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新人教化學選擇性必修一《化學反應原理》
第一章 化學反應的熱效應
第一節 反應熱
第1課時 反應熱 焓變
“神舟”火箭發射精彩瞬間
神舟十六號載人飛船北京時間2023年5月30日發射，執行神舟十六號發射任務的長征二號F遙十六運載火箭
【情境引入】
化學反應的特征：有物質變化，還伴隨能量變化
當能量變化以熱能的形式表現時：
化學反應
吸熱反應
放熱反應
③ 酸堿
中和反應
①燃燒
④ 大部分
化合反應
②金屬與水
/酸反應
⑤ 鋁熱
反應
③Ba(OH)2·8H2O
和NH4Cl反應
① C/CO/H2 還原
金屬氧化物
②大多分解反應
在實際應用中，人們如何定量地描述化學反應過程中釋放或吸收的熱量呢
體系(系統)：試管中的溶液及發生的反應等。(包括反應物、生成物、發生的反應)
環境：與體系相互影響的其它部分(如試管、空氣等)
體系
環境
熱量
體系與環境之間存在_______交換或____________交換。
物質
能量(熱量)
【任務一】定量描述化學反應中釋放或者吸收的熱量
【思考與討論1】如何定量描述化學反應中釋放或者吸收的熱量？
（閱讀教材P4）
【新課講解】
一、反應熱
1、反應熱
在等溫條件下，化學反應體系向環境釋放或從環境吸收的熱量，稱為化學反應的熱效應，簡稱反應熱。
體系
環境
熱量
等溫：指化學反應發生后，使反應后體系的溫度恢復到反應前體系的溫度，即反應前后體系的溫度相等。
符號:Q
單位:
kJ·mol－1
保溫杯式量熱計
測定裝置：量熱計
絕熱（保溫）！
防止（或減少）熱量的散失
【思考與討論2】如何測定化學反應中釋放或者吸收的熱量？
測定的關鍵是什么？
【任務二】測定化學反應中釋放或者吸收的熱量
簡易量熱計示意圖
【任務二】測定化學反應中釋放或者吸收的熱量
中和熱
(1)定義：在稀溶液中，強酸與強堿發生中和反應生成1mol 液態水和可溶性鹽時所釋放的熱量。
(2)注意事項：
【知識拓展】
【任務三】 探析化學反應中熱量變化的原因
閱讀書本P6：化學反應為什么產生反應熱？
反應前后體系內能(U)改變
內能是體系內物質的各種能量的總和，受溫度、壓強和物質的聚集狀態等影響。
焓（H ）：是一個與內能有關的物理量。
焓變（ H ）： 等壓條件下的反應熱 單位： kJ/mol 或 kJ mol-1
在恒壓的條件下，化學反應過程中能量變化全部轉化為熱能，則焓變等于反應熱。
宏觀分析
∑H (反應物）＞ ∑H(生成物）
∑H (反應物）＜ ∑H(生成物）
[小結]
（1）吸熱反應：焓增大，△H>0；放熱反應：焓增大，△H<0
(2) H＝ H生成物－ H反應物
【任務三】 探析化學反應中熱量變化的原因
以H2與Cl2反應生成HCl為例
Q吸
=679kJ
Q放
=862kJ
Q吸 < Q放
放熱183kJ
與實驗測得的反應
放出熱量為
184.6kJ/mol 很接近
結論：
（1）化學鍵斷裂和形成時的能量變化是化學反應中能量變化的主要原因
（2）△H=反應物的鍵能總和 — 生成物的鍵能總和
微觀分析
【任務三】 探析化學反應中熱量變化的原因
【新課講解】
2、焓變
生成物的總焓與反應物的總焓之差，符號為 H
規定：
①當反應體系放熱時其焓減小，ΔH為“－”，即ΔH < 0；
②當反應體系吸熱時其焓增大，ΔH為“＋”，即ΔH > 0。
計算反應熱的三種方法：
H＝
E（生成物的總能量）－ E（反應物的總能量）
H＝
反應物的總鍵能－ 生成物的總鍵能
【當堂檢測】
2、請從能量變化的角度判斷下列反應的類型，并計算反應熱。
放熱反應； H ＝ 183 kJ/mol
【當堂檢測】
3、 反應 A+B= C(ΔH<0)分兩步進行: ①A+B→ X(ΔH>0) ②X→C(ΔH<0)。
下列圖中能正確表示總反應過程中能量變化的是
B
【當堂檢測】
