第一章 化学反应与能量

第一节

生成物

反应物 E2

E1

反应热

活化分子 : 能够发生有效碰撞的分子活化能 : 活化分子所多出的那部分能量

E1: 反应的活化能 ; E2: 活化分子变成生成物分子放出的能量

E1- E2: 反应热

我们知道：一个化学反应过程中，除了生成新物质外，还有

能量变化热能

电能光能

思考 1 、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应？

2 、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应？

思考

燃料的燃烧 , 中和反应 , 金属与酸、碱 ,

大多数化合反应

大多数分解反应 , C+CO2 , H2+CuO, C+H2O , Ba(OH)2.8H2O+NH4Cl ,CaCO3 高温分解

为什么有的反应会放出热量有的需要吸收热量呢？

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，决定于 。 反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。

问题探究一

生成物

反应物

能量

图 1

吸收热量

放出热量

反应过程中能量变化曲线图：

生成物图 2

反应物能量

反应物的能量之和

E 反

生成物的能量之和

E 生

（ 1）若 E 反 > E 生，（ 2）若 E 反 < E生，

放出能量吸收能量

放热反应吸热反应

规 律

问题探究二化学反应的本质是什么？

化学键的断裂和形成

旧键断裂需要 能量，新键形成会 能量。放 出

吸 收

化学反应中能量变化的原因

旧键断裂 — 吸收能量新键形成 — 放出能量

==

679kJ/mol

862 kJ/mol

679kJ/mol － 862kJ/mol = － 183kJ/mol反应物的键能总和 生成物的键能总和

所以：一个化学反应是放热还是吸热取决于

取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小

一、反应热 焓变

反应热：化学反应过程中所释放或吸收的热量

符号： ΔH ，单位： kJ/mol 或 kJ•mol-1

焓：是与内能有关的物理量 符号： H

焓变：生成物与反应物的焓值差 符号：△ H

恒压条件下，化学反应的反应热等于焓变

放热反应：

吸热反应：ΔH＜ 0 或 ΔH 为“ ”－

ΔH＞ 0 或 ΔH 为“ ”＋

放热

反应物

生成物

能量

反应过程

△H＜0 吸热

反应物

生成物能量

反应过程

△H＞0

4 、规定：

H2+Cl2=2HCl

ΔH ＝反应物总键能－生成物总键能5 反应热与键能的关系（微观）

ΔH ＝ [436kJ/mol ＋ 243kJ/mol] － 431kJ/mol×2 ＝－ 183kJ/mol

6 、反应热与物质能量的关系（宏观）

ΔH = ∑ E 生成物 ∑ E 反应物–

∆H＝ E （生成物的总能量）－ E （反应物的总能量）

∆H＝E （反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量）－

E （生成物分子化学键形成时所释放的总能量）

1. 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 C B. B 的能量一定高于 D C. 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

C

2. 在反应 H2 （ g ） + Cl2 （ g ） ＝ 2HCl（ g ）中，已知 H － H 键能为 436kJ ， Cl － Cl键能为 247kJ ， H － Cl 键能为 431kJ ，判断该反应是（ ） A. 吸热反应 B. 放热反应 C. 吸收 179kJ 热量 D. 放出 179kJ 热量

BD

练习

2. 已知： H + H ═ H2 ； △H = － 436KJ/mol ，则下列叙述正确的是（ ） A. 2 个 H 原子的能量高于 H2 的能量 B. H 原子的能量低于 H2 的能量 C. H 原子比 H2 分子稳定 D. H2 分子比 H 原子稳定

A D

3. 已知键能 : N≡N: 946KJ/mol, H-H :436KJ/mol, H-N :391KJ/mol N2 （ g) + 3H2(g) 2NH3(g),

从理论上计算△ H 为（ ）A ． +1800KJ/mol B. + 92KJ/mol C. – 92KJ/mol D. – 46KJ/mol

C

4．下列过程中，需要吸收能量的是（ ） A ． H+H=H2 B ． H+Cl=HCl C ． I2→I+I D ． S+O2=SO2

C

能够表示化学反应热效应的化学方程式 ( 阅读 P3-4)

三、热化学方程式

能表示参加反应物质的量和反应热的 关系的化学方程式。

1 、定义：

2 、含义：热化学方程式不仅表示物质变化 , 还表示了能量变化 .

H2(g) + I2 (g) ==== 2HI(g)200℃

101kPaΔH = － 14.9 kJ/mol

问题探究三

2H2（ g)+O2(g)=2H2O(l)；△ H=－ 571.6 KJ/mol

2

1 H2（ g)+ O2(g)=H2O(l) ；△ H= － 285.8 KJ/mol

请观察下列表示氢气在氧气中燃烧生成水的反应热效应的化学方程式，分析其在书写上与化学方程式有何不同。

• 1. 热化学方程式包含物质变化和能量变化两个部分. 普通化学方程式只包含物质变化一个部分。

• 2 、热化学方程式需注明反应时的温度和压强。对于 25℃ 101kPa 时进行的反应可不注明。

•普通化学方程式不需注明温度和压强。• 3 、热化学方程式需注明各物质的状态。•普通化学方程式不需注明物质的状态。• 4 、热化学方程式中化学计量数可为整数或分数。•普通化学方程式中化学计量数宏观上表示各物质的物质的量，微观上表示原子分子数目，只能为整数，不能为分数。

问题探究三

在热化学方程式中，物质前的计量数为什么可以用分数或小数表示呢？它们表示的含义是什么 ?

