1、 第一节第一节 化学反应与能量的变化化学反应与能量的变化 第第 1 课时课时 焓变焓变 反应热反应热 核心素养发展目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观的角度理解化学反应中能量 变化的本质，正确认识和判断放热反应和吸热反应。2.变化观念与平衡思想：能辨识化学反 应中的能量转化形式，形成能量可以相互转化的观念，正确理解反应热和焓变的概念。 一、焓变 反应热 1化学反应过程中能量变化的原因 (1)化学反应的两大基本特征 (2)化学反应中的能量变化 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 436 kJ。 1 m
2、ol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是 243 kJ。 2 mol HCl 分子中的化学键形成释放的能量是 862 kJ。 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)的反应放出的热量为 183 kJ。 2焓变和反应热的概念 (1)焓变 焓(H)是与物质内能有关的物理量。焓变是变化前后物质的焓值差，化学反应的焓变，为生成 物的总焓值与反应物的总焓值之差， 即HH(生成物)H(反应物)， 单位： kJ mol 1或kJ/mol。 (2)反应热 化学反应热的简称，是一定条件下化学反应释放或吸收的热量。恒压条件下进行的化学反应 的焓变等于反应热，因此常用 H 表示反应热。 (1)焓变(H)的计算方法
3、HH总(生成物)H总(反应物) HE总(生成物)E总(反应物) HE总(断键)E总(成键) (2)特别提示 焓、焓变、反应热代表的意义不同。 焓只有正值，而焓变有正值、负值之分。 任何化学反应都有反应热。 例 1 化学反应 A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示。下列有关叙述正确的是( ) A每生成 2 mol AB(g)吸收 b kJ 热量 B反应热 H(ab) kJ mol 1 C该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D断裂 1 mol AA 键和 1 mol BB 键，放出 a kJ 能量 答案 B 解析 根据图像可知， 反应物的总能量低于生成物的总能量， 该反应是吸热
4、反应， 每生成2 mol AB(g)吸收(ab) kJ 热量，A、C 项错误；根据反应热等于生成物总能量与反应物总能量的差 值可知，该反应热 H(ab) kJ mol 1，B 项正确；化学键断裂吸收能量，D 项错误。 例 2 SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在 SF 键。已知：1 mol S(s)转化为气 态硫原子吸收能量 280 kJ，断裂 1 mol FF、SF 键需吸收的能量分别为 160 kJ、330 kJ。 则反应 S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热 H 为( ) A1 780 kJ mol 1 B1 220 kJ mol 1 C450 kJ mol 1 D430
5、kJ mol 1 答案 B 解析 利用 H反应物的键能之和生成物的键能之和进行计算。H280 kJ mol 1 3160 kJ mol 16330 kJ mol11 220 kJ mol1。 相关链接 (1)反应热和焓变的比较 类别 项目 反应热 焓变 不同点 概念 化学反应释放或吸收的 热量 化学反应中生成物的总焓与 反应物的总焓之差 相同点 “”“”的意义 “”表示反应吸热，“”表示反应放热 数据来源 可以通过实验直接测得，也可以利用已知数据通过计算 求得 联系 等值关系：恒压条件下反应的反应热等于焓变； 等价关系：符号是 H，单位是 kJ mol 1 (2)化学反应中存在能量变化的原因
6、在化学反应中，反应物的分子需吸收足够的能量，变成活化分子，反应物分子所吸收的能量 称作活化能，如图所示。图中 E1为反应的活化能。活化分子在发生化学反应过程中释放出能 量 E2，其中 E2E1，该反应放出的热量(能量)为 E2E1。 (3)从能量角度理解化学反应中存在能量变化的原因 提示：反应物总能量与生成物总能量不相等；断开旧化学键吸收的总能量和形成新化学键 释放的总能量不相等；反应的活化能(E1)与活化分子变成生成物分子放出的能量(E2)不相等。 二、放热反应和吸热反应 1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
