第三单元 第14讲 化学反应与能量教材

1、第 14 讲 化学反应与能量考纲定位1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.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。3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。4.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。一、反应热1焓变热效应HkJ/mol(1)定义：在恒压条件下进行的反应的_。符号：_，单位：_。规定：放热反应的H 取“”，吸热反应的H 取“”。(2)化学反应产生能量变化的主要原因在于反应物的总能量和生成物的总能量不尽相同，在破坏化学键和形成化学键的过程中能量变化不相等，使得化学反应总

2、是伴随着能量变化。2放热反应与吸热反应(1)定义： 当反应物总能量_生成物总能量时，为放热反应。当反应物总能量_生成物总能量时，为吸热反应。大于小于图 3141当 E1E2 时，_反应，H_0；当 E1E2 时，_反应，H_0。吸热放热 _01_。(3)书写步骤：写热化学方程式一般要先写出反应过程，注明各物质的状态，再计算反应热，写出热化学方程式。(2)意义：表明了变化过程中的_，而且也表明了该过程的_。如 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol，表示在 25 、101 kPa 条件下，_物质变化能量变化2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成 2 m

3、ol H2O(l)时释放 571.6 kJ 的能量3热化学方程式物质的量反应热(1)定义：表示参加反应_和_的关系的化学方程式。二、燃烧热与中和热1燃烧热1 mol完全稳定(1)定义：在 25 、101 kPa 时，_纯物质_燃烧kPa 条件下，_，用热化学方程式表示为：1 mol H2完全燃烧生成H2O(l)时放出的热量为285.8 kJmol12中和热酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O定义：在稀溶液中，_时放出的热叫中和热。三、能源四、盖斯定律1定义反应体系的始态和终态途径不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。反应热只和_有关，而与_无关。2举例如图 3142，始态

4、为 S，终态为 L，中间过程为 R，图 3142则有H_。H1H2类型区别放热反应吸热反应反应特征反应过程中放出热量(使环境温度升高)反应过程中吸收热量(使环境温度降低)形成原因反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量放热反应与吸热反应类型区别放热反应吸热反应与化学键的关系反应物化学键断裂时吸收的总能量小于生成物化学键形成时释放的总能量反应物化学键断裂时吸收的总能量大于生成物化学键形成时释放的总能量焓变的大小H0续表类型区别放热反应吸热反应图示实例燃烧反应；活泼金属跟酸反应；酸碱中和反应氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应；以 C、H2、CO 为还原剂冶炼金属的氧化还原反应；

5、多数分解反应续表(1)常见的放热反应：燃烧反应、中和反应、大多数化合反应、活泼金属与强酸的反应、铝热反应、钠与水的反应等。(2)常见的吸热反应：水解反应、大多数分解反应、一些需持续加热才能发生的反应、碳与二氧化碳的反应、氢氧化钡晶体与氯化铵的反应等。【例 1】(2011 年重庆高考)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 S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热H 为(A1 780 kJ/molB1 220 kJ/molC4

6、50 kJ/molD430 kJ/mol思路指导：本题考查反应热与化学键的关系。在化学反应中断键需要吸热，而形成新的化学键需要放热，反应热取决于反应物分子化学键断裂时吸收的总能量与生成物分子化学键形成时放出的总能量相对大小。解析：由题意的 1 mol S(s)和 3 mol F2(g)形成 S 原子和 F 原子共需要吸收能量是 280 kJ3160 kJ760 kJ。而生成 1 molSF6(g)时需形成 6 mol SF 键，共放出 6330 kJ1 980 kJ，因此该反应共放出的热量为 1 980 kJ760 kJ1 220 kJ，所以该反应的反应热H1 220 kJ/mol，选项 B

