资源简介

《化学反应的热效应第一课时》导学案
学习目标
1．知道化学反应中能量变化的实质，能说出反应热、放热反应、吸热反应等概念。
2．明确测定反应热的要点，学会测定反应热的基本原理和方法。
知识回顾
1．化学反应的基本特征：一是物质发生了变化，即有新物质生成；二是能量发生了变化，即吸收能量或放出能量。
2．化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。因此化学反应分为两类：放热反应和吸热反应。下列图中，图1表示放热反应，图2表示吸热反应。
3．有下列反应：①氧化钙与水反应
②碳酸氢钠受热分解
③硫酸与氢氧化钠溶液混合
④燃烧煤炭取暖
⑤钠与水反应
⑥胆矾受热失去结晶水
其中为吸热反应的是②⑥，放热反应的是①③④⑤。
知识探究
一、化学反应的反应热
1．化学反应中存在两大变化，即物质变化和能量变化。由于拆开不同的化学键消耗的能量不同，形成不同的化学键释放的能量也不同，所以化学反应中总会伴随有能量的变化，最终的反应结果表现为吸收能量或放出能量。
2．化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。因此化学反应分为两类：
(1)放热反应：放出热量的化学反应。
(2)吸热反应：吸收热量的化学反应。
3．反应热的概念：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称为反应热。
(1)表示方法：用符号Q表示；Q>0，反应吸热；Q<0，反应放热。
(2)单位：J·mol－1或kJ·mol－1。
【归纳总结】
(1)反应热描述的是化学反应前后的热量变化，任何化学反应都有反应热。
(2)对于一个给定的化学反应，反应热与反应物的物质的量、状态及反应条件(如温度、压强、溶液的浓度等)有关。
【例1】下列说法不正确的是(
)
A．需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应
B．任何放热反应在常温条件下一定能发生
C．反应物所具有的总能量和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热反应还是吸热反应
D．吸热反应在一定条件下(如高温、加热等)才能发生
【答案】B
【解析】反应开始时需加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应；化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小；放热反应和吸热反应在一定条件下才能发生。
二、反应热的测定
1．反应热的数据可以运用理论计算求得，也可以通过实验测得。测定反应热的仪器——量热计如下图所示。
(1)测定方法：将反应物溶液加入到量热计内筒并迅速混合，搅拌，测量反应前后溶液温度的变化值。
(2)计算公式：Q＝－C(T2－T1)。其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。
2．测定中和反应的反应热
(1)中和反应的反应热可以用实验的方法测得。先将反应器置于绝热容器中，然后在反应器中使酸、碱稀溶液混合，发生中和反应，放出的热传入水(稀溶液)中，测量出水(稀溶液)的温度变化，根据水的质量、比热等可求出反应放出的热量。
(2)实验仪器装置
①将下列实验装置中各仪器(或物品)的名称填在横线上。
②实验过程中，还需要的其他仪器有50_mL量筒(2只)。
(3)实验测量数据
①初始温度(T1)
测量方法是用一量筒量取50
mL
0.50
mol·L－1盐酸，倒入小烧杯中并测量其温度；用另一量筒量取50
mL
0.55
mol·L－1
NaOH溶液并测量其温度，取两温度平均值为T1。
②终止温度(T2)
测量方法是把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记录终止温度为T2。
③重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。
(4)实验数据处理
盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1
g·cm－3，反应后溶液的比热容C＝4.18
J·K－1·g－1。该实验中盐酸和NaOH溶液反应放出的热量是0.418(T2－T1)kJ，中和反应的反应热为16.72(T2－T1)kJ·mol－1[或Q＝－
kJ·mol－1]。
【归纳总结】
中和反应的反应热的测定实验步骤
【例2】50
mL
1.0
mol·L－1盐酸跟50
mL
1.1
mol·L－1氢氧化钠溶液在“探究点二－2”中图示装置中进行中和反应，并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热。试回答下列问题：
(1)大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是____________________________________。
(2)________(填“能”或“不能”)将环形玻璃搅拌棒改为环形铜棒，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)大烧杯上如不盖泡沫塑料盖板，对求得反应热数值的影响是________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
