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第一章化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化第1课时焓变反应热1.焓变、反应热:(1)定义。①焓变:_______与_______的焓值差。②反应热:化学反应在一定条件下所_____或_____的热量。生成物反应物吸收放出(2)焓变与反应热的关系。恒压条件下,反应的热效应等于_____。(3)焓变的符号及其单位:符号是____,单位是_______或_________。焓变ΔHkJ/molkJ·mol-12.化学反应中能量变化的原因:(1)微观上:若Q1Q2,反应吸收能量,ΔH0,为_____反应;若Q1Q2,反应放出能量,ΔH0,为_____反应。吸热放热(2)宏观上:若E1E2,反应放出能量,ΔH0,为_____反应;若E1E2,反应吸收能量,ΔH0,为_____反应。放热吸热3.化学反应过程中能量变化的表示:(1)放热反应:ΔH为______或ΔH__0,体系能量_____。(2)吸热反应:ΔH为______或ΔH__0,体系能量_____。“-”降低“+”升高【自主检测】1.下列对化学反应的认识错误的是()A.必然存在化学键的变化B.会产生新的物质C.必然引起物质状态的变化D.必然伴随着能量的变化【解析】选C。化学反应一定有化学键的变化,有新物质产生,有能量变化,不一定有物质状态的变化,如H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)。2.H2在O2中燃烧生成H2O的反应是放热反应,则()A.该过程中热能转化为化学能B.反应物的总能量小于生成物的总能量C.该过程中化学能转化为电能D.反应物的总能量大于生成物的总能量【解析】选D。氢气在氧气中燃烧是放热反应,则该过程中化学能转化为热能,A、C错误;反应放热,反应物的总能量大于生成物的总能量,B错误,D正确。3.下列说法中正确的是()A.焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化B.反应放热时,ΔH0;反应吸热时,ΔH0C.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓与生成物的总焓一定不同D.在一个确定的化学反应关系中,反应物的总焓总是高于生成物的总焓【解析】选C。A项,焓变不是指1mol物质参加反应时的能量变化;B项,放热反应ΔH0,吸热反应ΔH0;D项,一个确定的化学反应体系中,反应物总焓可能高于或低于生成物总焓。4.下列各图中,表示该反应是ΔH0反应的是()【解析】选A。ΔH0表示吸热反应,即反应物总焓低于生成物总焓。5.下列说法不正确的是()A.放热反应也需要在一定的条件下发生B.化学反应中的能量变化都表现为热量的变化C.反应物的总能量高于生成物的总能量时,发生放热反应D.浓硫酸溶于水放热,该过程不属于化学变化【解析】选B。放热反应也需要在一定的条件下发生,例如碳的燃烧,也需要加热达到着火点才可以,选项A正确;化学能可以转化为热能、电能、光能等,所以化学反应中的能量变化不一定都表现为热量变化,选项B错误;反应物的总能量高于生成物的总能量时,反应是放热反应,选项C正确;浓硫酸溶于水放热,该过程不属于化学变化,属于溶液的稀释,选项D正确。知识点一放热反应和吸热反应的理解1.常见的放热反应、吸热反应放热反应吸热反应①大多数化合反应②所有燃烧反应③酸碱中和反应④金属与水或酸的置换反应①大多数分解反应②盐的水解③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和CO2或H2O(g)的反应2.放热反应和吸热反应的比较类别项目放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应宏观角度比较E(反应物)E(生成物)E(反应物)E(生成物)类别项目放热反应吸热反应宏观角度图示微观角度Q(吸)Q(放)Q(吸)Q(放)表示方法ΔH0ΔH0备注:用E(反应物)、E(生成物)分别代表反应物、生成物的总能量;Q(吸)、Q(放)分别代表反应物断键吸收的热量、生成物成键放出的热量。