化学能与热能(广东专用)

1、第2讲化学能与热能一、吸热反应和放热反应一、吸热反应和放热反应有下列变化有下列变化: :H H2 2在在ClCl2 2中燃烧中燃烧; ; 碳酸钙分解碳酸钙分解; ;铝热反应铝热反应; ; 酸碱中和反应酸碱中和反应; ;缓慢氧化缓慢氧化; ; NaNa2 2COCO3 3水解水解; ;NaOHNaOH固体溶于水固体溶于水; ; 铁和稀硫酸反应铁和稀硫酸反应; ;Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O O和和NHNH4 4ClCl反应反应; ; 工业合成氨。工业合成氨。1.1.属于放热反应的有属于放热反应的有_,_,这些反应的进行这些反应的进行, ,实现了实现了_能向能向_能的转变。能的转

2、变。2.2.属于吸热反应的有属于吸热反应的有_,_,这些反应的进行这些反应的进行, ,实现了实现了_能向能向_能的转变。能的转变。化学化学热热热热化学化学二、反应热及其计算二、反应热及其计算1.1.热化学方程式的书写热化学方程式的书写: :下表中的数据是破坏下表中的数据是破坏1 mol1 mol物质中的化物质中的化学键所消耗的能量学键所消耗的能量(kJ)(kJ)。结合表中数据完成下列问题结合表中数据完成下列问题: :物质物质H H2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)H H2 2O(g)O(g)能量能量436436496496926926(1)2H(1)2H2 2(g)+O(g)+O2 2

3、(g)=2H(g)=2H2 2O(g)O(g)是是_(_(填填“吸热吸热”或或“放热放热”) )反应反应, ,这说明这说明2 mol H2 mol H2 2(g)(g)和和1 mol O1 mol O2 2(g)(g)具有的能量比具有的能量比2 mol 2 mol H H2 2O(g)O(g)具有的能量具有的能量_(_(填填“高高”或或“低低”) )。(2)(2)根据表中数据根据表中数据, ,写出写出H H2 2(g)(g)与与O O2 2(g)(g)完全反应生成完全反应生成H H2 2O(g)O(g)的热的热化学方程式化学方程式: :_。放热放热高高2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(

4、g)=2H(g)=2H2 2O(g)O(g)H=-484 kJ=-484 kJmolmol-1-12.2.盖斯定律及应用盖斯定律及应用: :已知已知: :FeFe2 2O O3 3(s)+3C(s)+3C(石墨石墨) )=2Fe(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO(g) H=+489.0 kJ=+489.0 kJmolmol-1-1, ,CO(g)+CO(g)+ O O2 2(g)(g)=COCO2 2(g)(g) H=-283.0 kJ=-283.0 kJmolmol-1-1, ,C(C(石墨石墨)+O)+O2 2(g)(g)=COCO2 2(g)(g) H=-393.5 kJ=-393

5、.5 kJmolmol-1-1。12则则: :(1)(1)反应反应COCO2 2(g)(g)=CO(g)+CO(g)+ O O2 2(g)(g)的的 H=_;=_;(2)(2)反应反应C(C(石墨石墨)+)+ O O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)的的 H=_;=_;(3)(3)反应反应2Fe(s)+2Fe(s)+ O O2 2(g)=Fe(g)=Fe2 2O O3 3(s)(s)的的 H=_=_。121232+283.0 kJ+283.0 kJmolmol-1-1-110.5 kJ-110.5 kJmolmol-1-1-820.5 kJ-820.5 kJmolmol-1-1(1)(

6、2012(1)(2012浙江高考浙江高考) )利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法。是把光能转化为化学能的绿色化学方法。( )( )分析分析: :太阳能光解水过程是把太阳能转化为太阳能光解水过程是把太阳能转化为H H2 2和和O O2 2中的化学能中的化学能贮存起来贮存起来, ,间接利用了太阳能。间接利用了太阳能。(2)(2013(2)(2013上海高考上海高考) )将盛有将盛有NHNH4 4HCOHCO3 3粉末的小烧杯放入盛有少粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入