3. 拆開 l mol H—H鍵、l mol N－H鍵、l mol N≡N鍵分別需要的能量是 436kJ、391kJ、946kJ，求：
①1mol N2生成NH3的ΔH=
②1/3mol N2生成NH3的ΔH=
-92kJ/mol
-30.6kJ/mol
4、C (石墨，s) = C (金剛石，s) ΔH = +1.9 kJ/mol，石墨、金剛石哪個更穩定？試分析物質穩定性與鍵能的關系。
(1)物質總能量越低，物質越穩定；
(2)鍵能越大，破壞該化學鍵需要的能量越高，該化學鍵越難斷裂，所以物質越穩定。
能量
反應進程
石墨
金剛石
E吸
E放
H > 0，吸熱反應，石墨鍵能大，總能量低，更穩定。
【當堂檢測】
新人教化學選擇性必修一《化學反應原理》
第一章 化學反應的熱效應
第一節 反應熱
第2課時 熱化學方程式
【任務】熱化學方程式
H2 + Cl2 == 2HCl
點燃
H2 (g) + Cl2 (g) 2HCl (g)
H＝ 184.6 kJ/mol
物質變化
能量變化
物質變化
點燃
101kPa
熱化學方程式與化學方程式，二者有什么不同點？
(1) 指明熱量的變化。
(2) 注明反應的溫度和壓強。
(3) 指明物質的聚集狀態。
(4) 化學計量數可為整數或分數。
H2(g)+ O2(g)===H2O(g) △H=－241.8kJ/mol
2
1
2.意義: 表明了化學反應中的 變化和 變化。
物質
能量
如：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
1.概念:表明反應所釋放或吸收的熱量的化學方程式
【任務】熱化學方程式
二、熱化學方程式（P8）
【思考】
（1）正確書寫熱化學方程式應注意哪幾點？
（2）在方程式中 H它表示了什么意義？ H與它的值與什么有關系？
【任務】熱化學方程式
1、依據事實，寫出下列反應的熱化學方程式。
（1）1mol Cu(s)與適量O2(g)反應生成CuO(s)，放出157.3kJ的熱量。
（2）1mol C2H4(g)與適量O2(g)反應生成CO2(g)和H2O(l)，放出1411.0kJ的熱量。
（3）1molC(s)與適量H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g)，吸收131.5kJ的熱量。
【答案】
（1）Cu(s)＋1/2O2(g)＝CuO(s) △H＝－157.3kJ/mol
（2）C2H4(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－1411.0kJ/mol
（3）C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) △H＝＋131.5kJ/mol
【當堂檢測】
2.下列熱化學方程式書寫正確的是(　　)
A．2SO2＋O2 2SO3　ΔH＝－196.6 kJ
B．N2(g)＋2O2(g) = 2NO2(g)　ΔH＝＋67.7 kJ/mol
C．C(s)＋O2(g) = CO2(g)　 ΔH＝＋393.5 kJ/mol
D．H2O(l) = H2(g)＋1/2O2(g)　ΔH＝＋285.8 kJ/mol
500 ℃
V2O5
D
熱化學方程式正誤判斷注意幾點：
①單位 ； ②+或 —號； ③物質的聚集狀態；④熱值的數據與方程式的系數對應
未注明反應物，生成物的聚集狀態以及ΔH單位錯誤
2NO(g)
C與O2反應為放熱反應，ΔH < 0
kJ/mol
【當堂檢測】
新人教化學選擇性必修一《化學反應原理》
第一章 化學反應的熱效應
第一節 反應熱
第3課時 燃燒熱
常規推進劑——四氧化二氮和偏二甲肼組合而成的“二元推進劑”
運載火箭的兩種推進劑
低溫推進劑——液氧和液氫組合而成
寫出上述兩個反應的熱化學方程式
肼(N2H4)是一種高效清潔的火箭燃料。8 g N2H4(g)完全燃燒生成氮氣和氣態水時，放出133.5 kJ熱量。
