高中化学化学能与热能教案

第20讲化学能与热能

【考纲要求】1.了解化学反响中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能

的相互转化，了解吸热反响、放热反响、反响热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能正

确书写热化学方程式。4.了解焙变(△”)与反响热的含义。5.理解盖斯定律，并能运用盖斯定

律进行有关反响焰变的计算。6.了解能源是人类生存和社会开展的重要根底，了解化学在解

决能源危机中的重要作用。

考点一婚变、热化学方程式

r知识梳理夯实基础强化要点

1.反响热(焰变)

(1)概念：在恒压条件下进行的反响的热效应。

符号：AWo

单位：kJ-mol1aKkJ/mol»

(2)表示方法

吸热反响：AW>0；放热反响：A//<0«

2.放热反响和吸热反响的判断

(1)从反响物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如下图。

..........冬嬖£I“、

放

吸收/反应物

热量»能量熟

田

A//X)/变化

生

成物

反应物

反应应程

反应过程

吸热反应放热反应

(2)从反响热的量化参数——键能的角度分析

⑶记忆常见的放热反响和吸热反响

放热反响：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反响；③大多数化合反响；④金属跟酸的置换反响;

⑤物质的缓慢氧化等。

吸热反响：①大多数分解反响；②盐的水解；③Ba(OH»8H2。与NH4cl反响；④碳和水蒸

气、C和C02的反响等。

3.理解反响历程与反响热的关系

能量卜._____.

反应物W\：r

生成物1h\

的总能量•・.和7］的总能量陈,

图示生成物反应物....

的总能量［----------.的总能量［-------------.

反应过程反应过程

图1图2

意义4表示正反响的活化能;b表示逆反响的活化能。c表示该反响的反响热。

图1：Mi=(a—b)kJmor,=-ckJ-mol-1,表示放热反响

\H

图2：\H=(a—b)kJmor1=ckJ-mol1,表示吸热反响

(1)概念

表示参加反响物质的量和反响热的关系的化学方程式。

Q)意义

说明了化学反响中的物质变化和能量变化。

如：2H2(g)+O2(g)=2H2O⑴

△H=-571.6kJ-mo「

表示：2mol氢气和1mol氧气反响生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。

(3)书写要求

①注明反响的温度和压强(25℃>101kPa下进行的反响可不注明)。

②注明反响物和生成物的状态：固态(s)、液态⑴、水溶液(aq)、气态(g)。

③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物典量，而不表示分子个数(或原子个

数)，因此可以写成分数。

④热化学方程式中不用“t〃和"I"。

⑤由于与反响物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与相

对应，如果化学计量数加倍，则也要加倍。当反响向逆反响方向进行时，其反响热与正

反响的反响热数值相等，符号相反。

|■辨析易错易混•正误判断」

(1)放热反响不需要加热就能反响，吸热反响不加热就不能反响(X)

(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化(V)

(3)吸热反响在任何条件下都不能发生(X)

(4)活化能越大，说明反响断裂旧化学键需要克服的能量越高(J)

(5)吸热反响中，反响物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量(J)

(6)同温同压下，反响H2(g)+CL(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的不同(X)

解析婚变与反响条件无关。

(7)可逆反响的△”表示完全反响时的热量变化，与反响是否可逆无关(J)

|■提升思维能力•深度思考」

(1)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△"=-92.4kJ-moL,假设向一定体积密闭容器中参加1

molNz和3m0IH2,充分反响后，放出热量(填或“=")92.4kJ,说明

判断的理由。

答案<上述反响为可逆反响，1molN?和3molH?不可能完全反响，因而放出的热量小

于92.4kJ。

(2)假设体积不变，向密闭容器中再充入2moiNH3，则该反响的焰变AH=。

答案一92.4kJ・moL

■解题探究总结规律提炼方法

题组一化学反响过程中能量变化原因的分析

①AB和②BC的能量反响过程图如下所示。以下有关该反响的表达错误的选项是

)

能

量

反应过程

①的AH,>0

②在升高温度时，平衡向正反响方向移动

②的活化能小于反响①的活化能

③AC的A“3>0

答案B

解析A项，AB的反响，反响物总能量(A点)小于生成物总能量(B点)，AB的反响

为吸热反响，吸热反响AHi〉。，正确；B项，BC的反响，反响物总能量（B点）大于生

成物总能量（C点），反响为放热反响，升高温度时，平衡向逆反响方向移动，错误；C项，反

响①的活化能是A生成B的最高点的差值，反响②的活化能是B生成C最高点的差值，明

显小于①的，正确；D项，总反响③AC反响的反响物总能量（A点）小于生成物总能量（C

点），反响为吸热反响的AH3>0,正确。

2.（20xx.湖南教育联盟联考）化学反响A2（g）+B2（g）=2AB（g）AW=+100kJ-rnol-1的能量变

化如下图，判断以下表达中正确的是（）

A.参加催化剂，该反响的反响热将减小

B.每形成2moiA—B键，将吸收bkJ能量

C.每生成2分子AB吸收（a一%）kJ热量

D.该反响正反响的活化能大于lOOkJ.moL

答案D

解析催化剂不能改变反响热的大小，A错误；形成化学键，释放能量，B错误；热化学方

程式中，化学计量数代表物质的量，C错误。

3.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂外表形成化学键的过程。

反响过程的示意图如下：

状态1

・表示cO表示0///////////表示催化剂

以下说法正确的是()