7、盐酸, ,反应剧烈反应剧烈, ,醋酸醋酸逐渐凝固。由此可见该反应中热能转化为产物内部的能量。逐渐凝固。由此可见该反应中热能转化为产物内部的能量。 ( )( )分析分析: :醋酸逐渐凝固醋酸逐渐凝固, ,说明说明NHNH4 4HCOHCO3 3与盐酸反应使醋酸的温度降与盐酸反应使醋酸的温度降低低, ,因此该反应为吸热反应因此该反应为吸热反应, ,吸热反应中反应物吸收能量吸热反应中反应物吸收能量, ,得到得到的生成物总能量增加的生成物总能量增加, ,故正确。故正确。(3)(2013(3)(2013安徽高考安徽高考)HCHO+O)HCHO+O2 2 CO CO2 2+H+H2 2O O是吸热反应。是

8、吸热反应。 ( )( )分析分析: :甲醛的催化氧化反应实质为甲醛的燃烧反应甲醛的催化氧化反应实质为甲醛的燃烧反应, ,应为放热反应为放热反应应, ,故错误。故错误。(4)(2012(4)(2012福建高考福建高考)2SO)2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2SO(g)=2SO3 3(g)(g)和和4SO4SO2 2(g)+(g)+2O2O2 2(g)=4SO(g)=4SO3 3(g)(g)的的H相等。相等。( )( )分析分析: :H与化学计量数有关与化学计量数有关, ,化学计量数扩大化学计量数扩大,H也扩大相应也扩大相应的倍数的倍数; ;后一反应的后一反应的H是前一反应的是前一

9、反应的2 2倍。倍。催化剂催化剂(5)(2012(5)(2012安徽高考安徽高考) )氢氟酸是一种弱酸氢氟酸是一种弱酸, ,可用来刻蚀玻璃。已可用来刻蚀玻璃。已知知2525时时: :HF(aq)+OHHF(aq)+OH- -(aq)=F(aq)=F- -(aq)+H(aq)+H2 2O(l) O(l) H=-67.7 kJ=-67.7 kJmolmol-1-1, ,H H+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq)=H(aq)=H2 2O(l)O(l)H=-57.3 kJ=-57.3 kJmolmol-1-1则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为HF(aq

10、) FHF(aq) F- -(aq)+H(aq)+H+ +(aq)(aq) H=+10.4 kJ=+10.4 kJmolmol-1-1。( )( )分析分析: :根据盖斯定律根据盖斯定律, ,由由- -可得可得: :HF(aq) FHF(aq) F- -(aq)+H(aq)+H+ +(aq)(aq) H=-10.4 kJ=-10.4 kJmolmol-1-1。热点考向热点考向 1 1 反应热与热化学方程式反应热与热化学方程式【典例典例1 1】(1)(1)肼是一种高能燃料肼是一种高能燃料, ,有关化学反应的能量变化如有关化学反应的能量变化如图所示图所示, ,写出肼燃烧的热化学方程式写出肼燃烧的热

11、化学方程式。(2)(2)已知已知:Q:Q的单质是常见的半导体材料的单质是常见的半导体材料, ,在在2525、101 kPa101 kPa下下,Q,Q的气态氢化物在氧气中完全燃烧可得的气态氢化物在氧气中完全燃烧可得Q Q的最高价氧化物的最高价氧化物, ,反应中反应中每转移每转移1 mol1 mol电子放热电子放热190.0 kJ190.0 kJ。则该反应的热化学方程式是。则该反应的热化学方程式是。【解题探究解题探究】(1)(1)根据图示根据图示, ,肼燃烧的产物是什么肼燃烧的产物是什么? ?该反应是放热反应还是吸该反应是放热反应还是吸热反应热反应? ?提示提示: :肼燃烧的产物是肼燃烧的产物是N

12、 N2 2(g)(g)和和H H2 2O(g);O(g);因反应物具有的总能量大因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量于生成物具有的总能量, ,故该反应是放热反应。故该反应是放热反应。(2)(2)根据图示根据图示,1mol,1mol肼充分燃烧放出的热量是多少肼充分燃烧放出的热量是多少? ?提示提示: :1 mol1 mol肼充分燃烧放出的热量为肼充分燃烧放出的热量为2 752 kJ-2 218 kJ2 752 kJ-2 218 kJ=534 kJ=534 kJ。(3)1 mol Q(3)1 mol Q的氢化物在氧气中充分燃烧转移电子数是多少摩尔的氢化物在氧气中充分燃烧转移电子数是多少摩尔?