(4)如果改用60
mL
1.0
mol·L－1盐酸跟50
mL
1.1
mol·L－1氢氧化钠溶液进行反应，则与上述实验相比，所放热量________(填“增加”、“减少”或“不变”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)减少热量散失
(2)不能
铜棒传导热的能力较强，使热量散失较多
(3)偏低
(4)增加
反应消耗的酸、碱增多，放出热量增加
【解析】中和反应的反应热测定实验，一是要防止热量散失，如大烧杯上加盖泡沫塑料盖板、两个烧杯口要相平、在两个烧杯之间填充碎泡沫塑料或碎纸片、用环形玻璃搅拌棒搅拌而不能用金属棒(丝)搅拌、实验时动作要迅速等；二是酸、碱溶液浓度宜小不宜大，温度计读数要准确等。加过量碱溶液可使酸完全反应，碱过量对中和反应的反应热测定没有影响。
课堂练习
1．下列说法不正确的是(
)
A．化学反应除了生成新物质外，都伴随着能量的变化
B．放热反应不需要加热就可以发生
C．反应条件是加热的反应不一定都是吸热反应
D．化学反应是放热还是吸热，取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量的相对大小
2．吸热反应一定是(
)
A．释放能量
B．能量无变化
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．反应物的总能量高于生成物的总能量
3．下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是(
)
A．碳酸钙受热分解
B．乙醇燃烧
C．铝粉与氧化铁粉末反应
D．氧化钙溶于水
4．在做测定中和反应的反应热实验时，应使用仪器的正确组合是(
)
①天平
②量筒
③烧杯
④滴定管
⑤温度计
⑥试管
⑦酒精灯
A．①②④⑤
B．②③⑤
C．②③④⑦
D．全部
5．(1)写出下列反应的化学方程式
①将0.02
mol·L－1盐酸与0.02
mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合：__________________。
②将0.01
mol·L－1硫酸与0.02
mol·L－1氢氧化钠溶液等体积混合：__________________。
(2)上述两反应，若从物质类别的变化分析，其反应类型是________________；若从能量的变化分析，其反应类型是______________。
(3)上述两反应的离子方程式是_______________________________________________，两反应过程中的热量变化________(填“相同”或“不同”)，你判断的依据是___________________________________________________________________。
【参考答案】
1．B
2．C
3．A
4．B
5．(1)①HCl＋NaOH=NaCl＋H2O
②H2SO4＋2NaOH=Na2SO4＋2H2O
(2)中和反应　放热反应
(3)H＋＋OH－=H2O　相同　参加两反应的H＋、OH－的数目都相同《化学反应的热效应第三课时》导学案
学习目标
1．知道盖斯定律的内容，能用盖斯定律进行有关焓变的简单计算。
2．学会有关焓变计算的方法技巧，进一步提高化学计算的能力。
知识回顾
1．(1)化学反应的反应热可分为燃烧热和中和热，其概念分别是
①燃烧热是298
K、100
kPa时，1
mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。
②中和热是酸碱稀溶液发生中和反应生成1
mol水时放出的热量。
(2)根据概念判断下列ΔH表示物质燃烧热的是④；表示物质中和热的是⑤(填序号)。
①2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　ΔH1
②C(s)＋O2(g)=CO(g)　ΔH2
③CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3
④C6H12O6(s)＋6O2(g)=6CO2(g)＋6H2O(l)　ΔH4
⑤NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH5
⑥2NaOH(aq)＋H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH6
2．已知热化学方程式：N2H4(g)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－534
kJ·mol－1
(1)该反应是放热(填“放热”或“吸热”)反应，判断的依据是ΔH为负值。
(2)当反应的热量变化为2
136
kJ时，参加反应的N2H4质量是128g。
3．充分燃烧一定量的丁烷放出的热量为161.9
kJ，生成的CO2恰好与5
mol·L－1
100
mL
KOH溶液完全反应生成正盐，则燃烧1
mol丁烷放出的热量为2590.4kJ。
4．氢气燃烧时耗氧量小，发热量大。已知碳和氢气燃烧热的热化学方程式为
C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－393.5
kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.8
kJ·mol－1
试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是4.36∶1。
学习探究
一、盖斯定律
1．同素异形体相互转化的反应焓变相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应焓变很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算焓变。
【例1】已知P4(白磷，s)＋5O2(g)=P4O10(s)
ΔH1＝－2
983.2
kJ·mol－1①
P(红磷，s)＋O2(g)=P4O10(s)
ΔH2＝－738.5
kJ·mol－1②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
相同状况下，能量状态较低的是____________；白磷的稳定性比红磷________(填“高”或“低”)。
【答案】P4(白磷，s)=4P(红磷，s)　ΔH＝－29.2
kJ·mol－1　红磷　低
【解析】根据已知条件可以虚拟如下过程：
根据盖斯定律
ΔH＝ΔH1＋(－ΔH2)×4＝－2
983.2
kJ·mol－1＋738.5
kJ·mol－1×4＝－29.2
kJ·mol－1
同种元素的不同单质(即同素异形体)具有不同的能量，因此涉及书写此类单质的热化学方程式时，不仅要注明单质的聚集状态，而且应注明同素异形体的名称。
所以白磷转化为红磷的热化学方程式为
P4(白磷，s)=4P(红磷，s)　ΔH＝－29.2
kJ·mol－1
同素异形体相互转化的反应中，若正反应放热，则生成物稳定；若正反应吸热，则反应物稳定。即本身所具有的能量越高越活泼，本身所具有的能量越低越稳定。红磷能量较低，白磷能量较高，稳定性较低。
2．盖斯定律的内容：不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应焓变是相同的。或者说，化学反应的反应焓变只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
3．盖斯定律的应用方法
(1)“虚拟路径”法
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：
①由A直接变成D，反应焓变为ΔH；
②由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应焓变分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3。
如图所示：
则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2)加合法：运用所给热化学方程式通过加减乘除的方法得到所求的热化学方程式。
【归纳总结】
1．解题思路
2．应用盖斯定律计算反应焓变的方法
(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反应焓变数值也必须乘上该数。
(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间可相加减，反应焓变也随之相加减。
(3)将一个热化学方程式左右颠倒时，ΔH的符号必须随之改变(正号常省略)。
【例2】已知：C(s)＋O2(g)=CO(g)
ΔH。反应在O2供应充分时，可继续燃烧生成CO2；O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的ΔH无法直接测得。但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得：
(1)C(s)＋O2(g)=CO2(g)
ΔH1＝－393.5
kJ·mol－1
(2)CO(g)＋O2(g)=CO2(g)
ΔH2＝－283.0
kJ·mol－1
根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的ΔH。
分析上述两个反应的关系，即知：ΔH＝________________。
则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】ΔH1－ΔH2　C(s)＋O2(g)=CO(g)　ΔH＝－110.5
kJ·mol－1
【解析】根据已知条件，可以虚拟如下过程：
由盖斯定律可知ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－110.5
kJ·mol－1
热化学方程式是C(s)＋O2(g)=CO(g)　ΔH＝－110.5
kJ·mol－1。
【例3】在298
K、100
kPa时，已知：
2H2O(g)=O2(g)＋2H2(g)　ΔH1
Cl2(g)＋H2(g)=2HCl(g)　ΔH2
2Cl2(g)＋2H2O(g)=4HCl(g)＋O2(g)　ΔH3
则ΔH3与ΔH1和ΔH2间的关系正确的是(
)
A．ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2
B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C．ΔH3＝ΔH1－2ΔH2
