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選 擇 性 必 修 一
學(xué)
化
J
S
第一單元 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
1 化學(xué)反應(yīng)的焓變
請(qǐng)舉例說(shuō)明放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，如何表示化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱？
溫故知新
放熱反應(yīng):
（1）所有燃燒反應(yīng)；
（2）酸堿中和反應(yīng)；
（3）金屬與酸生成氣體的反應(yīng)；
（4）大多數(shù)的化合反應(yīng)。
另：硫酸溶解等過(guò)程也有放熱現(xiàn)象
常見(jiàn)的放熱、吸熱反應(yīng)：
吸熱反應(yīng)：
（1）大多數(shù)分解反應(yīng)。
（2）C+CO2 2CO
（3）C+H2O(g) CO+H2
（4） 氫氧化鋇(或氫氧化鈣)與氯化銨的反應(yīng)。
另: 硝酸銨溶解等過(guò)程也有吸熱現(xiàn)象
高溫
====
高溫
====
思考：是否吸熱反應(yīng)一定需要加熱，而放熱反應(yīng)一定不需要加熱呢？
需加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，要持續(xù)加熱的反應(yīng)才是吸熱反應(yīng)。很多放熱反應(yīng)都需要加熱才能進(jìn)行。
1.反應(yīng)熱
在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時(shí)，吸收或釋放的熱稱(chēng)為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，也稱(chēng)反應(yīng)熱。
2.焓變
在化工生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，化學(xué)反應(yīng)通常是在敞口容器中進(jìn)行的，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)相等，即反應(yīng)是在恒壓條件下進(jìn)行的。在恒壓的條件下，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或釋放的熱即為反應(yīng)的焓變。
符號(hào)：△H
單位：kJ·mol-1
嚴(yán)格地講，焓變是指在恒壓的條件下，體系僅做體積功，不做其他功（如電功等）的變化過(guò)程中的熱效應(yīng)。如不特別指明，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱就是該反應(yīng)的焓變。
交流討論
請(qǐng)觀察下列表示氫氣在氧氣中燃燒生成水和水分解為氫氣、氧氣反應(yīng)熱效應(yīng)的化學(xué)方程式，分析并討論其在書(shū)寫(xiě)上與化學(xué)方程式有何不同。
一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是釋放能量，取決于反應(yīng)物總能量和生成物總能量之間的相對(duì)大小。若反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，則反應(yīng)過(guò)程中吸收能量；若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則反應(yīng)過(guò)程中釋放能量。
（1）吸收熱的反應(yīng)稱(chēng)為吸熱反應(yīng)，其ΔH＞0；
（2）放出熱的反應(yīng)稱(chēng)為放熱反應(yīng)，其ΔH＜0。
（3）能夠表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。
化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常以熱等形式表現(xiàn)出來(lái)。
H2(g)＋Cl2(g) = 2HCl(g)　 △H=－184.6 kJ·mol-1
表示含義：1 mol 氣態(tài)H2和1mol氣態(tài) Cl2反應(yīng)生成2mol氣態(tài)HCl時(shí)放出的熱量為184.6 kJ。
由于反應(yīng)的焓變與溫度、壓強(qiáng)、反應(yīng)物及生成物的聚集狀態(tài)等因素有關(guān)，因此，在書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)標(biāo)明反應(yīng)物及生成物的狀態(tài)、反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)。若不標(biāo)明溫度和壓強(qiáng)，則表示是在25°C（即298K）、101kPa條件下的焓變。
在熱化學(xué)方程式中，反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)用英文小寫(xiě)字母在其化學(xué)式的后面標(biāo)注，一般用“g”表示氣體，“l(fā)”表示液體，“s”表示固體，“aq”表示水溶液。
交流討論
發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可用肼（N2H4）作燃料，已知在298K、101kPa時(shí)1g液態(tài)肼燃燒生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水，釋放19.44 kJ的熱量。觀察并分析下列肼燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，判斷這些熱化學(xué)方程式是否正確。
在熱化學(xué)方程式中，物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以用整數(shù)或簡(jiǎn)單分?jǐn)?shù)表示。同一化學(xué)反應(yīng)，熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，ΔH也不同。
若一個(gè)反應(yīng)的焓變?chǔ)＝a kJ·mol－1，則其逆反應(yīng)的焓變?chǔ)＝－a kJ·mol－1。