7、正确。答案：B化学键ClClBrBrII HCl HBr HI HH键能(kJ/mol)243193151432366298436【变式训练】1下表中是一些化学键键能的数据：根据上述数据回答下列问题。(1)下列物质本身具有的能量最低的是在()。AH2CBr2BCl2DI2(2)X2 H2=2HX(X代表卤素原子)的反应是 _( 填“吸热”或“放热”)反应。(3)相同条件下，等物质的量的 Cl2、Br2、I2 分别与足量的氢气反应，放出或吸收的热量最多的是_。解析：化学键的键能越大，化学键断裂时需要吸收的能量越多，物质越稳定。根据H反应物的总键能生成物的总键能，可得出第(2)和(3)问的结论。答

8、案：(1)A(2)放热(3)Cl2考点 2 热化学方程式的书写及正误判断1书写热化学方程式的注意事项(1)H 只能写在标有反应物和生成物聚集状态的化学方程式的右边，若为放热反应，H0。H的单位一般为 kJ/mol。(2)注意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的物质的量，并不表示物质的个数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数，且必须与H 相对应，如果化学计量数加倍，则H 也要加倍。(3)反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g)才能完整地体现热化学方程式的意义。热化学方程式中不用标“”、“”和反应条件。(4)当反应

9、向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。(5)用中文表示焓变时数值没有正负号，而用符号表示焓变285.8 kJ/mol。2热化学方程式书写正误的判断方法(1)检查是否标明物质的聚集状态。(2)检查H 的“”、“”是否与吸热、放热一致。(3)检查H 的数值是否与反应物或生成物的物质的量相对应(成比例)。化学方程式热化学方程式化学计量数整数，表示粒子数和物质的量整数或分数，只表示物质的量状态不要求注明必须注明H 正负及单位必须注明意义表示化学变化中的物质变化不仅表示某过程中的物质变化，也表明了该过程中的能量变化3热化学方程式和化学方程式的区别【例 2】(2011 年广东华师附中测

10、试)下列有关热化学方程式的叙述正确的是()。H0，则金刚石A已知：C(石墨，s)=C(金刚石，s)比石墨稳定B已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJ/mol，则氢气的燃烧热为 285.8 kJ/molC含 20.0 g NaOH 的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出 28.7 kJ的热量，则该条件下稀醋酸和稀 NaOH 溶液反应的热化学方程式为：NaOH(aq) CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq) H2O(l)H57.3 kJ/molH1 ； 2C(s) D. 已 知 ： 2C(s) 2O2(g)=2CO2(g)O2(g)=2CO(g) H2，则H1H2解析：从

11、H0 可知石墨能量比金刚石低，石墨较稳定，A错；C 项中稀醋酸是弱酸，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于 57.3 kJ/mol，C 错；D 项中两反应都是放热反应，等量的 C 燃烧生成CO2 放出的热量比生成CO放出的热量多，由于放热H0，故H1H2，D 错。答案：B【变式训练】2已知在 25 ，101 kPa 下，1 g 辛烷 C8H18 完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出 48.40 kJ 热量表示上述反应的热化学方程式正确的是()。解析：1 mol C8H18 完全燃烧放出热量 48.40 kJ/g114 g5518 kJ。2 mol C8H18 完全燃烧放热

12、为11 036 kJ，但是一定要注意符号是“”还是“”。答案：B考点 3 燃烧热 中和热1燃烧热理解燃烧热时应注意的问题：(1)“纯物质”特指纯净物，可燃的混合物不存在所谓燃烧热。“稳定的氧化物”特指在 25 、101 kPa 时所有可能产生的燃烧产物中最稳定的、不能再燃烧的那一种。(2)单位：虽是燃烧“热”，但由于限定是 1 mol 纯物质完全燃烧产生的，因此单位为 kJ/mol。(3)燃烧都是放热反应，所以燃烧热H0。(4)书写表示某物质燃烧热的热化学方程式时，要使该反应物的化学计量数为 1，其余反应物和生成物的化学计量数则相应配平。(5) 常 见 元素完 全燃烧生 成稳定的氧 化物： C

