第一章第一节 化学反应及能量变化

1、第一节 化学反应与能量的变化考纲考纲考情考情三年三年3131考高考指数考高考指数: :1.1.了解化学反应中能量转化的原因了解化学反应中能量转化的原因, ,能说出常见的能量能说出常见的能量转化形式。转化形式。2.2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。反应、反应热等概念。3.3.了解热化学方程式的含义。了解热化学方程式的含义。4.4.了解焓变与反应热的含义。了解了解焓变与反应热的含义。了解H= =H( (生成物生成物)- )- H( (反应物反应物) )表达式的含义。表达式的含义。5.5.理解盖斯定律理解盖斯定律, ,

2、并能运用盖斯定律进行有关反应热的并能运用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。简单计算。6.6.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。学在解决能源危机中的重要作用。一、反应热一、反应热 焓变焓变下表中的数据是破坏下表中的数据是破坏1 mol1 mol物质中的化学键所消耗的能量物质中的化学键所消耗的能量: :由此判断由此判断2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(g)O(g)反应是反应是_(_(填填“吸热吸热”或或“放热放热”) )反应。这说明反应。这说明2 mol H2 mol H

3、2 2(g)(g)和和1 mol O1 mol O2 2(g)(g)具有的能具有的能量比量比2 mol H2 mol H2 2O(g)O(g)具有的能量具有的能量_(_(填填“高高”或或“低低”) )。断裂。断裂反应物中化学键吸收的能量反应物中化学键吸收的能量_(_(填填“大于大于”或或“小于小于”) )形形成生成物中化学键放出的能量。成生成物中化学键放出的能量。物质物质H H2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)H H2 2O(g)O(g)能量能量/kJ/kJ436436496496926926放热放热高高小于小于1.1.化学反应的实质与特征化学反应的实质与特征: :(1)(1)实质实质

4、:_:_断裂和断裂和_形成。形成。(2)(2)特征特征: :既有既有_变化变化, ,又伴有又伴有_变化变化;_;_转化主要表转化主要表现为热量的变化。现为热量的变化。2.2.反应热、焓变反应热、焓变: :(1)(1)反应热反应热: :化学反应过程中化学反应过程中_的热量。的热量。(2)(2)焓变焓变: :在在_条件下进行的反应的热效应条件下进行的反应的热效应, ,符号符号:_,:_,单单位位:_:_或或_。反应物中化学键反应物中化学键生成物中化学键生成物中化学键物质物质能量能量能量能量吸收或放出吸收或放出恒压恒压HkJ/molkJ/molkJmolkJmol-1-13.3.吸热反应和放热反应吸

5、热反应和放热反应: :(1)(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析, ,如图所示。如图所示。吸吸放放(2)(2)从化学键变化的角度分析。从化学键变化的角度分析。放热放热吸热吸热(3)(3)常见放热反应。常见放热反应。大多数化合反应大多数化合反应; ;金属跟酸的置换反应金属跟酸的置换反应; ;_反应反应; ;可燃物的燃烧反应可燃物的燃烧反应; ;物质的缓慢氧化。物质的缓慢氧化。(4)(4)常见吸热反应。常见吸热反应。大多数分解反应大多数分解反应; ;盐的水解和弱电解质的电离盐的水解和弱电解质的电离; ;Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2

6、2O O与与NHNH4 4ClCl的反应的反应; ;碳和水蒸气、碳和水蒸气、COCO2 2的反应。的反应。酸碱中和酸碱中和(1)(1)物质的物质的物理变化物理变化过程中过程中, ,也会有能量的变化也会有能量的变化, ,不属于吸热反不属于吸热反应或放热反应。但在进行反应热的有关计算时应或放热反应。但在进行反应热的有关计算时, ,必须要考虑到必须要考虑到物理变化时的热效应物理变化时的热效应, ,如物质的如物质的三态变化三态变化。(2)(2)化学反应是放热还是吸热与化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件反应发生的条件没有必然联系。没有必然联系。如吸热反应如吸热反应NHNH4 4ClCl与与Ba(OH

7、)Ba(OH)2 2在常温常压下即可进行在常温常压下即可进行, ,而很多放热而很多放热反应需要在加热的条件下才能进行。反应需要在加热的条件下才能进行。(3)(3)催化剂能降低反应所需活化能，但不能影响焓变的大小。催化剂能降低反应所需活化能，但不能影响焓变的大小。(4)“(4)“H”与反应的与反应的“可逆性可逆性”可逆反应的可逆反应的H表示反应完全反应的热量变化表示反应完全反应的热量变化, ,与反应是否可与反应是否可逆无关。如逆无关。如N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g) H=-92.4 kJ=-92.4 kJmolmol-1-1。表示在表示在

