1、第六章化学反应与能量第17讲化学反应与能量变化考纲要求学法点拨1.了解化学反应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。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。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。5了解焓变(H)与反应热的含义。6理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。本讲主要包含反应热的有关概念、热化学方程式的书写与正误判断、化学反应热的计算、盖斯定律的应用等内容。在之前的化学学习中，也许有许多需要大量记忆的内容，但化学理论专题的学习，一定不能死记硬背，而要真正地
2、理解公式和概念背后的实质性含义。复习这部分知识，我的体会是：(1)要注意准确理解反应热、燃烧热、中和热、吸热反应、放热反应、焓变等概念，注意概念的要点、关键词等；对于能量与物质稳定性、能量变化与反应条件之间的关系要理解到位。(2)要理解放热反应和吸热反应的实质，能解决与此有关的图像问题。(3)热化学方程式的书写与正误判断要注意物质聚集状态、焓变的数值与化学计量数的对应关系等。(4)利用盖斯定律书写热化学方程式和计算焓变时，要注意抓住参加反应的物质的聚集状态、前后位置及化学计量数等，进行准确推断与相关计算。考点一焓变、反应热与能源Z 1化学反应中的变化和守恒(1)化学反应中的两大变化：_物质_变
3、化和_能量_变化。(2)化学反应中的两大守恒：_质量_守恒和_能量_守恒。(3)化学反应中的能量转化形式：化学能转化为_热能_、_光能_、电能等。2焓变、反应热(1)化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同的温度时，_放出或吸收_的热量称为化学反应的反应热。在特定条件下焓变等于反应热。(2)符号：H。(3)常用单位：kJmol1或kJ/mol。3吸热反应和放热反应(1)宏观角度：从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示：_吸_热反应_放_热反应(2)微观角度：从化学键变化的角度分析(3)常见放热反应a可燃物的燃烧；b酸碱中和反应；c大多数化合反应；(特例：CCO22CO吸热反应)d
4、金属与与酸(或水)的置换反应；e物质的缓慢氧化；f铝热反应等(如2AlFe2O3Al2O32Fe)(4)常见吸热反应a大多数分解反应(如NH4ClNH3HCl)b盐的水解；cBa(OH)28H2O与NH4Cl反应；d碳与水蒸气、C与CO2、CO与CuO、H2与CuO等的反应。特别提醒：(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成，任何化学反应都具有热效应。(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热，需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应，如水结成冰放热但不属于放热反应。浓H2SO4、NaOH固体
5、溶于水放热、NH4NO3溶于水吸热，因为不是化学反应，其放出或吸收的热量不是反应热。(4)物质三态变化时，能量的变化形式为固态液态气态。4燃烧热、中和热(1)燃烧热(2)中和热定义及表示方法中和热的测定a装置b计算公式：HkJmol1t1起始温度，t2终止温度，n生成水的物质的量，c中和后生成的溶液的比热容，一般为4.18 J/(g)。注意事项a碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是_隔热防止热量散失_。b为保证酸、碱完全中和，常使_碱_稍稍过量。c实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得的数值偏_小_。特别提醒：(1)中和热、燃烧热的焓变均为负值。(2)当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物
6、质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。5能源X 1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化()(2)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应()(3)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同()(4)N2分子中含3个共价键，键能大，故N2的能量(焓)也大()(5)反应HCHOO2CO2H2O为吸热反应()(6)由“4P(红磷，s)=P4(白磷，s)H0”可知，白磷比红磷稳定。()(7)甲烷的燃烧热H890 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)
7、2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890 kJmol1()提示：燃烧热生成的水是液态。(8)S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1(燃烧热)(H的数值正确)。()(9)在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量为57.3 kJ。()(10)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量。()提示：醋酸为弱酸，存在电离平衡电离吸热，故放出的热量小于57.3
8、kJ。2已知某反应A(g)B(g)C(g)D(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)该反应是_吸热_反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的H_E1E2_kJmol1(用含E1、E2的代数式表示)，1 mol气体A和1 mol气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol气体D具有的总能量_一定低_(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。(2)若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，是E1和E2的变化是：E1_减小_，E2_减小_，H_不变_(填“增大”“减小”或“不变”)。3怎样用环形玻璃棒搅拌溶液，能不能用铁质搅拌棒代替？能不能用铜质搅拌棒代替？答案：实验时应用环形玻
9、璃棒搅拌棒上下搅动，因为铁可以和盐酸反应而且铁、铜传热快，热量损失大，所以不能用铁质搅拌棒或铜质搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。题组一化学反应与能量变化的图像分析1(2018试题调研)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)反应进程中的能量变化如图所示。下列说法中错误的是(D)A该反应的活化能为E1B该反应的HE1E2C该反应为放热反应D图中表示温度T1T2解析活化能是指化学反应中，由反应物分子到达活化分子所需的最小能量，故A正确；依据图像分析判断，HE1E2，故B正确；反应物的能量高于生成物的能量，是放热反应，故C正确；图中虚线、实线表示的是有无催化剂时，反应过程中的能量变化，反应的活化能与温度无关