13、CO2(g) ，HH2O(l)，SSO2(g)。2中和热理解中和热时要注意的问题：c(OH)1 mol/L，因为浓酸、浓碱溶液稀释时会放出热量。(2)弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于 57.3 kJ/mol。(3) 溶液的聚集状态用“aq” 表示，生成产物 H2O 必须是 1mol。(4)常温时，中和热H57.3 kJ/mol。【例 3】下列说法正确的是()。A1 mol 硫酸与 1 mol Ba(OH) 2 完全中和所放出的热量为中和热B25 、101 kPa 时，1 mol S 和 2 mol S 的燃烧热相等CCO 是不稳定的氧化物，它能继续和氧气反应生成稳定

14、的 CO2，所以 CO 的燃烧反应一定是吸热反应D101 kPa 时，1 mol 碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热思路指导：本题考查中和热和燃烧热的准确理解，注意两个概念对反应物或生成物的物质的量的要求，温度、压强对反应热有一定影响，物质的聚集状态不同，反应热也不同。解析：中和热是在稀溶液里强酸与强碱发生中和反应生成1 mol 水时所释放出的热量，而1 mol HSO4和1 mol Ba(OH)2 完全中和时生成 2 mol H2O，A 错误；燃烧热指在 25 、101 kPa时，1 mol 该物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，与实际燃烧的硫的物质的量无关，B 正确；C 不完全燃烧产生

15、的CO 是一种良好的气体燃料，其燃烧反应一定是放热反应，C 错误；燃烧热是温度和压强的函数，因为不同温度下测得的反应热是不同的，故未指明温度谈燃烧热无意义，且若碳不完全燃烧所放出的热量也不能称为燃烧热，D 错误。答案：B【变式训练】3下列关于热化学反应的描述中正确的是()。AHCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJ/mol，则 H2SO4和 Ca(OH)2 反应的中和热H2(57.3)kJ/molB CO(g) 的燃烧热是 283.0 kJ/mol ，则 2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2283.0 kJ/molC需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D1 mol 甲烷燃烧生成

16、气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热解析：中和热是指在一定条件下强酸与强碱的稀溶液反应生成 1 mol H2O 所放出的热量，与酸和碱的元数无关；加热是化学反应的条件，与反应是否放热和吸热无关，燃烧热是指 1 mol 的物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，这里的稳定的氧化物包含两层意思，一是化合物稳定，如 C 燃烧可生成 CO 和CO2，其中 CO2 比 CO 稳定，二是化合物的状态稳定，如气态的水就不如液态的水稳定。答案：B考点 4 盖斯定律1定义：化学反应的反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的

17、反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。即2应用：计算反应热，书写热化学方程式。(1)利用关系图找出反应热之间的关系。找起点和终点(起点是 A，终点是 C)；找途径：一个是ABC，一个是 AC；列式：H3H1H2。(2)利用方程组找出反应热之间的关系。找出中间产物(中间产物是 B)；利用方程组消去中间产物：反应 c反应 a反应 b；列式：H3H1H2。A519.4 kJmolB259.7 kJmol1)。则反应 Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的H 为(1C259.7 kJmol1D519.4 kJmol1思路指导：考查盖斯定律。用盖斯定律解题时首先要将已知的反应合并成所求

18、的反应式，其相应的反应热要同样合并，注意系数扩大或缩小一定倍数时反应热也要相应变化。答案：C【变式训练】4根据下列热化学方程式(1)C(s)O2(g)=CO2(g)H1393.5 kJ/mol(3)CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H3870.3 kJ/mol可以计算出 2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)的反应热为()。AH244.1 kJ/molBH488.3 kJ/molCH996.6 kJ/molDH996.6 kJ/mol解析：利用盖斯定律将已知的热化学方程式进行运算：(1)2(2)2(3)，可得到所求的热化学方程式，即反应热为(393.

