高中化学选修4之知识讲解-《化学反应与能量》全章复习与巩固-基础

全章复习与巩固

【学习目标】

1、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式；

2、掌握热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式；

3、了解中和热、燃烧热的概念，并能进行简单的计算；

4、知道盖斯定律，能用盖斯定律进行反应热的简单计算；了解反应热计算的过程和方法。

【知识网络】

1、知识结构

化

学

反节约能源的意义

应

与开发新能源

能

量

2、知识联系

定义：在化学反应过程中放出或吸收的热壁；

符号：△1｛

单位：一般采用kJ,mol'1

测量：可用量热计测量

研究对冢：一定压弼下在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量.

反应热：表示方法：放热反应△水(),用表示；吸热反应也4。，用"+”表示.

,「燃烧热：在lOlkPa下，Imol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量.

定义：在稀溶液中，酸跟碱发生反应生成5。1出3时的反应热.

I中和热:强酸和强减反应的中和热：H*(aq)+OIT(aq)=HsO(l);AH=-57.3kJ*mol-1

弱酸弱碱电离要消耗能量，中和热|AH|<57.3kJ-mol-1

，原理：断键吸热，成键放热.

化反应热的微观解释反应热=反应物分子断裂时所吸收的总能量-生成物分子形成时

学

k释放的总能量

反

f定义：表明所放出或吸收热量的化学方程式.

应

意义：既表明化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化.

的

(①、要注明反应的温度和压强，若反应是在298K,latm可不注明；

能热化学

量方程式②、要注明反应物和生成物的聚集状态或晶型；

I书写方法｛③、△1!与方程式计量数有关，注意方程式与对应，△!｛以kJ-moP

单位，化学计量数可以是整数或分数.

④、在所写化学反应方程式后写下△!!的“+”或“-”数值和单位

盖斯定律：

一定条件下，某化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应的总热效应相同.

【要点梳理】

要点一、反应热及燃烧热、中和热等概念

1、反应热：

化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量为该反应在此温度下的热效

应。

2、燃烧热

(1)概念：在lOlkPa时，Imol物质燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧

热的单位一般用kJ/mol表不。

(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ/mol,表示在lOlkPa时，ImolC完全燃烧放出393.5kJ的热量。

要点诠释：①规定是在101kPa压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在lOlkPa下测定出来的。

因为压强不同，反应热有所不同。

②规定可燃物的物质的量为lmol(这样才有可比性)。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可

燃物的化学计量数为1,其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18的燃烧热为5518kJ/mol,用热化学

方程式表示则为

25

C8Hl8(1)+2o2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=-5518kJ/mol

③规定生成物为稳定的氧化物.例如C—CO2、H^HO(1),S—SO2等。

22

C(s)+2O2(g)=CO(g)AH=-110.5kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g)AH=—393.5kJ/mol

C的燃烧热为393.5kJ/mol而不是110.5kJ/molo

④叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用AH表示时取负值。

例如，CH4的燃烧热为890.3kJ/mol,而△!!=-890.3kJ/moh必须以Imol可燃物燃烧为标准。

3、中和热

(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成Imol吊0,这时的反应热叫中和热。

+-

(2)中和热的表示：H(aq)+OH(aq)=H2O(l)AH=-57.3kJ/molo

要点诠释：①这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c(H+)Wlmol/L,碱溶液中的C(O1T)Wlmol/L。这是因浓

酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。

②强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OIF反应(即与酸、碱的种类无关)，通过许多次实验测定，ImolH

+和ImolOlT反应生成ImolHzO时，放出热量57.3kJ。其热化学方程式为

+-

H(aq)+OH(aq)=H2O(l)AH=-57.3kJ/mol

因此，所有中和反应的AH都相同，都为一57.3kJ/mol。

③中和热是以生成Imol%。为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1,其酸、

碱或盐的化学计量数可以为分数；中和反应对象为稀溶液；强酸与强碱中和时生成Imol在。均放热57.3kJ,

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57.3kJ/mol„

4、中和热的测定

(1)主要仪器：大烧杯(500mL)、温度计、量筒(50mL)两个、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①姻羲仪•如图所示.

