焓变-反应热

第一章化学反应与能量本章包括“化学反应与能量的变化”、“燃烧热能源”和“化学反应热的计算”三节，属于热化学基础知识．热化学是研究化学反应热现象的科学．2020年7月12日星期日第一节化学反应与能量的变化第一课时焓变反应热1．化学反应过程中，不仅有物质的变化，还有能量的变化。这种能量的变化常以____、_______、_______等形式表现出来。热能电能光能知识回顾2．化学反应中的能量变化，通常主要表现为______的变化。对化学反应，以反应过程中放热或吸热为标准划分，分为放热反应和吸热反应两种类型。有热量________的反应叫做放热反应，需要_________热量的反应叫做吸热反应。热量放出吸收2.是不是所有的化学反应都有能量的变化？为什么？1.化学反应中为何有能量变化？知识回顾：化学反应的本质是什么？旧化学键的破坏和新化学键的形成。吸收能量释放能量例如：H2+Cl2=2HClH-HCl-Cl436KJ/mol吸收243KJ/mol吸收键断裂HHClCl++键形成H-ClH-Cl431KJ/mol431KJ/mol释放键能：破坏一个化学键消耗的能量或生成一个化学键释放的能量。1.从化学键的角度加以分析E生成物分子成键时释放的总能量E反应物分子化学键断裂时吸收的总能量放热反应吸热反应E生成物分子成键时释放的总能量E反应物分子化学键断裂时吸收的总能量2.从能量守恒的角度：E反应物总能量E生成物总能量E反应物总能量E生成物总能量放热反应吸热反应产物的总能量产物的总能量结论：任何化学反应都伴随着能量的变化！反应物和生成物总能量通常不相等一．反应热（1）定义：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以用热量（或转换成相应的热量）来表述，叫做反应热。焓变和反应热是什么关系？在恒压条件下进行的反应，其反应热就是焓变．它们的符号均为ΔH，单位也相同．(2)焓变：一个化学反应的生成物与反应物的焓值之差。即：ΔH＝H(生成物)－H(反应物)二、焓变1．焓和焓变(1)焓：是一个与内能有关的物理量，符号：H。符号：ΔH单位：kJ/mol或kJ·mol－1焓变ΔH有三种表达方式：(3)ΔH＝吸收的能量－释放的能量。(1)ΔH＝生成物的能量－反应物的能量。(2)ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和。（5）研究对象：一定压强下，敞口容器中发生的反应。(6)产生原因：化学键断裂——吸热化学键形成——放热思考：如何计算反应热的大小呢？（2）恒压下，用“焓变”表示反应热。(3)符号：kJ/mol或kJ•mol–1(4)单位：ΔH说明：①反应热可以通过实验直接测得。②反应热描述的是化学反应前后的热量变化。③反应热描述的是一定温度下的热量变化。④任何化学反应都有反应热。1.实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时放出184.6kJ的热量，从微观角度应如何解释？键能数据：H-H:436kJ/molCl-Cl:243kJ/molH-Cl:431kJ/mol比较：由实验测得的反应热为184.6kJ/mol一般用实验数据表示反应热E断键=436kJ/mol+243kJ/mol=679kJ/molE成键=2×431kJ/mol=862kJ/molE反应放出=862kJ/mol-679kJ/mol=183kJ/mol这一反应对外放出了183KJ/mol热量当生成物分子总键能大于反应物分子中总键能时。△H为“-”或△H0当生成物分子总键能小于反应物分子中总键能时。△H为“+”或△H0【结论】反应完成时，生成物中形成新化学键时释放的总能量（862kJ）比断裂反应物中旧化学键时吸收的总能量（679kJ）大，故为放热反应.该反应的反应热计算为（放热反应）：ΔH=E（反应物总键能）-E（生成物总键能）=（436+243）-（431+431）=-184.6（kJ／mol）放热反应：吸热反应：(7)反应热表示方法：规律方法比较ΔH的大小时，则要区别正与负。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH1＝－akJ/mol2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH2＝－bkJ/mol则b＞a，ΔH1＞ΔH2。能量能量反应物反应物生成物生成物反应过程（I）反应过程（II）说说：I和II哪个是放热反应，哪个是吸热反应？能量的差值表示什么？2.从物质自身具有的总能量角度来看，对于一个化学反应，反应物和生成物的总能量不相等。反应物的总能量高生成物的总能量低放热生成物的总能量高反应物的总能量低吸热反应体系能量降低反应体系能量升高对反应研究的对象是反应的反应物和生成物叫反应体系体系以外的其他部分叫环境△H=E生成物总能量-E反应物总能量（宏观）由于反应后放出的热量使反应体系的能量降低(使环境的能量升高)，故放热反应的ΔH为“－”，ΔH＜0；而吸热反应使反应体系的能量升高(使环境的能量降低)，ΔH为“＋”，ΔH＞0。化学反应中的能量变化图示放热反应吸热反应键能变化生成物总键能反应物总键能生成物总键能反应物总键能能量变化反应物的总能量.生成物的总能量反应物的总能量.生成物的总能量表现行式联系键能越大，物质能量越低，越稳定；反之键能越小，物质能量越高，越不稳定。大于大于△H﹤0或△H为“—”小于小于△H﹥0或△H为“+”（8）计算反应热的方法：ΔH=E（反应物总键能）—E（生成物总键能）△H=E化学键断裂吸收总能量—E化学键形成释放总能量△H=E生成物总能量—E反应物总能量特别提醒物质键能越小，破坏它需要的能量就越小，稳定性越弱，说明本身具有的能量越高；反之物质键能越大，破坏它需要的能量就越大,稳定性越强，说明本身具有的能量越低。焓变的理解ΔH有三种表达方式：(1)ΔH＝吸收的能量－释放的能量。(2)ΔH＝生成物的能量－反应物的能量。(3)ΔH＝反应物的键能之和－生成物的键能之和。对表达式(1)的理解：ΔH0或ΔH为“＋”，反应吸热；ΔH0或ΔH为“－”，反应放热。对表达式(2)的理解：如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，反应放热，反之则为吸热。对表达式(3)的理解：反应物的键能越小，稳定性越弱，能量就越高，破坏它需要的能量就越小；生成物的键能越大，稳定性越强，能量就越低，释放的能量就越大，故需要放出能量，ΔH为负；反之ΔH为正。3)根据反应物和生成物的键能差判断。