書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)：
(1) 要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)。
（g: 氣體、l: 液體、s：固體、aq：溶液）
(2) 同種物質(zhì)在不同的狀態(tài)下的熱效應(yīng)是不同的。
固態(tài) → 液態(tài) → 氣態(tài)
吸熱
吸熱
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g) △H = －483.6 kJ·mol-1
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H = －571.6 kJ·mol-1
(4)化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是小數(shù)或分?jǐn)?shù)，且只能表示物質(zhì)的量，不能表示分子個(gè)數(shù)。
H2(g)+ O2(g) = H2O(l) △H = －285.8 kJ/mol-1
(3)△H表示反應(yīng)熱，“－”表示放熱，“+”表示吸熱。 單位一般采用kJ·mol-1。
(5) 化學(xué)計(jì)量數(shù)與 △H 之間存在正比關(guān)系。
反應(yīng)熱要與化學(xué)計(jì)量數(shù)一致。
H2(g)+ O2(g) = H2O(l) △H=－285.8 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l)
△H=－571.6 kJ·mol-1
　(6)注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)。
　　(不注明的通常指101kPa和25℃)
　　(7) 當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)相反。
2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l)
△H=－571.6 kJ·mol-1
2H2O(l) =2H2(g)+O2(g)
△H=571.6 kJ·mol-1
　　(8) 不論化學(xué)反應(yīng)是否可逆，熱化學(xué)方程式中的△H 都表示反應(yīng)按照化學(xué)計(jì)量數(shù)所表示的物質(zhì)的量完全反應(yīng)所放出或吸收的熱量。
N2(g)+3H2(g) =2NH3(g)
△H=-92 kJ·mol-1
表示1 mol N2 (g)和3mol H2 (g)完全反應(yīng)生成2mol NH3(g)時(shí)放出92 kJ熱量。若在相同溫度和壓強(qiáng)下，向某容器中加入1 mol N2 (g)和3mol H2 (g)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),因反應(yīng)不能徹底進(jìn)行，故放出的熱量Q<92kJ。
方法導(dǎo)引
【例1】25 °C、101 kPa時(shí)，1 g甲烷氣體完全燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水，放出55.64 kJ的熱，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。
學(xué)以致用
請(qǐng)參考例1，寫(xiě)出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式（反應(yīng)條件均為25 °C、101 kPa）。
（1）N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成17 g NH3(g)，釋放46.2 kJ的熱。
（2）1 mol C2H5OH(l)完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，釋放1 366.8 kJ的熱。
（3）44.8 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）C2H2(g)在O2(g)中完全燃燒生成CO2(g)和H2O(l)，釋放2 599.2 kJ的熱。
（4）12gC (石墨，s)與適量H2O(g)反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為CO(g)和H2(g)，吸收131.3 kJ 的熱。
化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中為什么會(huì)有能量變化呢？我們以氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)生成一氧化氮的反應(yīng)為例來(lái)解釋這一問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)測(cè)得，1 mol N2 (g)與1 mol O 2 (g)反應(yīng)生成2 mol NO(g)時(shí)吸收182.6 kJ的熱。
如圖1-3所示，當(dāng)1 mol N2 (g)與1 mol O2 (g)反應(yīng)生成2 mol NO(g)時(shí)，1 mol N2分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收946 kJ的能量，1 mol O2分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收498 kJ的能量，而2 mol NO分子中的化學(xué)鍵形成時(shí)會(huì)釋放632 kJ·mol－1×2 mol＝1 264 kJ的能量。
化學(xué)反應(yīng)N2 (g)＋O2 (g)=2NO(g)的反應(yīng)熱應(yīng)等于斷裂反應(yīng)物分子中的化學(xué)鍵吸收的總能量（946 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1 ＝1 444 kJ·mol－1）與形成生成物分子中的化學(xué)鍵釋放的總能量（1 264 kJ·mol－1）之差，即吸熱180 kJ·mol－1。分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果很接近。
學(xué)以致用