棒。

(2)实验步骤：

①组装仪器如图6-1所示。

②分别量取50mL0.50mol/L的盐酸和50mL

0.55mol/LNaOH溶液，记录起始温度ti。

③混合反应并准确量取混合液最高温度，记录终止温度t2O

④重复实验二次，取平均值。

------kJ»mol-1

⑤计算△!!=0-025

(3)可能的误差

①未及时测出最高温度一其值偏小

②使用一个量筒且未洗干净一其值偏小

③烧杯过大——其值偏小

要点二、化学反应的焰变

1、焰的定义

物质所具有的能量是性质，符号为H。用焰变(AH)来描述与反应热有关的能量变化。

△H=H(生成物)—H(反应物)

AH为生成物的总笆与反应物的总焰之拳称为化学反应的焰变。

注意：AH〉。，表示吸热；表示放热；单位：J/mol或kJ/mol

2、反应热与焰变的关系

热化学研究表明，对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化只转化成热能，而没有

转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焰的改变。数学表达式：QP=AH,

其中：QP表示在压强不变的条件下化学反应的反应热。

要点三、热化学方程式及其书写

1、概念：能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。

2、意义：既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。

要点诠释：(1).热化学方程式必须标出能量变化。

(2).热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应物

和生成物的聚集状态有关。

(3).热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，因此可以用分数，但要注意反应热也发生相应

变化。

3、书写注意事项：

(1)要注明反应物和生成物的聚集状态(若为同素异形体，要注明名称)，因为物质呈现哪一种聚集状态，

与它们所具有的能量有关，即反应物的物质相同，状态不同，也不同。

(2)要注明反应温度和压强。因为AH的大小和反应的温度、压强有关,如不注明，即表示在lOlkPa和25。5

(3)热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可

以是分数。相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其也同等倍数的改变。

(4)AH的表示：在热化学方程式中AH的“+”“一”一定要注明，“+”代表吸热，“一”代表放热。AH的单

位是：kJ/mol或J/mol。

要点四、培变的计算一一盖斯定律及其应用

1、盖斯定律的涵义：化学反应不管是一步完成还是几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的反

应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体的反应进行的途径无关。如果一个反应可以

分几步进行，则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同，这就是盖斯定律。

2、盖斯定律的应用：盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行的很慢，有些反应不容易直接

发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间

接的把它们的反应热计算出来。

3、反应热计算

根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据，可以计算一些反应的反应热。反应热、燃烧热的简单计

算都是以它们的定义为基础的，只要掌握了它们的定义的内涵，注意单位的转化即可。

热化学方程式的简单计算的依据：

(1)热化学方程式中化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，还等于反应热之比。

(2)热化学方程式之间可以进行加减运算。当两个热化学方程式相加(减)时，反应热同时相加(减)，得到一

个新的热化学方程式。

【典型例题】

类型一、热化学基本概念

例1(2015四川成都阶段性考试)下列说法中正确的是()

A.煤燃烧是化学能转化为光能的过程

B.Imol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热

C.HC1和NaOH反应的中和热AH=-57.3kJ-moF1,则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热AH=2X(—57.3)

kJ•mol1

D.反应H2(g)+F2(g)==2HF(g)AH=-270kJ•molr说明在相同条件下，1mol氢气与1mol

氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量

【思路点拨】明确燃烧热、中和热的概念，熟练掌握热化学基本概念的要点，分析问题从基本概念入手。

【答案】D

【解析】煤燃烧主要是化学能转化为热能的过程，A错误；Imol甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出

的热量是甲烷的燃烧热，B错误；中和热指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol水时的反应热，C错

误；D项，AHCO说明反应物的总能量大于生成物的总能量，正确。

【总结升华】热化学的基本概念是理解热化学相关问题的关键，只有熟练掌握这些基本概念才能使本部

分内容体系化。而准确掌握这些基本概念的要点才能对一些命题进行正确判断。

举一反三：

【变式1](2015河南洛阳统考)下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()

A.已知2H2(g)+。2(g)==2H2。(g)AH=-483.6kJ-moP1,则氢气的燃烧热为241.8kJ•mo「

1

B.已知NaOH(aq)+HC1(aq)==NaCl(aq)+H2O(1)AH=-57.3kJ•moF,则含40.0gNaOH

的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出57.3kJ的热量

C.已知2c(s)+202(g)==2CO2(g)AH=a；2C(s)+O2(g)==2CO(g)AH=b,则a>b

D.已知c(石墨，s)==c(金刚石，s)AH>0,则石墨比金刚石稳定

【答案】D

【解析】在101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热，

因此A错误；醋酸是弱电解质，其电离会吸收热量，因此含40.0gNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出