【素养升华】变化观念:化学反应与能量变化的关系(1)放热反应和吸热反应是针对化学反应而言,物质三态之间的变化也有能量的变化,但属物理变化,故不属于放热反应或吸热反应。(2)放热反应和吸热反应取决于反应物和生成物总能量的相对大小,与反应条件无必然的关系。有些放热反应需要加热或点燃才能引发,而有些吸热反应在常温下就能自发进行。【知识拓展】正确理解反应热(1)反应热描述的是化学反应前后的热量变化。(2)反应热描述的是一定温度下的热量变化。(3)任何化学反应都有反应热,表现为吸热反应或者放热反应。【典题通关】【典例】(2018·商丘高二检测)下列反应是吸热反应,但不属于氧化还原反应的是()A.铝片与稀硫酸反应B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应C.灼热的炭与CO2反应D.甲烷在O2中的燃烧反应【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)宏观上,反应物总能量低于生成物总能量是吸热反应。(2)氧化还原反应的特征是有元素化合价的变化。【解析】选B。A项,铝片与稀硫酸反应,是氧化还原反应,也是放热反应,故不选A项;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应,该反应不是氧化还原反应,故选B项;C项,灼热的炭与CO2反应,该反应是吸热反应,同时碳的化合价发生变化,是氧化还原反应,故不选C项。D项,甲烷在O2中的燃烧反应是氧化还原反应,也是放热反应,故不选D项。【延伸探究】(1)上述四个选项中,符合反应物中化学键断裂吸收的总能量大于生成物中化学键形成释放总能量的是哪个?提示:反应物中化学键断裂吸收的总能量大于生成物中化学键形成释放总能量的是吸热反应,B、C两个选项符合。(2)符合既是置换反应又是放热反应的是哪个选项?提示:A选项是置换反应,又是放热反应。【过关训练】1.(2018·临汾高二检测)某学生用如图所示装置进行化学反应X+2Y====2Z能量变化情况的研究。当往试管中滴加试剂Y时,看到U形管中液面甲处降、乙处升。关于该反应的下列叙述中正确的是()①该反应为放热反应;②该反应为吸热反应;③生成物的总能量比反应物的总能量更高;④反应物的总能量比生成物的总能量更高;⑤该反应过程可以看成是“贮存”于X、Y内部的部分能量转化为热能而释放出来。A.①④⑤B.①④C.①③D.②③⑤【解析】选A。当往试管中加入试剂Y时,看到U形管中液面甲处下降,乙处上升,说明该反应为放热反应,放出的热使得集气瓶中的气压升高而出现该现象,故①正确;在放热反应中,反应物的能量高于生成物的能量,故④正确;该反应过程中可以看成是贮存于X、Y内部的能量转化为热量而释放出来,故⑤正确。2.(2018·北京东城区高二检测)下列实验现象或图象信息不能充分说明相应的化学反应是放热反应的是()世纪金榜导学号ABCD反应装置或图象实验现象或图象信息温度计的水银柱上升反应物总能量大于生成物总能量反应开始后,针筒活塞向右移动反应开始后,甲处液面低于乙处液面【解析】选C。盐酸和氢氧化钠发生中和反应,为放热反应,可观察到温度计的水银柱不断上升,故A与题意不符;从能量守恒的角度分析,反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,故B与题意不符;硫酸和锌反应生成氢气,导致反应开始后,针筒活塞向右移动,不能说明反应放热,故C与题意相符;反应开始后,甲处液面低于乙处液面,说明装置内压强增大,反应为放热反应,温度升高,压强增大,故D与题意不符。【补偿训练】根据下图提供的某反应的信息,下列所得结论不正确的是()A.该反应为吸热反应B.该图可以表示石灰石高温分解C.反应物断裂化学键需要吸收能量D.因为生成物的总能量高于反应物的总能量,所以该反应一定需要加热【解析】选D。反应物总能量低于生成物总能量,该反应为吸热反应,A正确;石灰石高温分解是吸热反应,该图可以表示石灰石高温分解,B正确;化学键断裂需要吸收能量,C正确;反应条件与反应是放热反应或吸热反应没有关系,D错误。知识点二化学反应过程中能量变化的原因1.化学反应的本质:2.