D．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
【答案】A
【解析】第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知ΔH3＝ΔH1＋2ΔH2。
二、反应焓变的计算
【例4】100
g碳粉燃烧所得气体中，CO占体积、CO2占体积，且
C(s)＋O2(g)=CO(g)　ΔH＝－110.35
kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－282.57
kJ·mol－1
C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－392.92
kJ·mol－1
与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是______________________________________。
【答案】784.92
kJ
【解析】碳粉完全燃烧可分两步，先生成CO时放热，CO再生成CO2放热，总热量即为完全燃烧放出的热量，因此不完全燃烧与完全燃烧相比，损失的热量就是生成的CO燃烧放出的热量。
CO(g)＋
O2(g)=
CO2(g)
ΔH＝－282.57
kJ·mol－1
1
mol
282.57
kJ
(100/12)×1/3
mol
Q
Q＝784.92
kJ。
【例5】已知：
(1)Zn(s)＋O2(g)=ZnO(s)
ΔH＝－348.3
kJ·mol－1
(2)2Ag(s)＋O2(g)=Ag2O(s)
ΔH＝－31.0
kJ·mol－1
则Zn(s)＋Ag2O(s)=ZnO(s)＋2Ag(s)的ΔH等于__________。
【答案】－317.3
kJ·mol－1
【解析】根据盖斯定律，将反应(1)－(2)即可得到相应的反应，ΔH＝－348.3
kJ·mol－1－(－31.0
kJ·mol－1)＝－317.3
kJ·mol－1。
【归纳总结】
有关反应焓变计算的依据
(1)热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正负号；各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数。
(2)根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式。
(3)可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热。
(4)根据反应物和生成物的键能，ΔH＝反应物的键能和－生成物的键能和。
【例6】氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷燃烧的热化学方程式分别为
H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.8
kJ·mol－1
CO(g)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－283.0
kJ·mol－1
C8H18(l)＋O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5
518
kJ·mol－1
CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3
kJ·mol－1。
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是(
)
A．H2
B．CO
C．C8H18
D．CH4
【答案】B
【解析】题中各ΔH对应的可燃烧物的物质的量为1
mol，把它们的ΔH值换算成1
g可燃物燃烧放出的热量(即ΔH/M)即可比较。
【例7】键能是指在298
K、1.00×105
Pa条件下，将1
mol理想气体分子AB拆开为中性气态原子A和B时所需要的能量。已知键能：H—H为436
kJ·mol－1；Cl—Cl为243
kJ·mol－1；H—Cl为431
kJ·mol－1。下列说法中不正确的是(
)
A．1
mol
H2中的化学键断裂时需要吸收436
kJ能量
B．2
mol
HCl分子中的化学键形成时要释放862
kJ能量
C．此反应的热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)　ΔH＝183
kJ·mol－1
D．此反应的热化学方程式为H2(g)＋Cl2(g)=HCl(g)
ΔH＝－91.5
kJ·mol－1
【答案】C
【解析】由键能可知，每摩尔HH键断开需要吸收436
kJ
的能量，每摩尔ClCl键断开需要吸收
243
kJ
能量，每摩尔HCl
键形成会放出431
kJ
的能量，由此可知A、B说法正确；同时根据热化学方程式的书写要求，每摩尔反应的反应热为436
kJ·mol－1＋243
kJ·mol－1－431
kJ·mol－1×2＝－183
kJ·mol－1，则每
摩尔反应的反应热为＝－91.5
kJ·mol－1，该反应为放热反应，ΔH为负，故C项的说法错误，D项的说法正确。
课堂练习
1．下列关于盖斯定律描述不正确的是(
)