10、，故D错误。2(2018江西吉水检测)反应ABC(H0)、XC(H0)，X具有的总能量大于A和B具有的总能量，排除A、C选项；XC(H0)，X具有的总能量大于C具有的总能量，排除B选项，D正确。3(2018上海杨浦一模)已知：2A(g)B(g)(该反应H0。()(2)H2(g)O2(g)=H2O(l)H1和2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2中的H1H2。()(3)H2(g)O2(g)=H2O(g)H1和H2O(g)=H2(g)O2(g)H2中的H1H2。()(4)C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，说明石墨比金刚石稳定。()(5)已知：500、30 MPa下，N2(g)3H2(g)2
11、NH3(g)H92.4 kJmol1；将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应，放出热量46.2 kJ。()(6)碳在空气燃烧生成 CO2，该反应中化学能全部转化为热能。()(7)反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HQ kJmol1(Q0)，则将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出Q kJ的热量。()(8)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H相同。()(9)对于SO2(g)O2(g)SO3(g)HQ kJmol1，增大压强平衡右移，放出的热量增大，H减小。()(10)CH4(g)2O2(g)=
12、CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJ()2已知热化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol，在合成氨工业生产中，如何理解此可逆反应中的反应热？答案：反应热是反应物完全反应后放出或吸收的热量，不是达到平衡时反应放出或吸收的热量。N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJ/mol表示1 mol N2(g)与3 mol H2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)的反应热，在实际生产中，1 mol N2和3 mol H2反应生成的NH3小于2 mol，反应放热小于92.4 kJ。3实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应：
13、2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64 kJ/mol，当放出314.624 kJ热量时，SO2的转化率为多少？答案：196.64 kJ为生成2 mol SO3时放出的热量，因此当放出热量为314.624 kJ时，参加反应的SO2的物质的量为2 mol3.2 mol，故SO2的转化率为100%80%。题组一热化学方程式的正误判断1(2018广东佛山模拟)已知：101 kPa时1 mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出的热量为5518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式的书写正确的是(C)2C8H18(l)25O2(g
14、) =16CO2(g)18H2O(g)H11036 kJmol12C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H11036 kJmol1HOH=H2OH57.3 kJmol12NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1ABCD只有解析根据题意，辛烷燃烧生成的水应是液态而不是气态，故错误；中未标明反应物、生成物的聚集状态。2(2018辽宁营口期中)下列热化学方程式书写正确的是(H的绝对值均正确)(C)AC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJmol1(燃烧热)BNaOH(aq)HC
15、l(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热)CS(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJmol1(反应热)D2NO2=O22NOH116.2 kJmol1(反应热)解析燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol，得到的氧化物必须是稳定的氧化物，H2O的状态必须为液态，故A错；中和反应是放热反应，H应小于0，故B错；书写热化学方程式要注明物质在反应时的聚集状态，故D错。3标准状况下，气态分子断开1 mol化学键的焓变自然数为键焓。已知HH、HO和O=O键的键焓H分别为436 kJmol1、463 kJmol1和495 kJmol1，下列热化学方程式正确的是(
16、D)AH2O(g)=H2(g)O2(g)H 485 kJmol1BH2O(g)=H2(g)O2(g)H485 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1D2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1解析根据键焓的概念：气态分子变为原子吸收的能量；水分解为氢气和氧气为吸热反应，焓变数值中有“”，A错误；根据键焓确定水分解为氢气和氧气的热化学方程式，焓变反应物的总键焓生成物的总键焓2463436495242.5(kJmol1), B错误；氢气和氧气反应生成水是放热反应，焓变符号为“”，C 错误；焓变反应物的总键焓生成物的总键焓243649544634
17、85(kJmol1), D正确。萃取精华：判断热化学方程式正误的“五审”一审“”“”：放热反应一定为“”，吸热反应一定为“”二审单位：单位一定为“kJmol1”，易错写成“mol”或漏写三审状态：物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错四审数值对应性：反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，即化学计量数与H成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反五审是否符合概念：如燃烧热、中和热的热化学方程式题组二正确书写热化学方程式4(2018试题调研)(1)Si与Cl两元素的单质反应生成1 mol Si的最高价化合物，恢复至室温，放热687 kJ。已知该化合物的熔、沸点
18、分别为69和58，写出该反应的热化学方程式_Si(s)2Cl2(g)=SiCl4(l)687 kJmol1_。(2)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216.0 kJmol1_。(3)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：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1 mol AX5，放出热量123.8 kJ