13、 ?提示提示: :由由1 mol SiH1 mol SiH4 4生成生成1 mol SiO1 mol SiO2 2需转移需转移8 mol8 mol电子。电子。【解析解析】(1)(1)根据题干图示可知根据题干图示可知, ,肼充分燃烧的产物是肼充分燃烧的产物是N N2 2(g)(g)和和H H2 2O(g),1 molO(g),1 mol肼充分燃烧放出的热量为肼充分燃烧放出的热量为2 752 kJ-2 218 kJ2 752 kJ-2 218 kJ=534 kJ,=534 kJ,根据要求写出热化学方程式。根据要求写出热化学方程式。(2)(2)由信息知由信息知Q Q为为Si;Si;其其氢化物氢化物S

14、iHSiH4 4与与O O2 2反应生成反应生成SiOSiO2 2和和H H2 2O,1 mol SiHO,1 mol SiH4 4完全反应转移完全反应转移8 mol8 mol电子电子, ,故故1 mol SiH1 mol SiH4 4参加反应放出参加反应放出1 520 kJ1 520 kJ热量热量, ,即可写即可写出该反应的热化学方程式。出该反应的热化学方程式。答案答案: :(1)N(1)N2 2H H4 4(g)+ O(g)+ O2 2(g)=N(g)=N2 2(g)+ 2H(g)+ 2H2 2O(g)O(g) H=-534 kJ=-534 kJmolmol-1-1(2)SiH(2)SiH

15、4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)=SiO(g)=SiO2 2(s)+2H(s)+2H2 2O(l)O(l) H=-1 520.0 kJ=-1 520.0 kJmolmol-1-1【易错警示易错警示】热化学方程式书写与判断常见易错点热化学方程式书写与判断常见易错点(1)(1)忽视反应热与物质的聚集状态有关忽视反应热与物质的聚集状态有关, ,导致漏写反应物或生成导致漏写反应物或生成物的聚集状态。物的聚集状态。(2)(2)不能正确理解不能正确理解“+ +”“”“- -”的含义的含义, ,导致将导致将H的正、负混淆。的正、负混淆。(3)(3)忽视化学计量数与反应热的数值的对应关系导致错误。如

16、忽视化学计量数与反应热的数值的对应关系导致错误。如H H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g)(g)=2HCl(g) H=-184.6 kJ=-184.6 kJmolmol-1-1 H H2 2(g)+ Cl(g)+ Cl2 2(g)=HCl(g)(g)=HCl(g)H=-92.3 kJ=-92.3 kJmolmol-1-11212(4)(4)误认为酸和碱的反应热就是中和热误认为酸和碱的反应热就是中和热, ,实际上中和热不包括浓实际上中和热不包括浓酸稀释时的热效应以及弱酸电离时的热效应。一定条件下强酸酸稀释时的热效应以及弱酸电离时的热效应。一定条件下强酸强碱反应的中和热数值

17、恒定为强碱反应的中和热数值恒定为57.3,57.3,若有弱酸或弱碱参加若有弱酸或弱碱参加, ,则中则中和热数值小于和热数值小于57.357.3。【变式训练变式训练】1.(20131.(2013山东高考山东高考) )对于反应对于反应CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g) O(g) COCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)(g)H0,babD.D.已知已知C(C(石墨石墨,s)=C(,s)=C(金刚石金刚石,s),s)H0,0,则石墨比金刚石则石墨比金刚石稳定稳定【解析解析】选选B B、D D。燃烧热是指。燃烧热是指1 mol1 mol可燃物完全燃烧时生成稳可燃物完全燃烧时生成稳定的化合

18、物时放出的热量定的化合物时放出的热量,H,H2 2O O应该为液体应该为液体,A,A项错误项错误; ;醋酸是弱醋酸是弱酸酸, ,电离时吸收热量电离时吸收热量,B,B项正确项正确;C;C完全燃烧放出的热量多完全燃烧放出的热量多, ,结合放结合放热反应热反应H为负值为负值, ,故故ab,CaH2 2C.C.H1 1H2 2,B,B正确。正确。【方法归纳方法归纳】反应热大小比较的类型反应热大小比较的类型(1)(1)同一反应的生成物状态不同时同一反应的生成物状态不同时, ,如如A(g)+B(g)=C(g)A(g)+B(g)=C(g)H1 1, ,A(g)+B(g)=C(l)A(g)+B(g)=C(l)

19、H2 2, ,则则H1 1H2 2。(2)(2)同一反应的反应物状态不同时同一反应的反应物状态不同时, ,如如A(s)+B(g)=C(g)A(s)+B(g)=C(g)H1 1, ,A(g)+B(g)=C(g)A(g)+B(g)=C(g)H2 2, ,则则H1 1H2 2。(3)(3)两个有联系的反应相比较时两个有联系的反应相比较时, ,如如C(s)+OC(s)+O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)(g)H1 1, ,C(s)+C(s)+ O O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g)H2 2。比较方法比较方法: :利用反应利用反应( (包括包括H1 1) )乘以某计量数减去反应乘以某