19、52)(285.82)(870.3)488.3 kJ/mol。答案：B利用热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据，可以计算一些反应的反应热。在计算反应热时，要特别注意以下问题：(1)注意热化学方程式中化学计量数必须与H 相对应，如果化学计量数加倍，则H 也要加倍。例如：反应热计算的方法小结(1)根据计量系数与H 的关系进行计算。根据热化学方程式中各物质的计量系数与H 成正比的关系，可求得一定量的物质完全反应时吸收或放出热量的数值。(2)根据物质的能量变化计算：H生成物的总能量反应物的总能量。根据化学键的键能计算：H反应物的键能总和生成物键能总和。(3)根据盖斯定律计算。根据盖斯定律，利用已知的热

20、化学方程式，推断出新的热化学方程式，从而计算出其反应热。探究实验：中和热的测定考向分析中和热实验的测定是高中阶段比较重要的一个定量实验。无论从能量的角度，还是从实验的角度，中和热实验的测定都将会是今后高考考查的热点。1实验原理在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成 1 mol 水，这时的反应热叫中和热。2实验用品大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、2个量筒(50 mL)、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。050 molL1 盐酸、0.55 molL1 NaOH 溶液。3实验步骤(1)在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)，使放入的小烧杯杯口与大烧杯

21、杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条)，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的，如图3143 所示。该实验也可在保温杯中进行。图 3143(2)用一个量筒量取 50 mL 0.50 mol/L 盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。(3)用另一个量筒量取 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液，并用温度计测量 NaOH 溶液的温度，记入下表。(4)把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的 NaOH 溶液一

22、次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读出混合溶液的最高温度，作为终止温度，记入下表。实验次数起始温度(t1/)终止温度t1/温度差(t2t1)/HClNaOH平均值123(5)重复实验 23 次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。如下表：(6)根据实验数据计算中和热。为了使计算简便一些，我们近似地认为：0.50 mol/L 盐酸和 0.55 mol/L NaOH 溶液的密度都是mol/L NaOH 溶液的质量 m250 g。计算出，50 mL 0.50 mol/L 盐酸与 50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液发生中和反应时放出的热量为：(m1m2

23、)c(t2t1)0.418(t2t1) kJ。又因 50 mL 0.50 mol/L 盐酸中含有 0.025 mol 的 HCl,0.025mol 的 HCl 与 0.025 mol NaOH 发生中和反应，生成 0.025 molH2O，放出的热量是 0.418(t2t1) kJ，所以生成 1 mol H2O 时放出的热量即中和热为：4误差来源(1)为了减少热量损失，盖板尽可能使用隔热效果好的泡沫塑料板(或硬纸板)，并与大烧杯内的小烧杯接触。(2)实验中如果用弱酸代替强酸，或弱碱代替强碱，因中和过程中弱酸或弱碱电离要吸热，会使中和热的数值偏低。(3)若盐酸在反应中挥发，则实际反应的 HCl

24、偏少，导致测得的(t2 t1)偏小，最后测得的中和热偏小。为保证 50 mL 0.50mol/L 盐酸完全被氢氧化钠中和，采用 50 mL 0.55 mol/L 氢氧化钠溶液，使碱稍微过量。实验操作原因误差未盖泡沫塑料板热量损失偏小盐酸溶液与氢氧化钠溶液等物质的量混合反应不充分，放热少 偏小用醋酸代替盐酸醋酸电离吸热偏小用浓硫酸代替盐酸浓硫酸溶于水放热偏大思考：实验次数起始温度 t1/终止温度 t2/盐酸NaOH 溶液120.220.323.7220.320.523.8321.521.624.9【典例】实验室用 50 mL 0.50 molL1 盐酸、50 mL 0.55 molL1NaOH

25、溶液和如图 3144 所示装置进行测定中和热的实验，得到表中的数据：图 3144试完成下列问题：(1)实验时用环形玻璃棒搅拌溶液的方法是_，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是_。(3)若将 NaOH 溶液改为相同体积、相同浓度的氨水，测得中和热为H1，则H1 与H 的关系为：H1_H(填“”、“”或“”)，理由是_。考查要点：本题主要考查中和热的测定实验。思路指导：不用铜丝搅拌棒应从铜丝是热的良导体考虑，计算H 用公式：Qcmt。(2)56.8 kJmol1解析：(1)对于本实验，使氢氧化钠和盐酸尽可能地完全反应是减小误差的一个方面，所以实验时用环形玻璃棒上下搅动，以防将温度计损坏。做

