1、化学反应中的能量变化金沙中学 顾永华一、 学习目标了解化学反应中的能量变化，吸热反应、放热反应。. 理解反应热、燃烧热与中和热，正确书写热化学方程式。二、典型例题例1 已知常温时红磷比白磷稳定，在下列反应中：4P（白磷，s）+5O2(g)=2P2O5(s)；H= -a kJ/mol4P（红磷，s）+5O2(g)=2P2O5(s)；H= -b kJ/mol若a、b均大于零，则a和b的关系为 （ ）Aab B D无法确定解析 物质能量越低越稳定，红磷比白磷稳定 ，故红磷的能量比白磷低。根据H=生成物能量总和反应物能量总和，对于放热反应（H0），当生成物状态相同时，反应物能量越低，放出热量越少。答案
2、选C。例2 化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知下列物质的键能分别为：HH：436 kJ/mol，ClCl：243 kJ/mol，HCl：431 kJ/mol试计算H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 的反应热。解析 根据“H=反应物键能总和生成物键能总和”，故该反应的反应热为： H= 436 kJ/mol+243 kJ/mol2431 kJ/mol= -183 kJ/mol。三、课堂练习1、已知25、101 kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C（石墨）+O2(g) CO2(g) ； H-393.51
3、kJmol-1C (金刚石) +O2 (g) CO2(g) ； H-395.41 kJmol-1据此判断，下列说法正确的是 （ ）A由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 B由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高C由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 D由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 2、已知 H2(g)1/2 O2(g)=H2O(g) ； H1a kJmol-1 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(g) ； H2b kJmol-1 H2(g)1/2 O2(g)=H2O(l) ； H1c k
4、Jmol-1 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(l) ； H2d kJmol-1下列关系式中正确的是（ ）A ab0 Bbd0 C2a=b0 D2c=d03、已知葡萄糖的燃烧热是2804 kJmol-1,当它氧化生成1 g水时放出的热量是( )A26.0kJ B51.9kJ C155.8kJ D467.3kJ4、已知在1105 Pa，298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,下列热化学方程式正确的是 ( ) A. H2O(g) = H2(g)1/2 O2(g)； H1+242 kJmol-1B. 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(l)； H2- 484
5、 kJmol-1C. H2(g)1/2 O2(g)=H2O(g) ； H1+242 kJmol-1D. 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(g)； H2+484 kJmol-15、已知NaOH稀溶液与稀H2SO4反应生成18 g水放出57.3 kJ的热量,Ba(OH)2稀溶液与稀H2SO4反应时同样生成18 g水,放出的热量 57.3 kJ(填“” 、“”、“ ”)。6、已知1 molCO气体完全燃烧生成CO2 气体放出283 kJ热量；1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量； 1 molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。（1） 写出氢气燃烧的热
6、化学方程式 。（2） 若 1 molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出热量 为 890 kJ（ 填“”、 “”、“ ”）。（3） 若将a molCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成 CO2气体和液态水时，则放出热量（Q）的取值范围是 。（4） 若将a molCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成 CO2气体和液态水，且CO2和水的物质的量相等时，则放出热量（Q）的的取值范围是： 。四、课后练习1、已知在25、 101kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是 ( ) A. C8H18(l)+ 2
7、5/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g) ； H-48.40 kJmol-1 B. C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ； H-5518 kJmol-1 C. C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)； H+5518 kJmol-1 D. C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) ； H-48.40 kJmol-12、沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。 0.5mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445kJ热量,则下列热化学方程式中正确的是 ( )A、2 CH4(g)+4 O2(g)