实例说明:以H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)反应的能量变化为例说明化学键反应中能量变化1molA—B化学键反应中能量变化H—H吸收436kJ共吸收679kJCl—Cl吸收243kJH—Cl放出431kJ共放出862kJ结论H2(g)+Cl2(g)====2HCl(g)的反应热ΔH=-183kJ·mol-13.焓变的两种计算方法:(1)根据物质具有的能量来计算。ΔH=E(总生成物)-E(总反应物)(2)根据化学键来计算。ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量4.有关键能及计算中的注意事项:(1)键能:键能是指在标准状况下,将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需的能量,用符号E表示,单位为kJ·mol-1。键能是表征化学键强度的物理量,可以用键断裂时所需的能量大小来衡量。(2)注意事项:利用键能计算ΔH,必须明确反应中各物质的结构式,如H2O的结构式H—O—H,NH3的结构式,CH4的结构式,所以1molH2O含2molH—O键,1molNH3含3molH—N键,1molCH4含4molH—C键,然后根据各物质的物质的量计算其键能之和。【素养升华】微观辨析:物质能量与键能大小的关系(1)破坏反应物中的化学键吸收的能量越小,说明反应物越不稳定,本身的能量越高。(2)形成生成物的化学键放出的能量越多,说明生成物越稳定,本身的能量越低。【典题通关】【典例】化学反应A2+B2====2AB的能量变化如图所示,则下列说法正确的是()A.该反应是吸热反应B.形成2molA—B键需要放出ykJ的能量C.断裂1molA—A键和1molB—B键可放出xkJ的能量D.2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量【素养解读】核心素养素养任务模型认知A项:通过能量图象模型进行分析,建立模型意识核心素养素养任务微观探析与宏观辨识B、C项:从化学反应的实质是化学键的断裂和形成的角度来认识化学反应中能量的变化,建立微观意识D项:通过物质的能量的角度认识化学反应,建立化学反应中能量变化的宏观观念【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)断裂化学键吸收热量,形成化学键放出热量。(2)反应物和生成物能量的相对大小决定了反应是吸热反应还是放热反应。【解析】选B。根据图象可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,因此是放热反应,A、D不正确;因新键的形成释放能量,由图可知形成2molA—B键需要释放ykJ能量,故B正确;因旧键的断裂吸收能量,而不是释放能量,故C错误。【延伸探究】(1)形成1molA—A键和1molB—B键共放出的能量是多少?提示:同一化学键断裂吸收热量与形成放出热量相等,故为xkJ。(2)A2+B2====2AB的反应热是多少?提示:A2+B2====2AB的反应热ΔH=-(y-x)kJ·mol-1。【过关训练】1.(2018·合肥高二检测)已知反应A+B====C+D的能量变化如图所示(E1、E2均为正值),下列说法正确的是()世纪金榜导学号A.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量B.该反应吸收的能量为(E1-E2)C.A和B的总能量一定高于C和D的总能量D.该反应只有在加热条件下才能进行【解析】选B。由图象分析反应物能量低于生成物,结合能量守恒分析反应是吸热反应,因此破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量,A错误;ΔH=断键吸收的能量-成键放出的能量=E1-E2,B正确;图象分析可知反应过程中反应物能量低于生成物能量,即A和B的总能量一定低于C和D的总能量,C错误;某些吸热反应不需要加热也可以发生,如氢氧化钡晶体和铵盐发生的吸热反应,D错误。2.(2018·成都高二检测)根据键能数据计算CH4(g)+4F2(g)====CF4(g)+4HF(g)的反应热ΔH为()化学键C—HC—FH—FF—F键能/(kJ·mol-1)414489565155A.-1940kJ·mol-1B.+1940kJ·mol-1C.-485kJ·mol-1D.+485kJ·mol-1【解析】选A。由“ΔH=反应