若反应物的总键能大于生成物的总键能，则为吸热反应；若反应物的总键能小于生成物的总键能，则为放热反应。2)根据反应物和生成物的总能量差判断。若E(反应物)E(生成物)，为放热反应；若E(生成物)E(反应物)，则为吸热反应。4)根据反应类型或具体的化学反应判断。如所有的燃烧反应、酸、碱中和反应都属于放热反应。（9）判断一个化学反应是放热反应还是吸热反应的方法②当ΔH为“＋”或ΔH0时，为吸热反应①当ΔH为“－”或ΔH0时，为放热反应1)根据ΔH的“＋”和“－”判断。常见的吸热反应和放热反应(1)常见的放热反应有：①活泼金属与H2O或酸的反应，如2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；②酸碱中和反应，如2KOH＋H2SO4===K2SO4＋2H2O；③燃烧反应，如2CO＋O2=====点燃2CO2；④多数化合反应，如Na2O＋H2O===2NaOH，CaO＋H2O===Ca(OH)2；⑤铝热反应，如2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe。(2)常见的吸热反应有：①多数分解反应，如CaCO3=====高温CaO＋CO2↑；②2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O；③C＋H2O=====高温CO＋H2；④CO2＋C=====高温2CO。需要加热发生行的反应一定是吸热反应吗？(1)需要加热才能进行的反应不一定都是吸热反应，如木炭的燃烧。(2)常温下就能进行的反应不一定都是放热反应，如氢氧化钡晶体和氯化铵固体的反应。(3)任何化学反应都伴随着能量变化，但能量变化不一定都表现为热量变化，还可能以声、光、电等形式表现出来。石墨、金刚石哪个更稳定？C(石墨s)C(金刚石s)ΔH=+1.9kJ/mol活学活用判断物质的稳定性一、反应热、焓变从焓变角度看：ΔH＝生成物的焓－反应物的焓从能量角度看：ΔH＝生成物能量－反应物能量从键能角度看：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能放热反应：吸热反应：ΔH＜0或ΔH为“－”ΔH＞0或ΔH为“＋”1．判断正误(正确打“√”号，错误打“×”号)。(1)化学变化过程是原子的重新组合过程。(2)任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热。(3)伴有能量变化的物质变化一定都是化学变化。(4)化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的。(5)化学反应可分为吸热反应和放热反应。(6)吸热反应过程是化学能转变为热能的过程。(7)生成物总能量高于反应物总能量的反应是吸热反应。(8)物质具有的能量越高，物质的稳定性越强。√√√×××××2.已知反应A＋B＝C＋D为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（）A.A的能量一定高于CB.B的能量一定高于DC.A和B的总能量一定高于C和D的总能量D.该反应为放热反应，故不必加热就一定能发生C3.氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，在反应中，破坏1molH－H键消耗的能量为Q1kJ，破坏1molO=O键消耗的能量为Q2kJ，形成1molH－O键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中肯定正确的是（）A.2Q1+Q24Q3B.2Q1+Q24Q3C.Q1+Q2Q3D.2Q1+Q22Q3B反应热计算1.1molC与1molH2O(g)反应生成lmolCO(g)和1molH2(g)，需要吸收131.5kJ的热量，该反应的反应热为△H=kJ/mol。2.拆开lmolH-H键、lmolN-H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2生成NH3的反应热为，1molH2生成NH3的反应热为。分析：N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)，因拆开lmolN-H键和生成lmolN-H键吸收和释放出的能量相等，所以此反应的反应热计算如下：△H=(946kJ/mol+3×436kJ/mol)-2×3×391kJ/mol=-92kJ/mol31而lmolH2只与molN2反应.所以此题lmolN2生成NH3的反应热△H=-92kJ/mol。lmolH2生成NH3的反应热△H=-30.67kJ/mol，＋131.5某些化学键的键能如下表(kJ·mol－1)(1)1molH2在2molCl2中燃烧，放出热量________kJ。(2)在一定条件下，1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是________。a．Cl2＞Br2＞I2b．I2＞Br2＞Cl2预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中放热________。键H—HBr—BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br键能436193151247431299356[答案](1)179(2)a(3)多•[解析]本题涉及键能与吸、放热的关系，考查了键能与反应热的定量关系。(1)1molH2在2molCl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1mol，生成HCl2mol。则放出热量：431kJ·mol－1×2mol－436kJ·mol－1×1mol－247kJ·mol－1×1mol＝179kJ。•(2)由于键能Cl—Cl键＞Br—Br键＞I—I键，故H2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少。推测键能F—F键＞Cl—Cl键，故知H2在F2中燃烧放热多。已知：H2(g)＋O2(g)＝H2O(g)，反应过程中能量变化如图所示，请回答下列问题。(1)a、b、c分别代表什么意义？a：__________________；b：________________；c：__________________。(2)该反应是________________反应(填“放热”或“吸热”)，ΔH______________0(填“＞”、“＜”或“＝”。)[答案](1)代表旧键断裂吸