7、较 E(反应物)E(生成物) E(反应物)E(生成物) 图示 微观角度 Q(吸)Q(放) Q(吸)Q(放) 表示方法 H0 H0 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。 2放热反应和吸热反应的判断 (1)H 为“”或 H0 是放热反应，H 为“”或 H0 是吸热反应。 (2)若生成物的总能量大于反应物的总能量，则为吸热反应。 (3)由稳定的物质生成不稳定的物质的反应为吸热反应。 (4)加热引发的反应，停止加热后反应能继续进行的，则为放热反应，停止加热后反应随之停 止，则为吸热反应。 3常见的吸热
8、反应与放热反应 (1)常见的吸热反应：大多数的分解反应，碳和二氧化碳、碳和水的反应，Ba(OH)2 8H2O 与 铵盐的反应等。 (2)常见的放热反应：中和反应、金属与酸(或水)的反应、燃烧反应及缓慢氧化、化合反应(大 多数)、铝热反应等。 (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，与反应条件并无必然的关 系。 例 3 下列说法正确的是( ) A吸热反应使环境的温度升高 B当反应放热时 H0，反应吸热时 H0 C化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总
9、能量时，反应放热，H 为“” D需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 答案 C 解析 吸热反应一般使周围环境的温度降低， A 项错误； 放热反应的 H0， 吸热反应的 H 0，B 项错误；铝热反应是放热反应，但需要在加热(高温)条件下才能进行，D 项错误。 例 4 (2018 哈尔滨六中月考)CO(g)与 H2O(g)反应的能量变化如图所示，下列有关两者反应 的说法正确的是( ) A该反应为吸热反应 B1 mol CO(g)和 1 mol H2O(g)具有的总能量大于 1 mol CO2(g)和 1 mol H2(g)具有的总能量 C该反应不需要加热就能进行 D1 mol CO2(g)和 1
10、mol H2(g)反应生成 1 mol CO(g)和 1 mol H2O(g)要放出 41 kJ 热量 答案 B 解析 由能量变化示意图可知，生成物的总能量比反应物的总能量低，该反应为放热反应， 但并不是不需要加热； 当 1 mol CO2(g)和 1 mol H2(g)反应生成 1 mol CO(g)和 1 mol H2O(g)时， 要吸收 41 kJ 热量。 核心素养 通过本题可更加深入认识化学变化的本质是有新物质生成的同时伴随着能量的变化，较好地 体现了化学“变化观念与平衡思想”的核心素养。 相关链接 (1)从物质内能角度分析，若化学反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物转化为
11、生成物时放出热量，则为放热反应，规定放热反应的 H 为“”；反之，则为吸热反应， 规定吸热反应的 H 为“”。 化学变化过程中的能量变化如下图所示： (2)暖手宝是运用物理及化学原理研制的自动取暖保健用品。该产品以其自动生热、实用等新 颖独特的优势，深受欢迎。在放热反应中，反应物和生成物的能量相对大小是怎样的关系？ 提示 放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量。 (3)“其貌不扬”的石墨在一定条件下可以转化成美丽的钻石金刚石，该过程吸收热量。 试分析等质量的石墨和金刚石，谁的能量高？谁更稳定？ 提示 金刚石的能量高，石墨更稳定。 1(2018 湖南长郡中学检测)下列说法不正确的是( ) A
12、恒压条件下的焓变在数值上等于变化过程中的热效应 B焓变的符号是 H C焓变的单位通常是 kJ mol 1 D硝酸铵溶于水是吸热反应 答案 D 解析 硝酸铵溶于水不是化学反应，该过程吸热。 2下列变化过程中 H0 的是( ) A蜡烛燃烧 B煅烧石灰石 C硝酸铵的溶解 D高温下木炭还原二氧化碳 答案 A 解析 H0，是放热反应。A 项，燃烧反应都是放热反应，蜡烛燃烧属于放热反应，正确； B 项，煅烧石灰石是 CaCO3发生分解反应，一般分解反应属于吸热反应，错误；C 项，硝酸 铵溶于水是吸热过程，错误；D 项，木炭还原 CO2属于吸热反应，错误。 3化学反应过程中的能量变化如图所示，以下说法中正确