1 mol液態H2和 mol液態O2反應生成 1mol氣態H2O放出237.5 kJ的熱量。
1
2
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－534 kJ·mol－1
H2(l) + O2(l) === H2O(g)
H＝ 237.5 kJ/mol
1
2
物質燃燒放出的熱量就叫燃燒熱嗎？
反應熱
燃燒熱
【情境引入】
由于反應的情況不同，反應熱可分為燃燒熱、中和熱等，其中以燃燒熱的實際應用最廣泛。
【思考】我們知道物質燃燒都會放出熱量，那么不同物質燃燒放出的熱量一樣嗎？是不是物質燃燒所放出的熱量就叫燃燒熱呢？
【情境引入】
1.概念:101 kPa時，1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱，單位為kJ/mol
碳元素變為CO2(g) 、氫元素變為H2O(l)、
硫 元素變為SO2(g)、氮元素變為N2(g)等 。
例如：25℃，101kPa時，1mol H2完全燃燒生成液態H2O時，放出285.8kJ的熱量，就是H2的燃燒熱。
指定溫度和壓強
限定燃料的物質的量
指定產物
△H<0
【任務一】燃燒熱
三、燃燒熱
答：① 燃燒放出的熱量與物質的多少有關，燃燒的物質越多，放出的熱量就
越多，而燃燒熱規定是1 mol的純物質；
② 研究燃燒放出的熱量并未限定燃燒產物的形態，而研究燃燒熱必須是
生成穩定的氧化物。
【思考1】燃燒放出的熱量與燃燒熱有什么不同？
【思考2】可燃物的物質的量發生變化，其燃燒熱變嗎？
答：不變。燃燒熱指1 mol可燃物燃燒放出的熱量，與可燃物的物質的量無關。
【任務一】燃燒熱
注意：燃燒熱與物質的多少無關，只與物質的種類有關
【學以致用】
1、25℃，101 kPa，1 mol CH4 完全燃燒，放出 890.31 kJ 的熱量，這就是 CH4 的燃燒熱。用熱化學方程式表示如下：
ΔH= 1366.8 kJ/mol
2、25℃，101 kPa，1 mol CH3CH2OH 完全燃燒，放出 1366.8 kJ 的熱量，這就是 CH3CH2OH 的燃燒熱。用熱化學方程式表示如下：
ΔH= 890.3 kJ/mol
（1）反應條件∶25 ℃和101 kPa（書中給出的燃燒熱數值均為此條件下測得）。
（2）物質的燃燒熱要求的是純物質。
（3）文字敘述燃燒熱時用正值或ΔH表示，
例如，CH4的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1或 ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
常見物質燃燒熱
課本P120
辛烷 C8H18 5518
課本P10
3. 表示燃燒的熱化學方程式和表示燃燒熱的熱化學方程式區別
區別在于表示燃燒熱的熱化學方程式必須是1mol純物質完全燃燒反應
如:C8H18燃燒的熱化學方程式為：
2C8H18（I）+25O2（g）=16CO2（g）+ 18H2O（I） ΔH=-11 036 kJ·mol-1，
表示其燃燒熱的熱化學方程式為：
C8H18（I）+ O2（g）=8CO2（g）+ 9H2O（I） ΔH=-5 518 kJ·mol-1。
【任務一】燃燒熱
【思考】燃燒熱和中和熱都是反應熱的一種，他們之間有什么區別與聯系 ？
燃燒熱 中和熱
定義
ΔH 標準
表述 方法
在101 kPa 時，1 mol純物質完全燃燒生成指定產物時所放出的熱量。
在稀溶液中，酸和堿發生中和反應生成1mol H2O時放出的熱量。
放熱反應，ΔH<0，單位 kJ/mol
1 mol可燃物
1 mol產物水
燃燒熱為a kJ·mol-1或
ΔH＝-a kJ·mol-1
中和熱為57.3 kJ·mol-1或
ΔH＝-57.3 kJ·mol-1
注意：寫燃燒熱的熱化學方程式時，可燃物前面的系數為1；寫中和熱的熱化學方程式時，產物水前面的系數為1 。