A．化学反应的反应焓变不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关
B．盖斯定律遵守能量守恒定律
C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应焓变
D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应焓变
2．已知热化学方程式：
C(金刚石，s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH1①
C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH2②
C(石墨，s)=C(金刚石，s)　ΔH3＝1.9
kJ·mol－1③
下列说法正确的是(
)
A．石墨转化成金刚石的反应是吸热反应
B．金刚石比石墨稳定
C．ΔH3＝ΔH1－ΔH2
D．ΔH1>ΔH2
3．已知H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)　ΔH＝－184.6
kJ·mol－1，则反应HCl(g)=H2(g)＋Cl2(g)的ΔH为(
)
A．184.6
kJ·mol－1
B．－92.3
kJ·mol－1
C．－369.2
kJ·mol－1
D．92.3
kJ·mol－1
4．已知热化学方程式：
H2O(g)=H2(g)＋O2(g)　ΔH＝241.8
kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.8
kJ·mol－1
当1
g液态水变为水蒸气时，其热量变化是(
)
A．ΔH＝88
kJ·mol－1
B．ΔH＝2.44
kJ·mol－1
C．ΔH＝－4.98
kJ·mol－1
D．ΔH＝－44
kJ·mol－1
5．已知：
Fe2O3(s)＋C(s==CO2(g)＋2Fe(s)
ΔH1＝234.1
kJ·mol－1(1)
C(s)＋O2(g)=CO2(g)　ΔH2＝－393.5
kJ·mol－1(2)
则2Fe(s)＋O2(g)=Fe2O3(s)的ΔH3是(
)
A．－824.4
kJ·mol－1
B．－627.6
kJ·mol－1
C．－744.7
kJ·mol－1
D．－169.4
kJ·mol－1
6．已知：Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3(s)＋10H2O(g)
ΔH1＝532.36
kJ·mol－1
Na2CO3·10H2O(s)=Na2CO3·H2O(s)＋9H2O(g)
ΔH2＝473.63
kJ·mol－1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【参考答案】
1．A
【解析】化学反应的反应焓变与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。
2．A
【解析】由方程式③中ΔH3＝1.9
kJ·mol－1>0得出石墨比金刚石稳定，故A项对，B项错；C项中正确结论应为ΔH3＝ΔH2－ΔH1；ΔH1与ΔH2均小于零，石墨具有的能量低于金刚石，故都生成CO2时ΔH1<ΔH2，D项错。
3．D
【解析】据两热化学方程式的关系可知ΔH＝－(－184.6
kJ·mol－1)×＝92.3
kJ·mol－1，D正确。
4．B
【解析】将两式相加得到H2O(g)=H2O(l)　ΔH＝－44
kJ·mol－1，所以每1
g液态水变成水蒸气需要吸收的热量为
kJ≈2.44
kJ。
5．A
【解析】由盖斯定律可知：×(2)－(1)得2Fe(s)＋O2(g)=Fe2O3(s)，所以ΔH＝×(－393.5
kJ·mol－1)－234.1
kJ·mol－1＝－824.35
kJ·mol－1≈－824.4
kJ·mol－1。
6．Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g)
ΔH＝58.73
kJ·mol－1
【解析】通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2CO3·H2O(s)=Na2CO3(s)＋H2O(g)。故ΔH＝ΔH1－ΔH2＝532.36
kJ·mol－1－473.63
kJ·mol－1＝58.73
kJ·mol－1。《化学反应的热效应第二课时》导学案
学习目标
1．熟知能量转化形式及反应热和焓变的含义、吸热反应和放热反应的本质。
2．学会热化学方程式的书写与应用。
知识回顾
1．化学反应能量的变化，通常主要表现为热量的变化。比较化学反应过程中能量的变化并判断反应类型(吸热反应和放热反应)。
(1)从化学键的角度理解
反应物、生成物中化学键的变化关系
反应类型
断裂旧化学键吸收的总能量<生成新化学键释放的总能量
放热反应
断裂旧化学键吸收的总能量>生成新化学键释放的总能量
吸热反应
(2)从物质储存化学能的角度理解
反应物、生成物储存的化学能的大小关系
反应类型
反应物的总能量>生成物的总能量
放热反应
反应物的总能量<生成物的总能量
吸热反应
2．反应热是当化学反应在一定温度下进行时，反应吸收或释放的热量。对于一个给定的化学反应，其反应热与反应物的物质的量、状态及反应条件(如温度、压强、溶液的浓度等)有关。
学习探究
一、化学反应的焓变