19、。该反应的热化学方程为_AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1_。解析(1)Si和Cl2反应生成SiCl4，SiCl4的熔点为69，沸点为58，说明室温下SiCl4为液体，生成1 mol液态SiCl4时放热687 kJ，据此可写出反应的热化学方程式。(2)依题意，反应NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)的H21.6 kJ216.0 kJmol1。(3)由题意知，室温时，AX3是液体，AX5是固体，所以热化学方程式为AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1。5(2018宜春模拟)在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反
20、应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJmol1表示。请认真观察下图，然后回答问题。(1)图中所示反应是_放热_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)某硝酸厂处理尾气中NO的方法：催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知：则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是_N2(g)2H2O(g)=2NO(g)2H2(g)H665 kJmol1_。(3)下列反应中，属于放热反应的是_，属于吸热反应的是_。物质燃烧炸药爆炸酸碱中和反应二氧化碳通过炽热的碳Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应铁粉与稀盐酸
21、反应萃取精华：在热化学方程式的判断正误和书写时，常见失误点有：(1)忽视H的正负。(2)忽视H的数值与化学计量数有关。化学计量数发生变化时，H的数值要相应变化。(3)忽视物质的状态不同H的数值也不同。考点三盖斯定律反应热的计算和比较Z 1盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的_始态和终态_有关，而与_反应的途径_无关。(2)意义：间接计算某些反应的反应热。已知在25 、101 kPa时：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，则CO(g
22、)O2(g)=CO2(g)的H为_283_kJmol1_。(3)应用方程式反应热间的关系aAB、A BH1_aH2_ABH1_H2_H_H1H2_2. 反应热的计算(1)主要依据热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热、中和热、反应物和生成物的总能量等。(2)主要方法根据热化学方程式计算反应热与反应物和生成物各物质的物质的量成正比。根据反应物和生成物的总能量计算H_E生成物E反应物_。依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算H_E反应物的化学键断裂吸收的能量E生成物的化学键形成释放的能量_根据盖斯定律计算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，而与反应的
23、途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。应用盖斯定律常用以下两种方法。a. 热化学方程式相加或相减，如由C(s)O2(g)=CO2(g)H1；C(s)O2(g)=CO(g)H2；可得2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2(H1H2)b. 合理设计反应途径，如，则HH1H2。根据物质燃烧热数值计算Q(放)n(可燃物)|H|根据比热公式进行计算QcmT3利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤特别提醒：应用盖斯定律时要注意的问题(1)叠加各反应式时，有的反应要逆向写，H符号也相反，有的反应式要扩大或缩小，H也要相应扩大或缩小。(2)比较反
24、应热大小时，反应热所带“”“”均具有数学意义，参与大小比较。(3)利用键能计算反应热时，要注意物质中化学键的个数。如1 mol NH3中含有3 mol NH键，1 mol P4中含有6 mol PP键等。X 1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)若H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)H10()(2)已知相同条件下2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)H1，反应2SO2(s)O2(g)=2SO3(g)H2，则H1H2()(3)对一可逆反应加入催化剂，改变了反应途径，反应的H也随之改变()(4)同一反应一步完成与两步完成的焓变相同()(5)已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92
25、 kJ/mol，则2NH3(g)N2(g)3H2(g)的H92 kJ/mol()(6)利用盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热()2(1)下列各组热化学方程式的H前者大于后者的是_。C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(ag)H8(2)物质A在一定条件下可发生一系列转化，完成下列填空。AF，H_H6_；H1H2H3H4H5H6
26、_0_；CF，|H|_|H1H2H6|(填“”“H2的是(A)A2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1；2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2BS(g)O2(g)=SO2(g)H1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2C2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)H1；2SO3(g)=O2(g)2SO2(g)H2D已知反应：C(金刚石，s)=C(石墨，s)HH2，故A符合题意；固体硫转化为气态硫需要吸收热量，所以H1H2，故B不符合题意；二氧化硫转化为三氧化硫是放热反应，三氧化硫分解成二氧化碳和氧气是吸热反应，所以H1H2，故C不符合题意；根据盖斯定律可知：H1H20，所以H10，H30，
27、H40CH1H2H3DH3H4H5解析设题中反应由上到下分别为、，反应为碳的燃烧，是放热反应，H10，反应为CO的燃烧，是放热反应，H30，反应为铁的氧化反应(化合反应)，是放热反应，H4E(生成物)，放热反应，H0。(2)E(反应物)0。2热化学方程式书写与判断的四点注意事项：(1)标明物质的聚集状态。(2)H的符号与单位。(3)H的数值与化学计量数是否对应。(4)燃烧热、中和热等条件的限制。3盖斯定律的两个关键：(1)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关。(2)利用盖斯定律可间接计算某些反应的反应热。4盖斯定律中的两个关系(1)总反应方程式分反应方程式之和(2)总反应的焓变分反应的焓变之和
