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第一章
化学反应的热效应
第一节　反应热
课时1　反应热和热化学方程式
1. 了解化学反应的体系与环境，了解反应热和焓变的含义。
2. 能说出常见的能量转化形式并举例说明化学能与热能的相互转化。
3. 了解化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
4. 认识热化学方程式的意义，能正确书写热化学方程式。
1. 举例说明常见的放热反应和吸热反应，并说出放热反应和吸热反应中的能量转化形式。
活动一：回顾常见的放热反应与吸热反应，了解反应热及焓变
【答案】 放热反应：
(3) CaO＋H2O===Ca(OH)2
(4) 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
吸热反应：
放热反应主要是化学能转化为热能；吸热反应主要是热能转化为化学能。
2. 在研究物质或反应的热量变化时，将研究的对象(物质或反应)看作一个体系，与体系相互影响的其他部分看作环境。内能是体系内物质所含各种能量的总和。
(1) 现有一只装有浓硫酸的烧杯敞口露置于空气中。如果把浓硫酸看成是研究的体系，那什么是环境？
【答案】 装浓硫酸的烧杯、空气是环境。
(2) 反应物体系和生成物体系所含总能量(内能)的高低与放热反应和吸热反应的关系是什么？
【答案】 反应物总能量高于生成物总能量的反应是放热反应；反应物总能量低于生成物总能量的反应是吸热反应。
3. 人们用反应热来定量描述化学反应过程中释放或吸收的热量。在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。焓(H)是与内能有关的物理量。等压条件下的反应热等于焓变(ΔH)。放热时体系焓减小ΔH＜0，吸热时体系焓增大ΔH＞0。下图为反应过程中物质能量的变化图，请在下图中标出ΔH＜0还是ΔH＞0。
【答案】 ΔH<0　ΔH>0
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的变化过程及其能量变化如图所示。
活动二：以氯化氢的化合为例，从化学键角度探究化学反应
中的能量变化的原因
1. 从微观角度看H2(g)和Cl2(g)反应生成HCl(g)的过程是怎样的？
【答案】 从微观角度看，H2和Cl2先断裂分子内的化学键变成H原子和Cl原子，后H原子和Cl原子形成新的H—Cl化学键得到HCl分子。
2. 根据图中提供的键能数据，计算1 mol H2与1 mol Cl2作用生成2 mol HCl的热效应。
【答案】 断裂1 mol H—H需吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl需吸收243 kJ能量；形成1 mol H—Cl会释放431 kJ能量。所以反应总体上会放出183 kJ的能量。
3. 从化学键的角度看，化学反应中存在能量变化的原因是什么？如何判断反应是放热反应还是吸热反应？
【答案】 从化学键的角度看，化学反应中能量变化的原因是断裂化学键所需的能量和形成化学键所放出的能量不相等。断裂化学键所需总能量(反应物键能总和)大的是吸热反应，形成化学键所需总能量(生成物键能总和)大的是放热反应。
1. 表示化学反应热效应的化学方程式称为热化学方程式。查阅25 ℃、101 kPa的条件下氢气燃烧的热化学方程式时，找到如下几种表示形式：
活动三：认识热化学方程式
(1) 热化学方程式与普通化学方程式的不同点有哪些？如何理解上述热化学方程式中ΔH大小各不相同。
【答案】 不同点：不仅表示了物质的变化，而且表示了能量变化；指明了反应时的温度和压强，不特别注明条件，即指25 ℃、1.01×105 Pa；一定要用括号注明各物质在反应时的聚集状态：用“s”表示固体、“l”表示液体、“g”表示气体；ΔH一定要标明“＋”或“－”，且要有单位。化学计量数的单位是“mol”，因此可以使用分数，同时ΔH要相应变化。当反应物和生成物调换时，反应热效应发生变化。
(2) 实验测得，1 mol H2(g)与1 mol Cl2(g)作用生成2 mol HCl(g)放出184.6 kJ的热量。写出该反应的热化学方程式。比较活动二第2题中依据键能分析得到的理论值，你能得出什么结论？
【答案】 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－184.6 kJ/mol
理论分析与实验结果非常接近，说明化学键的断裂和形成是化学反应中产生能量变化的原因。
2. 根据你的认识和理解，结合所给提示写出下列有关反应的热化学方程式。
(1) 1 mol CaCO3(s)分解生成CaO(s)和CO2(g)，吸收178.2 kJ热量。
【答案】 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.2 kJ/mol
(2) N2(g)与H2(g)反应生成1 mol NH3(g)，放出46.1 kJ热量。
(3) 1 g甲烷在空气中燃烧，恢复至常温下测得放出55.625 kJ热量。
【答案】 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ/mol
(4) 红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。试回答下列问题。
①写出P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式。
【答案】 2P(红磷，s)＋3Cl2(g)===2PCl3(g)　ΔH＝－612 kJ/mol
②写出PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式。
【答案】 PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g)　ΔH＝＋93 kJ/mol
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1. 下列反应属于吸热反应的是(　　)
A. 炭燃烧生成一氧化碳
B. 中和反应
C. 锌粒与稀硫酸反应制取H2
D. Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体反应
D
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2. 下列物质间的反应，其能量变化符合下图的是(　　)
A. 铝和盐酸制氢气
B. 灼热的炭与二氧化碳反应
C. 石灰石分解制生石灰
D. NH4Cl受热分解
A
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3. 已知H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－270 kJ/mol，下列说法正确的是(　　)
A. 2 L氟化氢气体分解成1 L氢气与1 L氟气吸收270 kJ热量
B. 1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
C. 在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量
D. 1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢气体分子放出270 kJ热量
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C
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4. 在相同条件下，下列两个反应的反应热分别用ΔH1和ΔH2表示：
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH1；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2。
则ΔH1与ΔH2比较正确的是(　　)
A. ΔH2>ΔH1 B. ΔH1>ΔH2
C. ΔH1＝ΔH2 D. 无法确定
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B
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A. 正反应是一个吸热反应
B. 白磷比红磷稳定
C. 当1 mol白磷完全转变成红磷时放出17 kJ热量
D. 当4 g红磷转变成白磷时吸收17 kJ热量
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C
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A. 431 kJ B. 945.6 kJ
C. 649 kJ D. 869 kJ
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7. 白磷与氧气可发生如下反应：P4＋5O2===P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P a kJ/mol、P—O b kJ/mol、P===O c kJ/mol、O===O d kJ/mol。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是(　　)
A. (6a＋5d－4c－12b) kJ/mol
B. (4c＋12b－6a－5d) kJ/mol
C. (4c＋12b－4a－5d) kJ/mol
D. (4a＋5d－4c－12b) kJ/mol
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A
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【解析】 反应热等于断裂化学键吸收的总能量与形成化学键所放出的能量的差值，由图可看出：1 mol P4中有6 mol P—P,5 mol O2中含有5 mol O===O,1 mol P4O10中含有4 mol P===O、12 mol P—O，所以反应热ΔH＝(6a＋5d－4c－12b) kJ/mol。
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8. 化学反应原理在生产、生活中用途广泛。氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物对我们的生产、生活有重要的影响。机动车发动机工作时会引发N2与O2的反应(如图所示)，请用热化学方程式表示以下反应：__________________________________________________。
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N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180 kJ/mol
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【解析】 反应的焓变等于反应物的键能和减去生成物的键能和，由图可知，热化学方程式为N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝(946＋498－2×632) kJ/mol＝＋180 kJ/mol。

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