13、的是( ) A图甲表示的是吸热反应 B图乙表示的是放热反应 C图甲中 H0 D图乙中 H0 答案 D 解析 由图像分析可知图甲中，E反应物E生成物，反应放热，H0；图乙中，E反应物E生成物， 反应吸热，H0。 4 键能是气态基态原子形成1 mol化学键(或其逆过程)时释放(或吸收)的最低能量。 已知HH 键、NN 键、NH 键键能如下表所示： 化学键 HH NN NH 键能/kJ mol 1 436 946 391 则反应 N2(g)3H2(g)=2NH3(g)的 H 。 答案 92 kJ mol 1 解析 H反应物断键吸收的总能量生成物成键释放的总能量946 kJ mol 13 436 kJ
14、 mol 16391 kJ mol1(2 254 kJ mol12 346 kJ mol1)92 kJ mol1。 题组一 焓变和反应热概念的理解 1下列说法中正确的是( ) A化学反应中的能量变化都表现为热量变化 B焓变是指 1 mol 物质参加反应时的能量变化 C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 答案 C 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；在一个确 定的化学反应关系中，反应物的总焓不一定高于生成物的总焓，但总是不同；焓变是指在一 定条件下化学反应的反应热，不仅
15、是指 1 mol 物质参加反应时的能量变化。 2下列关于 H 的说法正确的是( ) A反应过程中，消耗的反应物越多，H 越大 BH0 时反应放热，H0 时反应吸热 CH 越大，说明反应放出的热量越多 D能量变化如图所示的化学反应为放热反应，H 为“” 答案 D 解析 A 项，H 与化学方程式中的化学计量数有关，与反应物的用量无关，错误；B 项，H 0 时反应吸热，H0 时反应放热，错误；C 项，反应热有正、负，反应放出的热量越多， H 越小，反应吸收的热量越多，H 越大，错误；D 项，由于反应物的总焓大于生成物的总 焓，故由反应物转化为生成物时，该反应为放热反应，H 为“”，正确。 题组二 放
16、热反应和吸热反应 3(2018 济南一中月考)下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是( ) A放热反应的发生无须任何条件 B化学键的断裂和形成与反应放热和吸热无关 C化学反应过程都伴随着能量的变化 D硫酸与氢氧化钠的反应是吸热反应 答案 C 解析 放热反应的发生可能需要条件，如加热等，A 项错误；化学键的断裂和形成与反应放 热和吸热有关，B 项错误；化学反应过程都伴随着能量的变化，C 项正确；H2SO4与 NaOH 的反应是放热反应，D 项错误。 4(2018 临沂高二检测)已知反应 XY=MN 为放热反应，对该反应的下列说法中正确 的是( ) AX 的能量一定高于 M BY 的能量一定高于
17、 N CX 和 Y 的总能量一定高于 M 和 N 的总能量 D因该反应为放热反应，故不必加热就可发生 答案 C 解析 放热反应指反应物的总能量高于生成物的总能量，所以 X 和 Y 的总能量高于 M 和 N 的总能量，C 项正确；A 项，X 的能量不一定高于 M 的能量，错误；B 项，Y 的能量不一定 高于 N 的能量，错误；D 项，放热反应有些也需要加热，错误。 5下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( ) A铝片与稀盐酸反应 BBa(OH)2 8H2O 与 NH4Cl 反应 C灼热的炭与二氧化碳反应 D甲烷在氧气中的燃烧反应 答案 C 解析 Al 与盐酸反应是放热反应，A 项错误；
18、B 中反应是吸热反应，但不是氧化还原反应， B 项错误；灼热的 C 和 CO2反应是氧化还原反应，同时又是吸热反应，C 项正确；甲烷的燃 烧是放热反应，D 项错误。 6下列说法正确的是( ) A浓硫酸溶于水放出大量的热，是放热反应 B碳酸钙受热分解的反应中生成物总能量高于反应物总能量 C反应 C(石墨)C(金刚石)的 H0，则金刚石比石墨稳定 D气态水比液态水稳定 答案 B 解析 浓硫酸溶于水是物理变化，未发生化学反应，是放热过程，A 项错误；碳酸钙受热分 解在高温条件下进行，反应物吸收能量转化为生成物，因此生成物的总能量高于反应物的总 能量，B 项正确；金刚石和石墨互为同素异形体，其中能量越