8、=2 CO2(g)+4 H2O(l) ； H+890kJmol-1 B、CH4(g)+2 O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l) ； H+890kJmol-1C、CH4(g)+2 O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l) ； H-890kJmol-1D、1/2 CH4(g)+ O2(g)=1/2CO2(g)+ H2O(l) ； H-890kJmol-13、下列选项中说明乙醇作为燃料的优点是 ( ) 燃烧时发生氧化反应 充分燃烧的产物不污染环境 乙醇是一种再生能源 燃烧时放出大量热量A. B. C. D4、航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发
9、高氯酸铵反应，其方程式可表示为：2 NH4ClO4=N2+4 H2O+Cl2+2 O2 ； H-Q 下列对此反应的叙述中错误的是 ( ) A. 上述反应属于分解反应 B. 上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行C 反应从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能D. 在反应中高氯酸铵只起氧化作用5、已知： H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)； H-57.3 kJmol-1。现将一定量的稀盐酸、浓硫酸、稀醋酸分别和1L 1molL-1的NaOH溶液恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，,则H1、H2和H3的大小关系为 ( )A. H1=H2H3 B. H3H2H1C. H3
10、H1H2 D. H2H1H36、有关能源的下列说法不正确的是 ()A煤、石油、天然气均为化石能源 B. 化石能源是非再生能源C. 氢能是可再生能源 D . 氢能、核能均是无污染的高效能源7、北京发射卫星用肼(N2H4)为燃料和NO2作氧化剂,两者反应生成N2和H2O(g),已知N2(g)+2 O2(g)=2 NO2(g)； H67.2kJ/mol N2H4(g)+ O2(g)= N2(g)+2 H2O(g)； H-534kJ/mol 那么,燃烧1mol肼(N2H4)放出的热量为 ( )A. 601.7 kJ B. 567.6 kJ C. 504.15 kJ D. 66.3 kJ8、已知反应X+
11、Y=M+N为放热反应,对该反应的下列说法中正确的()AX的能量一定高于M B. Y的能量一定高于NC. X和Y的总能量一定高于M和N的总能量D. 因该反应为放热反应,故不必加热就可发生9、已知乙炔和乙烯的热化学方程式是 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)；H-2600 kJmol-1C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g)；H-1411 kJmol-1又已知氧炔焰的温度比乙烯火焰的温度高。据此,下列叙述错误的是 ( )A每摩尔烃完全燃烧时,放热多的火焰温度也高B烃完全燃烧时,火焰温度高低不仅仅决定于燃烧的反应热大小C相同条件下,等体积乙炔和乙烯完
12、全燃烧时,乙炔放的热稍小,耗氧少,生成物的物质的量也少D每摩尔乙烯完全燃烧,生成气态产物时,放热小于1411 kJ10、25、101kPa时,1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态H2O,同时放出22.68kJ的热量。下列表示该反应的热化学方程式中正确的是 ( ) A. CH4O(l)+3/2O2(g)= CO2()+2H2O(l)； H-725.8 kJmol-1 B. 2CH4O(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(l)； H+1451.6 kJmol-1C. 2CH4O(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(l)； H-22.68 kJmol-1D. CH4O(l)+3/
13、2O2(g)= CO2(g)+2H2O(g)； H-725.8 kJmol-111、由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJmol-1,写出该反应的热化学方程式： .若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ,则反应H2(g)1/2 O2(l)=H2O(l) 的H kJmol-1,氢气的燃烧热为 kJmol-1。 12、已知常温时石墨的化学性质比金刚石稳定。在下列反应中： C(石墨,s) +O2(g)=CO2(g)；H= -a kJ/mol C(金刚石,s) +O2(g)=CO2(g)；H= -b kJ/mol则反应：C(石墨,s)= C(金刚石,s)；H= kJ/mol.由此