20、计量数减去反应( (包包括括H2 2) )乘以某计量数乘以某计量数, ,即得出即得出H3 3=H1 1某计量数某计量数-H2 2某计量数某计量数, ,根据根据H3 3大于大于0 0或小于或小于0 0进行比较。进行比较。12总之总之, ,比较反应热的大小时要注意比较反应热的大小时要注意: :反应中各物质的聚集状态反应中各物质的聚集状态; ;H有正负之分有正负之分, ,比较时要连同比较时要连同“+ +”“”“- -”一起比较一起比较, ,类似数类似数学中的正、负数大小的比较学中的正、负数大小的比较; ;若只比较放出或吸收热量的多少若只比较放出或吸收热量的多少, ,则只比较数值的大小则只比较数值的大

21、小, ,不考不考虑正、负号。虑正、负号。【变式训练变式训练】在同温同压下在同温同压下, ,下列各组热化学方程式中下列各组热化学方程式中, ,H1 1H2 2的是的是( () )A.2HA.2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(g)O(g) H1 12H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l) H2 2B.S(g)+OB.S(g)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g) H1 1S(s)+OS(s)+O2 2(g)=SO(g)=SO2 2(g)(g) H2 2C.C(s)+OC.C(s)+O2 2(g)=CO(

22、g)=CO2 2(g)(g) H1 1C(s)+C(s)+ O O2 2(g)=CO(g)(g)=CO(g) H2 2D.HD.H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g)(g)=2HCl(g) H1 1 H H2 2(g)+(g)+ ClCl2 2(g)=HCl(g)(g)=HCl(g) H2 2121212【解析解析】选选A A。A A项项, ,生成生成H H2 2O(l)O(l)放热数值大放热数值大, ,因因H为负值为负值, ,故故H1 1H2 2;B;B项项, ,反应物反应物S(s) S(g)S(s) S(g)需吸热需吸热, ,所以所以H1 1H1 1;D;D项项, ,

23、后一反应的化学计量数为后一反应的化学计量数为前一反应对应物质的一半前一反应对应物质的一半, ,故故H1 1H2 2。1.1.关于化学反应中的说法错误的是关于化学反应中的说法错误的是( () )A.A.图中所示的反应为放热反应图中所示的反应为放热反应B.B.化学反应中有物质变化也有化学反应中有物质变化也有能量变化能量变化C.C.需要加热的化学反应不一定需要加热的化学反应不一定是吸热反应是吸热反应D.D.化学键断裂吸收能量化学键断裂吸收能量, ,化学键化学键生成放出能量生成放出能量【解析解析】选选A A。据题干图可知。据题干图可知, ,反应物的总能量反应物的总能量 -192.9-192.9 kJk

24、Jmolmol-1-112【解析解析】选选D D。燃烧热指的是在。燃烧热指的是在101 kPa101 kPa时时,1 mol,1 mol物质完全燃烧物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量生成稳定的氧化物时放出的热量, ,本题中的本题中的CHCH3 3OHOH燃烧热是指燃烧热是指1 mol1 mol甲醇完全燃烧生成甲醇完全燃烧生成COCO2 2和液态水时放出的热量和液态水时放出的热量,A,A错误错误; ;反反应是吸热反应应是吸热反应, ,而而B B项图中所示反应物的总能量大于生成物的项图中所示反应物的总能量大于生成物的总能量应是放热反应总能量应是放热反应,B,B错误错误; ;由反应可知由反应可

25、知,CH,CH3 3OHOH转变成转变成H H2 2的的过程有的是放热反应有的是吸热反应过程有的是放热反应有的是吸热反应,C,C错误。错误。5.(20135.(2013湛江质检湛江质检) )已知已知:2Zn(s)+O:2Zn(s)+O2 2(g)=2ZnO(s)(g)=2ZnO(s) H1 1=-701.0 kJ=-701.0 kJmolmol-1-1; ;2Hg(l)+O2Hg(l)+O2 2(g)=2HgO(s) (g)=2HgO(s) H2 2=-181.6 kJ=-181.6 kJmolmol-1-1, ,则反应则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)Zn(s)+HgO