19、低的物质越稳定，即石墨比金 刚石稳定，C 项错误；液态水转化为气态水时要吸收能量，能量低的液态水稳定，D 项错误。 7一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的 原子。 下列关于此反应说法错误的是( ) A一定属于吸热反应 B一定属于可逆反应 C一定属于氧化还原反应 D一定属于分解反应 答案 A 解析 根据示意图可知该反应反应物是一种，生成物是两种。A 项，该物质属于分解反应， 一般的分解反应是吸热反应， 但也有的分解反应如 2H2O2=2H2OO2的反应是放热反应， 错误；B 项，根据图示可知有一部分反应物未参加反应，所以该反应是可逆反应，正确；C 项，该反应
20、中有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，正确；D 项，反应物是一种，生成 物是两种，因此属于分解反应，正确。 题组三 化学反应中能量变化图像的识别 8已知某化学反应 X(g)2Y(g)=2Z(g)，反应中的能量变化如图所示，下列有关该反应的 说法正确的是( ) A该反应是放热反应 B反应物的总键能大于生成物的总键能 CY 的能量高于 Z 的能量 D该反应的反应热 H0 答案 A 解析 该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，故该反应是放热反应，其焓变小于 0， A 项正确、D 项错误；放热反应中反应物的总键能小于生成物的总键能，B 项错误；反应物 的总能量高于生成物的总能量，C 项错误。 9
21、参照反应 Br H2 HBrH 的能量对反应过程的示意图，判断下列叙述中正确的是 ( ) A正反应为吸热反应 B正反应为放热反应 C反应物的总能量高于生成物的总能量 D断裂反应物中化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量 答案 A 解析 反应中，反应物的总能量低于生成物的总能量，为吸热反应，A 项正确，B、C 项错 误；D 项，反应为吸热反应，断裂化学键吸收的能量大于形成化学键放出的能量，错误。 10反应 AB C(H0)分两步进行：AB X(H0)，X C(H0)。下列 示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( ) 答案 D 解析 由 AB X 为吸热反应，可知 X 的能量高于
22、 AB 的能量，可排除 A 项和 C 项； 由总反应 AB C 为放热反应，可知 C 的能量小于 AB 的能量，故 B 项错误、D 项正 确。 题组四 反应热与化学键的关系 11(2018 黑龙江哈三中验收考试)氢气和氟气混合在黑暗处即可发生爆炸而释放出大量的热 量。在反应过程中，断裂 1 mol H2中的化学键消耗的能量为 Q1 kJ，断裂 1 mol F2中的化学键 消耗的能量为 Q2 kJ，形成 1 mol HF 中的化学键释放的能量为 Q3 kJ。下列关系式中正确的是 ( ) AQ1Q22Q3 BQ1Q22Q3 CQ1Q2Q3 DQ1Q2Q3 答案 A 解析 该反应放热，根据公式 H反
23、应物的总键能生成物的总键能，且 H0，可知(Q1 Q2)2Q30，A 项正确。 12根据下图所示的 N2(g)和 O2(g)反应生成 NO(g)过程中能量变化情况，判断下列说法错误 的是( ) A直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量 B2 mol 气态氧原子结合生成 O2(g)时，能放出 498 kJ 能量 C断裂 1 mol NO 分子中的化学键，需要吸收 632 kJ 能量 D1 mol N2和 1 mol O2的反应热 H180 kJ mol 1 答案 D 解析 A 项，直观看，该反应中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，正确； B 项，互逆过程的热量变
24、化，H 数值相等，正、负相反，故 B、C 正确；D 项，H(946 4982632) kJ mol 1180 kJ mol1，错误。 13工业合成氨的反应为 N2(g)3H2(g)2NH3(g)，已知下列化学键的键能(拆开或形成 1 mol 化学键所吸收或放出的热量)： 化学键 键能/kJ mol 1 HH 436 NH 391 NN 946 下列说法正确的是( ) A该反应为吸热反应 B该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 C反应热 H92 kJ mol 1 D生成 1 mol NH3放出 92 kJ 热量 答案 B 解析 反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)过程中，共断裂 1 m