8、298 K298 K时时,1 mol N,1 mol N2 2(g)(g)和和3 mol H3 mol H2 2(g)(g)完全反应生成完全反应生成2 mol NH2 mol NH3 3(g)(g)时放出时放出92.4 kJ92.4 kJ的热量。但实际上的热量。但实际上1 mol N1 mol N2 2(g)(g)和和3 mol H3 mol H2 2(g)(g)充分反应充分反应, ,不可能生成不可能生成2 mol NH2 mol NH3 3(g),(g),故实际反应故实际反应放出的热量小于放出的热量小于92.4 kJ92.4 kJ。 A AC C【考点研析考点研析】反应热大小的比较反应热大小

9、的比较对于放热反应来说对于放热反应来说,H=-=-QkJmolkJmol-1-1, ,虽然虽然“-”-”仅表示放热的仅表示放热的意思意思, ,但在比较大小时要将其看成真正意义上的但在比较大小时要将其看成真正意义上的“负号负号”, ,即放即放热越多热越多,H反而越小。另外反而越小。另外, ,要注意同种物质在不同状态时所要注意同种物质在不同状态时所具有的能量关系具有的能量关系( (相同物质的量时相同物质的量时):):固体固体 液体液体 气体气体1.1.同一反应同一反应, ,生成物状态不同时生成物状态不同时: :A(g)+B(g)=C(g)A(g)+B(g)=C(g)H1 10,0,A(g)+B(g

10、)=C(l)A(g)+B(g)=C(l)H2 20,0,因为因为C(g)=C(l)C(g)=C(l)H3 30,0,则则H3 3=H2 2-H1 1, ,所以所以H2 2H1 1。2.2.同一反应同一反应, ,反应物状态不同时反应物状态不同时: :S(g)+OS(g)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g)H1 100S(s)+OS(s)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g)H2 200H2 2+H3 3=H1 1, ,则则H3 3=H1 1-H2 2, ,又又H3 30,0,所以所以H1 1H2 2。也可以用图示法比较也可以用图示法比较: :如如图中很直观得出数值大

11、小关系图中很直观得出数值大小关系, ,因放热反应因放热反应, ,数值越大数值越大,H越越小小, ,则有则有H1 1H2 2。3.3.两个有联系的不同反应相比两个有联系的不同反应相比: :C(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H1 100C(s)+C(s)+ O O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)H2 200根据常识可知根据常识可知CO(g)+CO(g)+ O O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H3 30H1 1。1212【典例典例】下列各组热化学方程式中下列各组热化学方程式中, ,化学反应的化学反应的H前者大于前者大于后者的是后者的是

12、( () )C(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H1 1C(s)+C(s)+ O O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)H2 2S(s)+OS(s)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g)H3 3S(g)+OS(g)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g)H4 4H H2 2(g)+(g)+ O O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l)O(l)H5 52H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H6 6CaCOCaCO3 3(s)=CaO(s)+CO(s)=CaO(s)+CO2 2(g

13、)(g)H7 7CaO(s)+HCaO(s)+H2 2O(l)O(l)=Ca(OH)Ca(OH)2 2(s)(s)H8 8A.A. B.B. C.C. D.D.1212【解析解析】选选C C。中。中,H均为负值均为负值,H1 1H4 4; ;由于反应式中的计量数不同由于反应式中的计量数不同, ,由于反应放由于反应放热热,H0,H6 6; ;中前一反应中前一反应H0,0,后一反应后一反应H0,H8 8, ,故均符合题意。故均符合题意。二、热化学方程式二、热化学方程式已知已知2 g H2 g H2 2(g)(g)完全燃烧生成水蒸气时放出完全燃烧生成水蒸气时放出241.8 kJ241.8 kJ的热量

14、的热量, ,写写出氢气与氧气完全反应生成水蒸气的热化学方程式出氢气与氧气完全反应生成水蒸气的热化学方程式: :_;_;若已知若已知:H:H2 2O(g)=HO(g)=H2 2O(l)O(l)H=-44 kJ=-44 kJmolmol-1-1, ,则氢气与氧则氢气与氧气完全反应生成液态水的热化学方程式为气完全反应生成液态水的热化学方程式为_。2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(g)O(g)H=-483.6 kJ=-483.6 kJmolmol-1-12H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H=-571.6 kJ=

15、-571.6 kJmolmol-1-11.1.概念概念: :表示参加化学反应的表示参加化学反应的_和和_的关系的化的关系的化学方程式。学方程式。2.2.意义意义: :表明了化学反应中的表明了化学反应中的_变化和变化和_变化。如变化。如C(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H=-393.5 kJ=-393.5 kJmolmol-1-1表示在表示在25,101 kPa25,101 kPa时时,_,_生成生成_,_,同时放出同时放出_。物质的量物质的量反应热反应热物质物质能量能量1 mol1 mol固体碳和固体碳和1 mol1 mol氧气反应氧气反应1 mol1 m