14、可知，两者中共价键 更牢固。13、有下列两个反应，当温度降低时，反应a平衡右移，反应b平衡左移。a. C2H2(g)+H2(g) C2H4(g)b. 2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g) 根据上述变化，判断以下几个热化学方程式： C(s)+2H2(g) CH4(g)；H= -Q1 kJ /mol 2C(s)+H2(g) C2H2(g)； H= -Q2 kJ /mol 2C(s)+2H2(g) C2H4(g)；H= -Q3 kJ /mol其中2Q1、Q2、Q3从大到小的顺序是 。14、家用液化气的主要成分之一是丁烷，当10g丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出的热量为500kJ,试写
15、出丁烷燃烧的热化学方程式： 。丁烷的燃烧热为 kJ /mol。已知1mol液态水汽化时需要吸收44kJ的热量，则C4H10(g)+13/2O2(g)= 4CO2(g)+5H2O(g)；H= kJ /mol。15、美国科学美国人杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下数据：到达地球表面的太阳辐射能的几条主要去路:直接反射52,000109kJs-1以热能方式离开地球81,000109kJs-1 水循环40,000109kJs-1 大气流动370109kJs-1 光合作用40109kJs-1请选用以上数据计算： 地球对太阳能的利用率约为 。 通过光合作用,每年有 kJ的太阳能转
16、化为化学能(每年按365天计算)。 每年由绿色植物通过光合作用(6 CO2+6 H2OC6H12O6+6 O2)为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A。试根据能量关系列出A的计算式。列式中缺少的数据用符号表示。A= (kg)。所缺数据的化学含义为 。五、单元检测1、氢气不仅是一种高效而没有污染的能源,而且是一种可再生能源,因此,开发研究、利用氢能倍受关注,下列关于以海水为原料制取氢气的研究方向不正确的是 ( ) A. 构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢成为二次能源B. 设法使太阳光聚焦,产生高温,将水分解产生氢气C. 寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放
17、能量D. 寻找特殊物质,开发廉价能源,以分解水制取氢气2、含11.2gKOH的稀溶液与1L0.12mol/L的H2SO4溶液反应放出11.46kJ的热量。该反应的热化学方程式是 ( ) A. KOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2K2SO4(aq)+H2O(l); H-11.46 kJ/molB.2KOH(aq)+ H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(g); H-114.6 kJ/molC.2KOH(aq)+ H2SO4(aq)=K2SO4(aq)+2H2O(l); H+114.6 kJ/molD.KOH(aq)+1/2H2SO4(aq)=1/2K2SO4(aq)+H2
18、O(l);H-57.3 kJ/mol3、已知两个热化学方程式： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H= -571.6 kJ/mol C3H8(g) +5O2(g)=3CO2(g)+4 H2O(l); H= -2220kJ/mol实验测得H2和C3H8混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ,则混合气体中H2与C3H8的体积比为 （ ） A.1:3 B.3:1 C.1:4 D.1:14、在同温同压下,下列各组化学反应的反应热H,前者大于后者的是( )A. 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(l) ; 2 H2(g)+ O2(g)=2 H2O(g)B. H2(g)+Cl2(g
19、)=2 H Cl(g);1/2 H2(g)+1/2Cl2(g)= H Cl(g)C. NaOH(aq)+ H Cl(aq)=NaCl(aq)+ H2O(l) ; NaOH(aq)+ 1/2 H2SO4(aq)= 1/2Na2SO4 (aq)+ H2O(l) D. C(s)+ 1/2 O2(g)= CO(g); C(s)+ O2(g)= CO2 (g);5、一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q0),经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗5molL-1的KOH溶液100ml,恰好生成正盐,则此条件下反应: C4H10(g)+13/2O2(g)= 4 CO2 (g)+ 5 H2O(g)
20、的H为A. +8Q kJ B. +16Q kJ C. -8Q kJ D. -16Q kJ6、实验室检测4mol SO2参加如下反应: 2 SO2(g)+O2(g)=2 SO3(g); H-196.6kJ/mol。当检测出放出314.3kJ热量时, SO2的转化率最接近于 ( )A.40% B.50% C.80% D.90%7、已知298K时,2SO2 (g)+ O2(g) 2 SO3(g) ； H - 197kJ/mol, 在相同温度和压强下,向某密闭容器中通人2mol SO2和1mol O2, 达到平衡时放出热量Q1 ， 向另一容积相同的密闭容器中通人1mol SO2和0.5mol O2,达
21、到平衡时放出热量Q2，下列关系式正确的是() AQ2Q1/2BQ2Q1/2C. Q1Q2197 kJDQ2Q1/2197kJ/28、下列有关H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l); H -57.3 kJmol-1的离子反应说法正确的是 （ ） A.代表所有的酸碱中和反应 B.反应物一定是强酸和强碱 C.强酸和强碱的中和反应都可以这样表示 D.代表稀的强酸和稀的强碱中和生成1mol水的反应9、下列热化学方程式中，H能正确表示物质的燃烧热的是 （ ）A. CO(g) +1/2O2(g) =CO2(g); H-283.0 kJ/molB. C(s) +1/2O2(g) =CO(g); H-110