25、ol NN 键和 3 mol HH 键，形 成 6 mol NH 键，则断键共吸热为 946 kJ mol 11 mol436 kJ mol13 mol2 254 kJ， 形成 NH 键共放热为 391 kJ mol 16 mol2 346 kJ，由于放出热量吸收热量，故反应放 热，放热反应的反应物的总能量高于生成物的总能量，A 项错误、B 项正确；1 mol N2完全 反应生成 NH3的反应热为 H(2 3462 254) kJ mol 192 kJ mol1， C 项错误； 生成 1 mol NH3时放出的热量为 E92 kJ mol 11 2 mol46 kJ，D 项错误。 14在一定条
26、件下，A 和 B 反应可生成 C 和 D，其能量变化如下： AB反应物总能量E1 发生反应AB=CD CD生成物总能量E2 (1)下列有关反应 AB=CD 的说法正确的是 。 A反应前后原子的种类和数目一定不变 B该反应若有能量变化，则一定是氧化还原反应 C该反应若为放热反应，则不需加热反应就一定能自发进行 D反应物的总质量与生成物的总质量一定相等，且遵循能量守恒 (2)若 E1E2，则该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应，该反应的反应热 为 。 答案 (1)AD (2)吸热 H(E2E1) kJ mol 1 解析 (1)每个化学反应都遵循质量守恒和能量守恒，原子数目和种类不会改变，A、D
27、项正 确；任何化学反应都伴随着能量变化，不一定为氧化还原反应，B 项错误；某一反应是放热 反应还是吸热反应，与反应条件无关，加热是为了使旧化学键断裂，引发化学反应，C 项错 误。(2)若 E1E2，反应吸收能量，H(E2E1) kJ mol 10；相反若 E 1E2，反应放出能 量，H(E2E1) kJ mol 10。 15.已知氮化硅陶瓷材料可由石英固体与焦炭颗粒在高温的氮气流中通过如下反应制得：SiO2 CN2 高温 Si3N4CO(未配平)。该反应过程中的能量变化如图所示。 回答以下问题： (1)该反应中的氧化剂是 ，其还原产物是 。 (2)该反应是 (填“吸热反应”或“放热反应”)，H
28、 (填“”“” 或“”)0。 (3)该反应过程中，断裂旧键吸收的热量 (填“”“”或“”)形成新键释放的 热量。 答案 (1)N2 Si3N4 (2)放热反应 (3) 解析 (1)SiO2CN2 高温 Si3N4CO(未配平)，反应中碳元素的化合价由 0 升高到2，氮 元素的化合价由 0 降低到3， 故反应中的氧化剂是 N2， 还原产物为 Si3N4。 (2)该反应过程中， 反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，H0。(3)由(2)中分析可知， 该反应为放热反应，故断裂旧键吸收的热量小于形成新键放出的热量。 16.某化学兴趣小组的同学进行了如图所示的实验，来探究复分解反应的热效
29、应。在一个小烧 杯中加入 20 g Ba(OH)2 8H2O 粉末，将小烧杯放在事先已滴有 45 滴水的玻璃片上。然后向 小烧杯中加入 10 g NH4Cl 晶体，并用玻璃棒迅速搅拌(如图所示，其中玻璃片与烧杯底部之 间有一层水)。稍后手拿起烧杯时发现玻璃片与烧杯黏结在一起。 (1)实验中玻璃棒的作用是 ， 所发生反应的化学方程式是 。 (2)若用手触摸烧杯外壁，将会有 的感觉，说明该反应为 反应，反应热 H (填“”“”或“”)0。 (3)由该实验能否得出复分解反应就是吸热反应或就是放热反应的结论？ (填“能” 或“不能”)，原因是 。 答案 (1)使混合物充分接触并发生反应 Ba(OH)2 8H2O2NH4Cl=BaCl22NH3 10H2O (2)冰凉 吸热 (3)不能 只进行了一个复分解反应的实验，不能科学地得出结论 解析 由实验现象可知，该反应是一个吸收热量的反应，反应中体系温度下降，手触摸烧杯 外壁时会有冰凉感，故该反应为吸热反应，反应热 H0；因为只研究了一个复分解反应的 热效应，故无法确定复分解反应的热效应类型。
