说化学反应过程中释放或吸收的能量在生产、生活和科学研究中的应用？
主题1:认识化学反应的特征
交流讨论：
化学反应为什么会产生反应热？
体系
内能改变
产生
反应热
内能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
在科学研究和生产实践中，化学反应通常是在等压条件下进行的。为了描述等压条件下的反应热，科学上引入了一个与内能有关的物理量——焓(符号为 H)。
交流讨论：
化学反应为什么会产生反应热？
体系
内能改变
产生
反应热
1、焓
焓是物质所具有的能量，是与内能有关的物理量，符号是H。
2、焓变
在等压的条件下进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变。符号是 ΔH
①数学表达式： ΔH= H(生成物) H(反应物) ΔH ＞0，吸热；ΔH<0, 放热
②常用的单位：kJ/mol(kJ·mol 1)
③ΔH比大小带正负号
等压
反应热
(焓变)
焓增加—吸热反应(体系能量升高)—表示为“ + ”或 ΔH＞0
焓减少—放热反应(体系能量降低)—表示为“－ ”或 ΔH＜0
1.焓变的表示方法
【例1】 在25℃和101 kPa下 ， 1 molH2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl时放出184.6 kJ的热量 ， 则该反应的反应热为: ΔH= － 184.6 kJ/mol
【例2】 在25 ℃和101 kPa下 ， 1 mol C(如无特别说明 ， C均指石墨)与1 mol H2O(g)反应 ， 生成1 mol CO和1 mol H2,需要吸收131.5 kJ的热量， 则该反应的反应热为: ΔH= +131.5 kJ/mol
【注意】ΔH右端的+或-不可省略，单位kJ/mol必须标出。
主题2:认识反应热与焓变
2.从宏观角度分析一下化学反应中焓的变化
根据规定，当反应体系放热时其焓减小，Δ H为负值，即Δ H＜ 0
反应物具有的总能量高
化学
反应
向环境
释放能量
生成物具有的总能量低
放热反应
∑H (反应物)＞ ∑H(生成物)
H＝ H生成物－ H反应物
单位： kJ/mol 或 kJ mol-1
图示
H < 0
主题2:认识反应热与焓变
当反应体系吸热时其焓增大，Δ H为正值，即Δ H＞0
生成物具有的总能量高
反应物具有的总能量低
化学
反应
从环境
吸收能量
吸热反应
∑H (反应物) ＜ ∑H(生成物)
图示
H > 0
H＝ H生成物－ H反应物
单位： kJ/mol 或 kJ mol-1
2.从宏观角度分析一下化学反应中焓的变化
主题2:认识反应热与焓变
2.从宏观角度分析一下化学反应中焓的变化
一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，取决于
反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小，与反应条件无关！
放热反应
ΔH为“ ”
或ΔH＜0
吸热反应
ΔH为“+”
或ΔH＞0
E反> E生，
放热反应ΔH＜0
E反< E生，
吸热反应ΔH＞0
生成物总能量－反应物总能量
ΔH =
主题2:认识反应热与焓变
例题：反应 A+B= C(ΔH<0)分两步进行: ①A+B→ X(ΔH>0) ②X→C(ΔH<0)。
下列图中能正确表示总反应过程中能量变化的是
B
主题2:认识反应热与焓变
3.从微观角度分析一下化学反应中焓的变化
以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质
H
H
键断裂，吸收能量
键形成，释放能量
436 kJ/mol
436 kJ/mol
键能：25 ℃和101 kPa下，断开1 mol 气态分子AB(g)中的共价键，使其生成气态原子 A(g)和 B(g)所吸收的能量
主题2:认识反应热与焓变
以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质度来讨论反应热的实质
焓(H)
H2(g)
2H(g)
H1＝+436 kJ/mol
H2＝ 436 kJ/mol
3.从微观角度分析一下化学反应中焓的变化
主题2:认识反应热与焓变
以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质
H2(g) + Cl2(g) == 2HCl(g) H＝？
3.从微观角度分析一下化学反应中焓的变化
旧键断裂 — 吸收能量
吸收436 kJ + 243 kJ＝679 kJ
新键形成 — 放出能量
释放431 kJ/mol×2 mol＝862 kJ
679kJ/mol － 862kJ/mol = －183kJ/mol
H =
主题2:认识反应热与焓变
以H2与Cl2反应生成HCl为例，从微观角度来讨论反应热的实质
吸收能量679 kJ
释放能量862 kJ
H＝ 183 kJ/mol
反应热
3.从微观角度分析一下化学反应中焓的变化
所以：焓变计算公式： H＝ E断键－ E成键=E反键总－ E生键总
主题2:认识反应热与焓变
思考：
H2与Cl2反应生成HCl反应的焓变，实验测得与理论分析的数据接近，说明了什么？
H＝ 183 kJ/mol
键能估算
实验测得