26、好保温工作是减小误差的另一个重要方面，所以选用玻璃棒，而不用铜丝。mol56.8 kJmol1。(3)因弱电解质的电离过程是吸热的，将 NaOH 溶液改为相同体积、相同浓度的氨水反应后放出的热量少，所以H1H。Cu 传热快，防止热量损失答案：(1)上下搅动(3)NH3H2O 电离吸热【突破训练】1实验室用 50 mL 1.0 molL1盐酸跟 50 mL 1.1 molL1氢氧化钠溶液在图 3145 装置中进行中和反应，并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。试回答下列问题：图 3145(1)大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_。(2)_(填“能”或“不能”)将环形玻璃搅拌棒改为环形金属(

27、如铜)棒，其原因是_。(3) 大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热数值的影响是_(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。氧化钠溶液进行反应，则与上述实验相比，所放热量_( 填“增加”、 “减少”或“不变”) ，理由是_；所求中和热数值_( 填“增加”、 “减少”或“不变”) ，理由是_。答案：(1)减少实验过程中的热量损失(2)不能(3)偏低(4)增加金属易导热后者生成 0.055 mol 的 H2O，而前者只能生成 0.050mol 的 H2O不变“中和热”是指酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O 时所放出的热量，与酸、碱的用量无关1(2011 年上海高考)根据碘与氢气反应的热化学方程式：下

28、列判断正确的是()。A254 g I2(g)中通入 2 g H2(g)，反应放热 9.48 kJB1 mol 固态碘与 1 mol 气态碘所含的能量相差 17.00 kJC反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定D反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低解析：反应是可逆反应，反应物不能完全转化；利用盖斯定律可得出 1 mol 固态碘与 1 mol 气态碘所含的能量相差 35.96 kJ；同一种物质的能量在相同条件下一样多；同样利用盖斯定律可得出选项 D 正确。答案：D2(2010 年广东高考)在 298 K、100 kPa 时，已知：2H2O(g)=O2(g)2H2(g)H1Cl

29、2(g)H2(g)=2HCl(g) H22Cl2(g)2H2O(g)=4HCl(g)O2(g) H3)。则H3 与H1 和H2 间的关系正确的是(AH3H12H2BH3H1H2CH3H12H2DH3H1H2解析：第三个方程式可由第二个方程式乘以 2 与第一个方程式相加得到，由盖斯定律可知H3H12H2。答案：A3(2010 年浙江高考)下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是()。B500 、30 MPa 下，将 0.5 mol N2和 1.5 mol H2 置于密闭的容器中充分反应生成 NH3(g)，放热 19.3 kJ，其热化学方程式为：解析：本题考查热化学方程式与离子方程式的书写。A 项

30、，标准燃烧热的定义，1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量(标准指 298 K,1atm)。水液态稳定，方程式系数就是物质的量，错误；B 项，根据热化学方程式的含义，与 N2(g)3H2(g)2NH3(g)对应的热量是 1 mol 氮气完全反应时的热量，但此反应为可逆反应，故投入 0.5 mol 的氮气，最终参加反应的氮气一定小于 0.5 mol，所以H 的值小于38.6答案：D4已知：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)Na2O2(s)CO2(g)=Na2CO3(s)1/2O2(g)H566 kJ/mol；H226 kJ/mol。)。根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是(图 3146ACO 的燃烧热为 283 kJB图 3146 可表示由 CO 生成 CO2 的反应过程和能量关系C2Na2O2(s)2CO2(s)=2Na2CO3(s)O2(g)H452kJ/molDCO(g)与 Na2O2(s)反应放出 509 kJ 热量时，电子转移数为