22、.5 kJ/molC. H2(g) +1/2O2(g)=H2O(g); H-241.8 kJ/molD. 2C8H18(l) +25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l); H-11036 kJ/mol10、下列热化学方程式书写正确的是 （ ） A.2SO2 +O22SO3; H-196.6 kJ/mol B.H2(g) +1/2O2(g) =H2O(l); H-285.8 kJ/mol C.2H2(g) +O2(g)=2H2O(l); H-571.6 kJ D.C(s) +O2(g) =CO2(g); H+393.5 kJ/mol11、已知葡萄糖氧化生成CO2(g)和液态水的燃烧热为
23、2800kJ/mol.（1） 请写出葡萄糖燃烧的热化学方程式 （2） 计算100g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。 12、火箭的主要燃料是“偏二甲肼”，已知该化合物由C、H、O三种元素组成，w(C)=40%,w(H)=13.33%,其相对分子质量为60。通过结构分析可知，该物质分子中有一个氮原子以三个单键与其它原子相连，且不与H原子直接相连。燃料的氧化剂是N2O4，燃烧产物只有CO2、H2O、N2，5.00g“偏二甲肼”完全燃烧时可放出212.5 kJ热量。试推算“偏二甲肼”的分子式 ，并写出它的结构简式 。 (2)写出燃料燃烧的热化学方程式： 。 13、硝化甘油（C3H5N3O9）分解
24、时产物为 N2、CO2、O2和液态水，它的分解反应的化学方程式为： 已知20时，22.7 g硝化甘油分解放出的热量为154 kJ，则每生成1mol气体伴随放出的热量为 kJ。14、热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循的法则的一门科学。在热力学研究中，为了明确研究的对象，人为地将所注意的一部分物质或空间与其余的物质或空间分开。被划分出来作为研究对象的这一部分称之为体系；而体系以外的其他部分则称之为环境。热化学方程式中的H实际上是热力学中的一个物理量，叫做焓，在化学上表示一个封闭体系中化学反应的能量和对环境所作的功的和。一个体系的焓（H）的绝对值到目前为止还没有办法测得，但当体系发生变化时，我
25、们可以测得体系的焓的变化，即焓变，用“H”表示，HH（终态）H（始态）。 （1）化学反应中的H是以 的形式体现的。对于化学反应A+B=C+D，若H（A）H(B)H（C）+H(D)，则该反应的H为 0（填“大于”、“小于”），该反应是 （填“放热”、“吸热”）反应； （2） 进一步研究表明，化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。所谓键能就是：在101.3 kPa、298 K时，断开1 mol气态AB为气态A、气态B时过程的焓变，用H298（AB）表示；断开化学键时H0如H2(g)=2H(g)； H= 436 kJmol-1,形成化学键时H0如2H(g)=H2(g)；H= - 436 kJmo
26、l-1。 已知： H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g); H= -185 kJmol-1 H298（H2）= 436 kJmol-1 ,H298（Cl2）= 247 kJmol-1则 H298（HCl）= 。 （3） Hess G.H在总结大量实验事实之后认为，只要化学反应的始态和终态确定，则化学反应的H便是定值，与反应的途径无关。这就是有名的“Hess定律”。 已知：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g); H= -25 kJmol-1 3 Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g); H= - 47 kJmol-1 Fe3O4(s)+CO(g)
27、=3FeO(s)+CO2(g); H= 19 kJmol-1 请写出CO还原FeO的热化学方程式： 。 参考答案：三、1.A 2.C 3.A 4.A 5. 6. (1)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l); H= -286 kJmol-1(2) (3) 283a kJQ890a kJ (4)284.5a kJQQ3Q214. C4H10(g)+13/2O2(g)=4CO2(g)+5H2O(g); H= -2900 kJmol-12900; -268015.(1)23.3% (2)1.261018 (3)3.331017/Q kgQ为每生成1 mol葡萄糖（或每消耗6 molCO2）所需要
28、吸收的能量五、1.AC 2.D 3.B 4.D 5.D 6.C 7.D 8.D 9.A 10.B11.(1)C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l); H= -2800 kJmol-1(2) 2800 kJmol-1100g/180gmol-1=1556 kJ12.(1)C2H8N2; (CH3)2NNH2(2)C2H8N2(l)+2N2O4(g)=2CO2(g)+4H2O(l)+3N2(g); H= -2550 kJmol-113. 4C3H5N3O9=6N2+12CO2+O2+10H2O; 324.2 kJ14.(1) 热能； 小于； 放热(2) 434 kJmol-1(3) FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g); H= -11 kJmol-1