16、ol二氧化碳二氧化碳393.5 kJ393.5 kJ的热量的热量3.3.热化学方程式的热化学方程式的书写书写（1 1）写出配平的化学方程式，）写出配平的化学方程式，注明反应条件注明反应条件反应热与测定条件反应热与测定条件( (温度、压强等温度、压强等) )有关。绝大多数反应是在有关。绝大多数反应是在25 25 、101 kPa101 kPa（常温常压）（常温常压）下进行的，可不注明下进行的，可不注明。（2 2）注明物质状态注明物质状态物质所处的状态不同，物质所处的状态不同，H H值不同。常用值不同。常用分分别表示固体、液体、气体、别表示固体、液体、气体、稀稀溶液溶液中的溶质中的溶质。（3 3）

17、注意注意H H的书写的书写H H应包括符号应包括符号( (放热反应为放热反应为“”，吸热反应为，吸热反应为“”)”)、数、数字和单位字和单位(kJ/mol)(kJ/mol)。s、l、g、aq3.3.热化学方程式的热化学方程式的书写书写（4 4）注意化学计量数注意化学计量数热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质仅表示该物质的物质的量的物质的量，可以是整数，也可以是分数，且化学计量数必须，可以是整数，也可以是分数，且化学计量数必须与与HH相对应，如果化学计量数加倍，则相对应，如果化学计量数加倍，则HH 。（5 5）与普通化学方程式的区别与普

18、通化学方程式的区别一般不一般不需要需要标注标注“”“”“”“”等符号等符号以及以及“点燃点燃”“”“加热加热”等等反应反应的的条件。条件。也要加倍也要加倍2 2胶状液氢胶状液氢( (主要成分是主要成分是H H2 2和和CHCH4 4) )有望用于未来的运载火箭和有望用于未来的运载火箭和空间运输系统。实验测得空间运输系统。实验测得101 kPa101 kPa时，时，1 mol H1 mol H2 2完全燃烧生成完全燃烧生成液态水，放出液态水，放出2852858 kJ8 kJ的热量；的热量；1 mol CH1 mol CH4 4完全燃烧生成液态完全燃烧生成液态水和水和COCO2 2气体，放出气体，

19、放出890.3 kJ890.3 kJ的热量。的热量。请写出上述所涉及到的两个反应的热化学方程式：请写出上述所涉及到的两个反应的热化学方程式：(1)_(1)_，(2)_(2)_。H H2 2(g)(g)1/2O1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(l) O(l) H H2852858 kJmol8 kJmol1 1CHCH4 4(g)(g)2O2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)2H2H2 2O(l) O(l) H H890.3 890.3 kJkJmolmol1 13 3已知在已知在1 110105 5 Pa Pa、298 K298 K条件下，条件下，2 mol2 mol

20、氢气燃烧生成水氢气燃烧生成水蒸气，放出蒸气，放出484 kJ484 kJ热量，下列热化学方程式正确的是热量，下列热化学方程式正确的是( () ) A AH H2 2O(g)=HO(g)=H2 2(g)(g)1/2O1/2O2 2(g)(g)H H242 kJmol242 kJmol1 1 B B2H2H2 2(g)(g)O O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H H484 kJmol484 kJmol1 1 C CH H2 2(g)(g)1/2O1/2O2 2(g)=H(g)=H2 2O(g)O(g)H H242 kJmol242 kJmol1 1 D D2H2H2 2(g)

21、(g)O O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(g)O(g)H H484 kJmol484 kJmol1 1A A解析：解析：H H2 2燃烧是放热反应，燃烧是放热反应，H H000，则，则A A正确。正确。4 4(2015(2015高考安徽卷高考安徽卷)NaBH)NaBH4 4(s)(s)与水与水(l)(l)反应生成反应生成NaBONaBO2 2(s)(s)和氢气和氢气(g)(g)，在，在25 25 、101 kPa101 kPa下，已知每消耗下，已知每消耗3 38 g 8 g NaBHNaBH4 4(s)(s)放热放热21216 kJ6 kJ，该反应的热化学方程式是，该反应的热化学方程

22、式是_。NaBHNaBH4 4(s)(s)2H2H2 2O(l)=NaBOO(l)=NaBO2 2(s)(s)4H4H2 2(g)(g)H H216.0 216.0 kJmolkJmol1 15 5下图是下图是1 mol NO1 mol NO2 2(g)(g)和和1 mol CO(g)1 mol CO(g)反应生成反应生成COCO2 2(g)(g)和和NO(g)NO(g)过程中能量变化示意图，请写出过程中能量变化示意图，请写出NONO2 2和和COCO反应的热化学反应的热化学方程式：方程式：_。NONO2 2(g)(g)CO(g)=COCO(g)=CO2 2(g)(g)NO(g)NO(g)H H234 kJmol234 kJmol1 1解析：该反应是放热反应，解析：该反应是放热反应，H HE E1 1E E2 2134 kJmol134 kJmol1 1368 kJmol368 kJmol1 1234 234 kJmolkJmol1 1。【变式训练变式训练】(2013(2013丹东模拟丹东模拟) )胶状液氢胶状液氢( (主要成分是主要成分是H H2 2和和CHCH4