1．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)反应的能量变化如图所示：
由图可知，1
mol
H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436kJ，1
mol
Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243kJ，2
mol
HCl分子中的化学键形成释放的能量是862kJ，则H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量为183kJ。
2．焓、焓变的概念
(1)焓是用来描述物质所具有的能量的物理量，符号为H。
(2)焓变是在恒压条件下进行的化学反应的热效应(化学反应中反应产物所具有的焓与反应物所具有的焓之差)。符号是ΔH，单位是kJ·mol－1或J·mol－1。
3．问题思考与讨论
(1)焓变(ΔH)与反应热(Q)关系如何？
【答案】对等压条件下的化学反应，假定反应中物质的能量变化全部是热能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓变，数学表达式Qp＝ΔH(Qp表示在等压条件下化学反应的反应热)。
(2)焓变(ΔH)与吸热反应、放热反应有怎样的关系？
【答案】ΔH>0，反应产物的焓大于反应物的焓，反应吸收热量，此反应为吸热反应。
ΔH<0，反应产物的焓小于反应物的焓，反应放出热量，此反应为放热反应。
【归纳总结】
ΔH、Q都可以表示吸热反应、放热反应，二者表示角度不同，结果一致。
【例1】由下图分析，有关叙述正确的是(
)
A．A─→B＋C和B＋C─→A两个反应吸收或放出的能量不等
B．A─→B＋C是放热反应
C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D．A─→B＋C是吸热反应，则B＋C─→A必然是放热反应
【答案】D
【解析】本题考查化学反应中的能量变化，由图可知，B＋C的能量高于A的能量，则反应B＋C─→A一定是放热反应；反之，A─→B＋C则是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应的反应热在数值上相等，符号相反。
【例2】已知反应X＋Y=M＋N为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是(
)
A．X的能量一定高于M
B．Y的能量一定高于N
C．X和Y的总能量一定高于M和N的总能量
D．因为是放热反应，故不必加热就可以发生
【答案】C
【解析】一个化学反应是放热反应还是吸热反应，决定于所有反应物的能量之和与所有生成物的能量之和的相对大小，前者大的为放热反应，后者大的为吸热反应。放热反应中每种反应物的能量不一定比每种生成物的能量都高。放热反应也往往需要加热才能进行，如炭的燃烧；吸热反应不一定都需要加热，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，不用加热就能发生。
二、热化学方程式
1．氢气与碘蒸气化合反应的能量(或热量)变化，可用下式表示：H2(g)＋I2(g)2HI(g)
ΔH＝－14.9
kJ·mol－1，它与化学方程式H2＋I22HI相比较而言，其特点为
(1)指明了反应的温度和压强：若在298
K、100
kPa时进行的反应，可不注明。
(2)注明了各物质的状态：s(固体)、l(液体)或g(气体)。
(3)在方程式的右边注明了ΔH的数值、正负号(正号常省略)及单位。
2．热化学方程式的概念及意义
(1)热化学方程式是表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
(2)热化学方程式的意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化，还说明了物质的“量”与“能量”之间的数量关系。
3．热化学方程式的书写方法要求
(1)遵循一般化学方程式的书写规则(一般不写反应条件)。
(2)在右端注明热量的变化：吸热反应，ΔH>0；放热反应，ΔH<0。
(3)要注明反应物和生成物的聚集状态。
(4)化学计量数只表示物质的物质的量，因此可以是整数，也可以是分数。
(5)化学计量数改变，ΔH要相应改变；逆反应的ΔH与正反应的ΔH数值相等、符号相反。
【归纳总结】热化学方程式与普通化学方程式的区别：
普通化学方程式
热化学方程式
化学计量数
是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量
可以是整数也可以是分数，只表示该物质的物质的量
状态
不要求注明
必须在分子式后注明
ΔH正负号及单位
无
必须注明(正号常省略)
意义
表明了化学反应中的物质变化
不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化
遵循规律
原子守恒
原子守恒和能量守恒
【例3】H2(g)＋O2(g)=H2O(l)
ΔH＝－285.8
kJ·mol－1表示的意义是在298
K、100
kPa下，________气态H2与________气态O2反应生成________时，________的热量是285.8
kJ。
【答案】1
mol　
mol　1
mol液态水　放出
【例4】依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)1