2是吸热反响

B.在该过程中，CO断键形成C和0

I-状态IH表示CO与O2反响的过程

答案c

解析由题干上图可知状态ni的能量低于状态I的能量，因此该过程是放热过程，A项错误；

由题干以下图可知该过程中CO的化学键没有断开，B项错误；CO与0生成的C02具有极

性共价键，C项正确；状态I到状态HI表示CO与0生成C02的过程，D项错误。

L练后反思■--------------------------------->

(1)焙变与反响发生的条件、反响进行是否彻底无关。

(2)催化剂能降低反响所需活化能，但不影响焰变的大小。

(3)在化学反响中，反响物各原子之间的化学键不一定完全断裂。

题组二依据键能或能量变化图计算焰变

4.(20xx•保定模拟)根据如图能量关系示意图，以下说法正确的是()

能

量

1molC(s)+1molO2(g)

1molCO(g)+0.5molO2(g)

393.5kJ-mol-1---------------%/门—

1s-1转化n

转化I282.9kJ-mol-1

||1molC02(g)

反应过程

A.lmolC(s)与1molCh(g)的能量之和为393.5kJ

B.反响2co(g)+O2(g)=2CO2(g)中，生成物的总能量大于反响物的总能量

1

C.由C(sLCO(g)的热化学方程式为：2C(s)+O2(g)=2CO(g)AH=-221.2kJ-mol

D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，则CO热值△，=-10」kJmor1

答案C

解析A项，由图可知1molC⑸与1mol02(g)的能量比1molCCh(g)能量高393.5kJ,错误；

B项，2co(g)+O2(g)=2CCh(g)为放热反响，生成物的总能量小于反响物的总能量，错误；

C项,由图可知1molC(s)与02(g)生成1molCO(g)放出热量为393.5kJ-282.9kJ=110.6kJ,

且物质的量与热量成正比，婚变为负，则热化学方程式为2c(s)+O2(g)=2CO(g)

-221.2kJ-mol-1,正确：D项，假设热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量，

0VI

则CO的热值为葭。F0.1kJ.gr,错误。

乙。g

5.(20xx・桂林质检)氢卤酸的能量关系如下图，以下说法正确的是()

HX(aq)------~>H+(aq)+X-(aq)

AM

AMH*(g)+X-(g)

AH,AW5

HX(g)—组-------H(g)+X(g)

A.HF气体溶于水放热，则HF的AHiVO

B.相同条件下，HC1的比HBr的小

C.相同条件下，HC1的A/+AH4比HI的大

D.一定条件下，气态原子生成1molH—X键放出akJ能量，则该条件下△H2=+akJ-mol1

答案D

解析A项，HF气体溶于水放热，则HF气体溶于水的逆过程吸热，即HF的AHi>0,错

误；B项，由于HC1比HBr稳定，所以相同条件下HC1的A比比HBr的大，错误；C项，A%

+A%代表H+(aq)―►H(g)的烙变，与是HC1的还是HI无关，错误；D项，一定条件下，气

态原子生成1molH—X键放出akJ能量，则断开1molH—X键形成气态原子吸收akJ的能

量，即为△%=+akJ-moL,正确。

6.通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学

键的强弱，也可用于估算化学反响的反响热(AH),化学反响的等于反响中断裂旧化学键

的键能之和与反响中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供

计算使用。

化学键Si—OSi—ClH—HH—ClSi—SiSi—C

键能/kJ.mol।460360436431176347

工业上的高纯硅可通过以下反响制取：SiCU(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g),该反响的反响热

\H为0

答案+236kJ-moP1

解析SiCL、比和HC1分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原

子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1mol晶体硅中所含的Si—Si键为2mol,即

制取高纯硅反响的反响热A//=4X360kJ-mol-1+2X436kJ-moF1-(2X176kJmor'+

4X431kJmorl)=+236kJmorl»

■反思归纳

1.熟记反响热的根本计算公式

△H=生成物的总能量一反响物的总能量

△”=反响物的总键能之和一生成物的总键能之和

2.常见物质中的化学键数目

物质石墨金刚石

CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)S8(S—S)Si

键数2464282

题组三热化学方程式的书写

7.依据事实写出以下反响的热化学方程式。

⑴SiFU是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiCh和液态HzO。室温下2gSiH4

自燃放出热量89.2kJ。SiH4自燃的热化学方程式为。

⑵CuCl(s)与。2反响生成CuCb(s)和一种黑色固体。在25℃、101kPa下，该反响每消耗1mol

CuCl(s),放热44.4kJ,该反响的热化学方程式是。

(3)以下图是1molNO2和1molCO反响生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2

和CO反响的热化学方程式：