已知斷裂1 mol H2(g)中的 H—H 鍵需要吸收436 kJ的能量，斷裂1 mol O2(g)中的共價(jià)鍵需要吸收498 kJ的能量，生成 H2O(g)中的1 mol H—O鍵釋放463 kJ的能量。試寫(xiě)出O2(g)與H2(g)反應(yīng)生成H 2 O(g)的熱化學(xué)方程式。
化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)
化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，本質(zhì)上是由于化學(xué)反應(yīng)中舊化學(xué)鍵斷裂時(shí)吸收的能量與新化學(xué)鍵形成時(shí)釋放的能量不同所導(dǎo)致的。因此，化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中伴隨能量變化的根本原因。在恒溫、恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)中的能量變化以熱的形式表現(xiàn)出來(lái)，這就是反應(yīng)熱，也稱(chēng)化學(xué)反應(yīng)的焓變。
學(xué)科提煉
利用鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱，對(duì)微觀視角下理解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化有何意義？研究還證明，并非所有反應(yīng)熱的計(jì)算結(jié)果都能與實(shí)驗(yàn)測(cè)定值吻合。請(qǐng)?zhí)岢瞿愕挠^點(diǎn)并搜集相應(yīng)的證據(jù)。
批判性思維
人的生命活動(dòng)需要能量，成年男性平均每天約需要12000 kJ 能量，成年女性平均每天約需要9 000 kJ 能量。人體所需的能量主要依靠三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)來(lái)提供。
糖類(lèi)中只有單糖能直接給人體提供能量，淀粉等多糖進(jìn)入人體之后，首先在酶的作用下發(fā)生水解，生成葡萄糖。葡萄糖在人體內(nèi)與氧氣作用，發(fā)生如下反應(yīng)：
C6H12O6(s)＋6O2(g) =6H2O(l)＋6CO2(g)
ΔH＝－2 803 kJ·mol－1
由于糖氧化產(chǎn)生能量的速率很大，因此，人體內(nèi)糖類(lèi)儲(chǔ)存很少。當(dāng)我們攝入的能量滿(mǎn)足人體日常的需要之后，剩余的能量就會(huì)以脂肪的形式儲(chǔ)存下來(lái)。
食物中的化學(xué)物質(zhì)能給人提供能量。這些物質(zhì)進(jìn)入人體后，在有氧呼吸過(guò)程中被緩慢氧化，生成二氧化碳和水，同時(shí)供給人體各項(xiàng)生理活動(dòng)所需要的能量，保證身體機(jī)能的正常運(yùn)作。盡管我們吃的食物豐富多樣，但最主要的是糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)三類(lèi)物質(zhì)。
跨學(xué)科鏈接
光合作用與能量
食物為什么能夠?yàn)樯w提供能量？科學(xué)家的研究表明，這一切要?dú)w功于植物的光合作用。含葉綠體的生物體發(fā)生光合作用，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能以糖類(lèi)物質(zhì)的形式儲(chǔ)存起來(lái)。動(dòng)物食用這些生物體獲得生存所需的能量。從本質(zhì)上看，太陽(yáng)能是能量之源，植物的光合作用“固定”了太陽(yáng)能，并將其儲(chǔ)存于分子中，使整個(gè)食物鏈中的所有生物均得以存活。因此，光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)，為地球上的生命活動(dòng)提供最原始的能量。
1.(2012 常州高一檢測(cè))下列變化中屬于吸熱反應(yīng)的是(　)
①液態(tài)水汽化　②將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰、蹪饬蛩嵯♂尅、苈人徕浄纸庵蒲鯕狻、萆腋磻?yīng)生成熟石灰
A．①④　　　　　　　B．②③
C．①④⑤ D．②④
D
課堂訓(xùn)練
2. 已知1 g丙烷完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水，放出50.405 kJ熱量，下列熱化學(xué)方程式正確的是( )
A．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝-50.405 kJ·mol-1
B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝+2 217.82 kJ·mol-1
C．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝+50.405 kJ·mol-1
D．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝-2 217.82 kJ·mol-1
D
3.已知反應(yīng)X+Y====M+N為吸熱反應(yīng)，對(duì)于這個(gè)反應(yīng)下列說(shuō)法
中正確的是（ ）
A．X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的
B．因?yàn)樵摲磻?yīng)為吸熱反應(yīng)，故一定要加熱，反應(yīng)才能進(jìn)行
C．破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學(xué)鍵所放出的能量
D．X和Y的總能量一定低于M和N的總能量
D
4.（2012 重慶高考） SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結(jié)構(gòu)中只存在S-F鍵。已知：1molS(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ,斷裂1molF-F 、S-F鍵需吸收的能量分別為160kJ、330kJ。則S(s)＋3F2(g)====SF6(g)的反應(yīng)熱△H為（ ）
A.-1780 kJ·mol-1 B. -1220 kJ·mol-1
C.-450 kJ·mol-1 D. +430 kJ·mol-1
B
看
觀
謝
謝

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