mol
N2(g)与适量H2(g)起反应，生成NH3(g)，放出92.2
kJ热量。
(2)1
mol
N2(g)与适量O2(g)起反应，生成NO2(g)，吸收68
kJ
热量。
(3)1
mol
Cu(s)与适量O2(g)起反应，生成CuO(s)，放出157
kJ热量。
【答案】(1)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
ΔH＝－92.2
kJ·mol－1
(2)N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g)　ΔH＝68
kJ·mol－1
(3)Cu(s)＋O2(g)=CuO(s)　ΔH＝－157
kJ·mol－1
【解析】解此类题的思路：首先根据题意写出物质的变化过程，如(1)中：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，并定N2前计量数为1，此时的ΔH即为－92.2
kJ·mol－1，再在前部分的基础上加上ΔH＝－92.2
kJ·mol－1即可。
课堂练习
1．下列说法正确的是(
)
A．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C．任何放热反应在常温下一定能发生
D．反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热
2．航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料，反应方程式可表示为2NH4ClO4N2↑＋Cl2↑＋2O2↑＋4H2O。下列对该反应的叙述中错误的是(　　)
A．瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
B．从能量变化的角度，主要是化学能转变为热能和动能
C．反应的焓变小于零
D．在方程式后增加ΔH及其数值即为热化学方程式
3．在298
K、100
kPa的条件下，1
g液态甲醇燃烧生成CO2(g)和液态水时放热22.68
kJ，下列热化学方程式正确的是(　　)
A．CH3OH(l)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝725.76
kJ·mol－1
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－1
451.52
kJ·mol－1
C．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－725.76
kJ·mol－1
D．2CH3OH(l)＋3O2(g)=2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝1
451.52
kJ·mol－1
4．已知：H2(g)＋O2(g)=H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，则：
(1)a、b、c分别代表什么意义？
a________________________________________________________________________；
b________________________________________________________________________；
c________________________________________________________________________。
(2)该反应是__________反应(填“吸热”或“放热”)，ΔH______0(填“>”或“<”)。
【参考答案】
1．D
【解析】化学反应的能量变化可以表现为很多方面，如转化为热能、电能、光能等。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应都是在一定条件下发生的，反应开始需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。
2．D
【解析】该反应为放热反应，其焓变为负值小于零。书写热化学方程式要注明物质的聚集状态及ΔH的正负、数值、单位等。
3．B
【解析】甲醇燃烧是一个放热反应，ΔH<0，故A、D项错误；在298
K、100
kPa的条件下，1
mol
CH3OH(l)燃烧生成CO2(g)和液态水时放出的热量为×32
g＝725.76
kJ，故2
mol
CH3OH(l)燃烧放出的热量为1
451.52
kJ，故B项正确。
4．(1)旧键断裂吸收的能量　生成新键放出的能量
反应热　(2)放热　<
【解析】(1)H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H2(g)─→2H(g)和O2(g)─→O(g)过程中断开H—H键和O=O键需吸收的能量和。所以a代表旧键断裂吸收的能量，b代表新键生成放出的能量，c则代表断键所吸收的能量与成键所释放的能量之差，即反应热。
(2)由图可知该反应中反应物总能量大于生成物总能量，所以该反应为放热反应，ΔH<0。

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