的热量小于57.3kJ,B错误；碳完全燃烧比不完全燃烧放热多，即a<b,C错误；石墨的能量比金刚石低，

更稳定，D正确。

【变式2】下列说法正确的是

A.在lOlkPa时，Imol物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热；

B.酸和碱发生中和反应生成Imol水，这时的反应热叫中和热；

C.燃烧热或中和热是反应热的种类之一；

D.在稀溶液中，ImolCH3coOH和ImolNaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ。

【答案】C

【解析】本题旨在考查对燃烧热、中和热的定义的理解，特别是两概念中应注意的问题。

类型二、热化学方程式

例2在一定的条件下，当64gSO2气体被氧化成SO3气体时，共放出热量98.3kJ。据此，下列热化学方

程式正确的是

A.SQ(g)+LH=-983kJImol

B.2SQ(g)+53)I、2SQ<)AW=-196,6V/mo/

SQ(g)+；5(g)^^Q(0,

C.2NH=-98.3V/mol

D2£Q(g)+5(g)k^2£q(g)A//=+196.6V/WO/

【思路点拨】本题考查热化学方程式的书写，注意题目中给出的量出放出热量的对应关系。

【答案】c

【篇析】此题旨在考查AH与物质的量的关系，及书写热化学反应方程式的注意事项。ImolSO2完全氧

化为SO3气体时放出热量为98.3kJ/mol,即AH为负值。

【总结升华】热化学方程式的正确书写是学好热化学版块的基本功。书写时注意物质的状态、化学计量

数、反应热数值的关系，并且要求准确理解热化学方程式的含义。

举一反三：

【变式1]往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚

乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2,树脂可燃性大大降低。

已知热化学方程式：

1

Mg(OH)2(s)==MgO(s)+H2O(g)△Hi=+81.5kJ-mol

L1

1

A1(OH)3(S)=2A12O3(S)+2H2O(g)△H2=+87.7kJ-mol

@Mg(OH)2和A1(OH)3起阻燃作用的主要原因是

②等质量Mg(OH)2和A1(OH)3相比，阻燃效果较好的是,原因是0

③常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四澳乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类，主要是Mg(OH)2

和A1(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是(填代号)，理由是。

【解析】①Mg(OH)2和A1(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定

性好的MgO、AI2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。

1

②Mg(OH)2Mg(OH)2的吸热效率为：81.5kTmo「/58g-mori=1.41kLg；A1(OH)3的吸热效率为：

1

87.7kJ-mo「i/78g加0产=1.12kJg等质量的Mg(OH)2比A1(OH)3吸热多。

③C四澳乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。无

机类阻燃剂Mg(OH)2和A1(OH)3无烟、无毒、腐蚀性小。

【总结升华】热化学方程式的书写常见错误

①未标明物质的聚集状态

②没有配平

③反应热计算错误

④反应热的值与方程式中的化学计量数不匹配

⑤反应热没有单位

⑥反应热没有带上“+”号或“一”号。

【变式2】已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AX5的熔点为167℃,室温时，AX3与气体

X2反应生成ImolAXs，放出热量123.8kJ.该反应的热化学方程是为.

【答案】AX3(1)+X2(g)=AXs(s)Z\H=T23.8kJ・mo「1

【解析】因为AX3的熔点和沸点分别为-936C和76℃,AX5的熔点为167℃,室温时，AX3为液态，

AX5为固态，生成ImolAXs，放出热量123.8kJ,该反应的热化学方程为：AX3(1)+X2(g)=AX5(s)AH=

-123.8kJ・mo「。

类型三、反应热的有关计算

例3(2015江苏高考)烟气(主要污染物SCh、NOx)经。3预处理后用CaSCh水悬浮液吸收，可减少烟气

中SCh、NOx的含量。。3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为：

1

NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)AH=-200.9kJmol

1

NO(g)+l/2O2(g)=NO2(g)AH=-58.2kJmol

1

SO2(g)+O3(g)=SO3(g)+O2(g)AH=-241.6kJ.mol

则反应3NO(g)+O3(g)=3NCh(g)的AHkJ-mor*o

【思路点拨】本题考查盖斯定律的应用，做题时注意方程式的变形，该变形同时应用于反应热的计算中。

【答案】-317.3

【解析】前两式变形①+②x2得出：3NO(g)+O3(g)==3NO2(g)AH=-200.9-58.2x2kJ-mol^-317.3

kJ-mol1o

【总结升华】反应热计算注意点：

(1)反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反

应热数值需同时做相同倍数的改变。

(2)热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。

(3)正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。

举一反三：

【变式1】在同温同压下，下列各组热化学方程式中，热效应AHAAH2的是()

A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AHi2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH2

B.S(g)+O2(g)=SO2(g)AHiS(s)+O2(g)=SO2(g)AH2

C.C(s)+O2(g)=CO(g)AHiC(s)+O2(g)=CO2(g)AH2

D.H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)AHiH2(g)+Br2(l)=2HBr(g