热化学方程式的意义：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=－ 571.6 kJ/mol

据此，你能得到什么结论？2

1 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H= － 285.8 kJ/mol

（ 1）反应热与物质前的计量数有关

（ 2）同一化学反应，热化学方程式中同一物质的化学计量数和△ H成正比

问题探究四 在热化学方程式中，物质的后面为什么要标明该物质的聚集状态呢？2H2 （ g)+O2(g)=2H2O(l) △H=－ 571.6 kJ/mol

2H2（ g)+O2(g)=2H2O(g) △H=－ 483.6 kJ/mol

据此，你能得到什么结论？反应热与反应物及生物物的状态有关

反应热还与温度、压强有关

热化学方程式的书写步骤：

1、写出化学反应方程式

2、注明反应物和生成物的状态

3、标明反应热△ H(注意单位和+、 -）

4、注明反应的温度和压强（不注明指常温常压）

5、检查

例 1 ：当 1mol 气态 H2 与 1mol 气态 Cl2 反应生成 2 mol 气态 HCl ，放出 184.6 kJ 的热量，请写出该反应的热化学方程式。

H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ∆H = － 184.6 kJ/mol2H2(g) + 2Cl2(g) = 4HCl(g) ∆H = － 369.2 kJ/mol

H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) ∆H = － 92.3 kJ/mol12

12

例 2 ： 1mol N2(g) 与适量 O2(g) 反应生成 NO2

(g) ，需吸收 68kJ 的热量；写出热化学方程式。N2(g) + 2O2(g) = 2NO2 (g) ∆H = + 68 kJ/mol

例 3 、沼气的主要成分是甲烷。 0.5 mol CH4 完全燃烧生成 CO2 和 H2O 时，放出 445 kJ 的热量。则下列热化学方程式中正确的是（ ）A、 2CH4( g ) ＋ 4O2( g ) ＝ 2CO2( g ) ＋ 4H2O (

l )

ΔH = + 890 kJ/mol B、 CH4 ＋ 2O2 ＝ CO2 ＋ H2O ΔH = – 890 kJ/m

ol

C、 CH4 ( g ) ＋ 2 O2 ( g ) ＝ CO2 ( g ) ＋ 2 H2O ( l )

ΔH = – 890 kJ/mol D 、 1/2CH4 ( g ) ＋ O2 ( g ) ＝ 1/2CO2 ( g ) ＋ H2O

( l )

ΔH = – 890 kJ/mol

C

ΔH = – 445 kJ/mol

A

例 4、已知在 1×105Pa， 298K条件下 2mol氢气燃烧生成水蒸气放出 484kJ热量，下列热化学方程式正确的是 ( )

A. H2O（ g）＝ H2（ g）＋ 1/2O2（ g）； ΔH＝＋242kJ·mol － 1

B. 2H2（ g）＋ O2（ g）＝ 2H2O（ l）； ΔH＝－ 484kJ·mol－ 1

C. H2（ g）＋ 1/2O2（ g）＝ H2O（ g）； ΔH＝＋242kJ·mol － 1

D. 2H2（ g）＋ O2（ g）＝ 2H2O（ g）； ΔH＝＋ 484kJ·mol－ 1

A. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=△ － 4b kJ/mo

l

B. C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) H=+2b kJ/mol△

C. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=△ － 2b kJ/mo

l

D. 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) H=+b kJ/mol△

（ 05 全国卷 I 题 ）．已知充分燃烧 a g 乙炔气体时生成 1mol 二氧化碳气体和液态水，并放出热量 bkJ ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是A

课堂练习

2 、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，已知破坏 1 mol H － H 键消耗的能量为 Q1kJ ，破坏 1 mol O = O 键消耗的能量为 Q2kJ ，形成 1 mol H － O 键释放的能量为 Q3kJ 。下列关系式中正确的是（ ） A 2Q1 + Q2 >4Q3 B.2Q1 + Q2 < 4Q3

C. Q1 + Q2 < Q3 D.Q1 + Q2 = Q3

B

课堂练习

(2003· 江苏 ) 已知在 25℃、 101kPa 下， 1gC8

H18( 辛烷 ) 燃烧生成二氧化碳和液态水时放出 4

8.40kJ 热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是 ( ) A 、 C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) +9H2O(g)

△H= - 48.40kJ·mol -1

B 、 C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g) +9H2O(l)

△H= - 5518kJ·mol -1

C 、 C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) + 9H2O(l)

△H= + 5518kJ·mol -1

D 、 C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2 (g)+ 9H2O(l)

△H= - 48.40kJ·mol -1

B