【知識概括】
【例】 在101 kPa時，1 mol CH4 完全燃燒生成CO2和液態H2O，放出890.3 kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？1000 L CH4(標況)燃燒后所產生的熱量為多少？
解析：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)；ΔH =－890.3 kJ/mol
即CH4的燃燒熱為890.3 kJ/mol。
1000 L CH4(標況)的物質的量為：n(CH4)=44.6 mol,
44.6 mol CH4 完全燃燒放出的熱量為：44.6 mol×890.3 kJ/mol=3.97×104 kJ
Q放=
[歸納]一定量可燃物完全燃燒時放出的熱量
n(可燃物)×|ΔH|
【任務二】燃燒熱的相關計算
1、已知下列兩個熱化學方程式：
2H2(g)+O2(g) =2H2O(l) △H＝-571.6 kJ mol-1
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4 H2O(l) △H＝-2 220 kJ mol-1
（1）H2的燃燒熱為______________，C3H8的燃燒熱為_____________
（2）2 g H2和2 mol C3H8組成的混合氣體完全燃燒放出的熱量為____________
（3）現有H2和C3H8的混合氣體5 mol，完全燃燒時放出熱量3847 kJ，則混合氣體中H2和C3H8的體積比為____________
285.8 kJ mol-1
2 220 kJ mol-1
4725.8 kJ
3：1
【當堂檢測】
【提示】可從物質的燃燒熱、燃料的儲量、開采、運輸、價格、對生態環境的影響等方面綜合考慮。
學習燃燒熱的意義：通過對燃燒熱的學習，可幫助我們更充分地利用能源。
燃料 △H(kJ/mol)
①S(s) -296
②H2(g) -285.8
③CH4(g) -890.3
④C2H5OH(l) -1366.8
①燃燒產物大氣污染，一般不作燃料
②不易制備、運輸，但無污染且燃燒熱較大，是未來新能源
③西氣東輸工程，家庭常用燃料
④可再生能源，液體易運輸，且燃燒熱較大，逐漸被應用于乙醇汽油中
問題：你會選擇哪種家用燃料，選擇的依據是什么？
【任務三】家用燃料和火箭推進劑燃料的選擇
液體火箭推進劑的發展（P11）
液氧汽油
肼類燃料
（肼、偏二甲肼）
液氧煤油
液氫液氧
第一枚液體火箭發動機的推進劑
中國第一顆人造衛星“東方紅一號”采用偏二甲肼推進劑
“長征七號”運載火箭采用液氧煤油推進劑
“長征五號”運載火箭采用液氫液氧推進劑
【任務三】家用燃料和火箭推進劑燃料的選擇
長征火箭的第三級使用的推進劑是:
火箭發射的一級燃料是:
N2H4(肼)和NO2
液氫、液氧
火箭推進劑的發展主要著眼于能量高、排煙少、污染輕三個方面。
【任務三】家用燃料和火箭推進劑燃料的選擇
請你設想！
假如你是火箭設計師，應從哪些方面研究火箭推進劑？
從環保角度考慮
從成本角度考慮
發生燃燒反應，釋放熱能
單位質量產生熱量： ≈ 13.2 kJ/g
237.5 kJ
2 g＋16 g
H2(l) + 1/2O2(l) = H2O(g) H＝ 237.5 kJ/mol
CO(g) + 1/2O2(g)=CO2 (g) H＝ 283 kJ/mol
單位質量產生熱量： ≈ 6.4 kJ/g
283 kJ
28 g＋16 g
火箭荷載的絕大部分質量來自于推進劑，產生同樣推力所需要的推進劑質量越小，火箭的荷載就越低。計算每克液氫-液氧推進劑恰好完全反應釋放的熱量。
【思考與交流】長征五號火箭推進劑為什么選擇液氫而不用CO呢？
【任務三】家用燃料和火箭推進劑燃料的選擇

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