26、(s)=ZnO(s)+Hg(l)的的H为为( () )A.+519.4 kJA.+519.4 kJmolmol-1-1 B.+259.7 kJB.+259.7 kJmolmol-1-1C.-259.7 kJC.-259.7 kJmolmol-1-1 D.-519.4 kJ D.-519.4 kJmolmol-1-1【解析解析】选选C C。将第一个反应做如下变化。将第一个反应做如下变化: :Zn(s)+Zn(s)+ O O2 2(g)(g)=ZnO(s)ZnO(s)H1 1= H1 1; ;将第二个反应做如将第二个反应做如下变化下变化:HgO(s):HgO(s)=Hg(l)+Hg(l)+ O O

27、2 2(g),(g),H 2 2= = H2 2, ,由此可知由此可知H=(=(H1 1-H2 2)/2=-701.0 kJ)/2=-701.0 kJmolmol-1-1-(-181.6 kJ-(-181.6 kJmolmol-1-1)/2=-259.7 kJ)/2=-259.7 kJmolmol-1-1。121212126.6.运用化学反应原理研究氮、碳、硫等单质及其化合物的反应运用化学反应原理研究氮、碳、硫等单质及其化合物的反应有重要意义。氨在国民经济中占有重要地位。合成氨工业中有重要意义。氨在国民经济中占有重要地位。合成氨工业中, ,合成塔中每产生合成塔中每产生2 mol NH2 mol

28、 NH3 3, ,放出放出92.2 kJ92.2 kJ热量。热量。(1)(1)合成氨反应的热化学方程式为合成氨反应的热化学方程式为。(2)(2)若起始时向容器内放入若起始时向容器内放入2 mol N2 mol N2 2和和6 mol H6 mol H2 2, ,达平衡后放出达平衡后放出的热量为的热量为Q, ,则则Q( (填填“”“”“”或或“=”)184.4 kJ=”)184.4 kJ。(3)(3)已知已知1 mol N1 mol NH H键断裂吸收的能量等于键断裂吸收的能量等于kJkJ。【解析解析】(1)(1)根据题意直接写出合成氨反应的热化学方程根据题意直接写出合成氨反应的热化学方程式式:

29、N:N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g) (g) H1 1=-92.2 kJ=-92.2 kJmolmol-1-1。(2)(2)因合成氨反应是可逆反应因合成氨反应是可逆反应,6 mol H,6 mol H2 2不可能完全转化生成不可能完全转化生成4 mol NH4 mol NH3 3, ,故放出的热量小于故放出的热量小于184.4 kJ184.4 kJ。(3)(3)设形成设形成1 mol N1 mol NH H键放出的能量为键放出的能量为E, ,根据题中信息可知根据题中信息可知, ,断断裂化学键吸收的总能量为裂化学键吸收的总能量为945.8 kJ+39

30、45.8 kJ+3436 kJ=2 253.8 kJ,436 kJ=2 253.8 kJ,则有则有6 6E-2 253.8 kJ=92.2 kJ,-2 253.8 kJ=92.2 kJ,所以所以E=391 kJ,=391 kJ,故故1 mol N1 mol NH H键断裂吸收的能量为键断裂吸收的能量为391 kJ391 kJ。答案答案: :(1)N(1)N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) (g) 2NH2NH3 3(g) (g) H1 1=-92.2 kJ=-92.2 kJmolmol-1-1(2) (3)391(2)0)(a0)2CO(g)+2NO(g)=N2CO(g)+2NO(g

31、)=N2 2(g)+2CO(g)+2CO2 2(g)(g) H=-bkJ=-bkJmolmol-1-1(b0)(b0)若用标准状况下若用标准状况下3.36 L CO3.36 L CO还原还原NONO2 2至至N N2 2(CO(CO完全反应完全反应) )的整个过的整个过程中转移电子的物质的量为程中转移电子的物质的量为mol,mol,放出的热量放出的热量为为kJ(kJ(用含有用含有a a和和b b的代数式表示的代数式表示) )。(3)(3)用用CHCH4 4催化还原催化还原NONOx x也可以消除氮氧化物的污染。例如也可以消除氮氧化物的污染。例如: :CHCH4 4(g)+4NO(g)+4NO2 2(g)=4NO(g)+CO(g)=4NO(g)+CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(g)O(g) H1 1=-574 kJ=-574 kJmolmol-1-1CHCH4 4(g)+4NO(g)=2N(g)+4NO(g)=2N2 2(g