H＝ 184.6 kJ/mol
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) H＝？
结论：化学键的断裂和形成时的能量变化是化学反应中能量变化的主要原因。
主题2:认识反应热与焓变
【利用键能估算反应热】
H
E1
反应物
ΔH
ΔH
E2
生成物
反应热 ΔH＝ 。
E1 - E2
E1：反应物断裂化学键吸收的总能量，
E2：生成物形成化学键放出的总能量，
吸收能量 >放出能量 ΔH > 0
吸收能量 <放出能量 ΔH < 0
主题2:认识反应热与焓变
【例1】化学反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的能量变化如图所示：
已知N≡N、N—H的键能分别为946 kJ·mol-1、391 kJ·mol-1
(1)该反应为______反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)拆开1 mol H2中化学键所需能量为______ kJ。
(3)该反应的反应热ΔH＝______________。
放热
436
- 92 kJ·mol-1
主题2:认识反应热与焓变
课堂检测
依据信息估算2 mol H2(g) 和1 mol O2(g) 反应生成2 mol H2O(g) 的反应热 H＝？
2H2
O2
4H
2O
2H2O
1 mol H2(g)中的H－H键断裂吸收436 kJ能量
1 mol O2(g)中的化学键断裂吸收498 kJ能量
形成H2O(g)中1 mol H－O键释放463.4 kJ能量
2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) H＝？
H(估算)＝ ∑E (反应物键能）－∑E (生成物键能）
＝2×436 kJ/mol＋498 kJ/mol－4×463.4 kJ/mol
＝ 483.6 kJ/mol
应用：物质稳定性判断
①键能越大，破坏该化学键需要的能量越高，该化学键越难断裂，所以物质越稳定。
②物质总能量越低，物质越稳定。
【例题】C(石墨s)= C(金刚石s) ΔH = +1.9kJ/mol，石墨、金刚石哪个更稳定？试分析物质稳定性与键能的关系。
H > 0，吸热反应，
石墨键能大，总能量低，更稳定。
金刚石
石墨
主题2:认识反应热与焓变
反应热和焓变的比较
类别 反应热 焓变
不同点 概念 化学反应释放或吸收的热量 化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差
相同点 “+”“-”的意义 “+”表示反应吸热,“-”表示反应放热 数据来源 可以通过实验直接测得,也可以利用已知数据通过计算求得 联系 ①等值关系:等压条件下反应的反应热等于反应的焓变
②等价关系:符号是ΔH,单位是kJ/mol
注意 ①可通过反应热或焓变来判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应
②物质三态变化的焓变不是反应热,反应热是化学反应的焓变。
研究反应热的意义
热能综
合利用
工艺条
件优化
反应热应用
理论
分析
反应热估算
键能估算
能耗
……
给吸热反应加热；
给放热反应及时转移热量；
热能循环利用。
课堂检测
1．下列说法正确的是(　　)
A．吸热反应使环境的温度升高
B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0
C．化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为负值
D．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C
2.化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是()
A．每生成2个AB分子吸收(a－b)kJ热量
B．该反应热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
课堂检测
3．单斜硫和正交硫是硫的两种同素异形体，下列说法正确的是(　　)
A．S(s,单斜)===S(s,正交)　ΔH3＝－0.33 kJ·mol－1
B．单斜硫比正交硫稳定
C．相同物质的量的正交硫比单斜硫所含有的能量高
D．①式表示断裂1 mol O2 中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量多297.16 kJ
A
课堂检测
4．下表是部分化学键的键能数据：
(1)已知1 mol白磷燃烧生成P4O10(s)的反应热ΔH＝－2 982 kJ·mol－1，白磷(P4)、 P4O6、P4O10结构如图所示，则上表中x＝________。
(2)0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为________ kJ。
化学键 P—P P—O O==O P==O
键能/(kJ·mol－1) 198 360 498 x
585
819
课堂小结
Thank you for watching

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