1、化学反应中的能量变化 2024-5-23专题 化学反应中的能量变化【相关知识链接】简单计算反应热放热反应 吸热反应决定因素：物质的键能影响因素：物质的状态热化学方程式的书写格式（注明各物质的聚集态）热量意义及单位（kJ mol-1）化学计量数的涵义根据相应物质的量求反应放出或吸收的热量根据需要的热量求反应物的用量等应用 应用 1.反应热的相关知识归纳化学反应与能量变化*盖斯定律：在一定条件下，某化学反应无论是一步完成还是几步完成，反应的热量值相同热化学方程式定义：表明所放出或吸收的热量的化学方程式书写方法要注明反应的温度和压强，若反应在298K和101kPa条件下进行，可不予注明要注明反应物和
2、生成物的聚集态（常用s、l、g分别表示固态、液态、气态）要注明反应的相应的热量值（H与方程式中的化学计量数有关，注意方程式与对应H要一致，计量数以mol为单位，可以是分数）要用“+”“-”表明放热、吸热反应热定义：在化学反应中放出或吸收的热量单位：一般采用kJ mol-1 研究对象：一定压强下，在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量表示方法：放热反应，H0；吸热反应，H0中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生反应生成1molH2O时的反应热（强酸和强碱反应的中和热为H =-57.3kJmol-1；弱酸和弱碱电离一般要消耗能量，反应的中和热为H-57.3kJmol-1）燃烧热：在101kPa时，1mo
3、l物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量化学反应的热量变化 放热反应：放出热的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量 H 0吸热反应：吸收热的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量 H 0使用化石燃料的利弊及新能源的开发 资源蕴藏：煤、石油、天然气，都属于短时期不可再生资源，储量极其有限资源综合利用：节能降耗、余热利用、炉渣的录用、转变成电能、煤的气化与液化、节能技术的推广环境保护：致因、危害、治理、措施等新能源：太阳能、燃料电池、风能、氢能、地热能、生物能、海洋能等2.化学反应与能量变化【复习方略点睛】 化学反应中的能量变化在中学化学教材中的篇幅较少，但在高考中经常涉及，特别
4、是在近几年高考中考查频率更高。主要考查内容有：热化学方程式的书写；热化学方程式的正误判断；比较反应热的大小以及有关反应热的计算等。在2005年的考纲中增加了“新能源的开发”，说明新的考纲逐步与新课程标准接轨，即关注化学与新能源的联系，又出现了反应热与能源结合起来的考查内容。能源问题是世界性的问题，它关系到人类生活和世界发展的社会热点，随着社会的进步和人们生活水平的不断提高，对能源的需求量逐年增大，并且它对周围环境的影响也越来越大。从能源问题入手，可以引出多学科的知识要点，从多角度设问，形成综合试题，考查学生的基础知识和运用多学科知识分析和解决问题的能力。因此，考查反应热的内容面将会不断拓宽，题
5、型将会不断创新，难度也会有所增加，并且化学反应中的能量变化与生物、物理有机地结合起来形成“3 + x”理综的命题热点。例如：利用某燃料的燃烧使一定量的水升高多少度？人们的某项活动将消耗多少能量？这些能量有多少g葡萄糖来提供？鉴于以上分析，本部分内容的复习应注意：正确认识和应用反应热；注意中和热与燃烧热的衡量标准；热化学方程式的书写规则及其意义。1.热化学方程式热化学方程式的书写或正误判断应注意：热化学方程式右端要注明热量变化，放热H0 kJ mol-1，吸热H0 kJ mol-1；注明各物质的聚集态（g、l、s），物质的聚集态不同，反应热不同；书写格式要正确；化学计量数表示实际参加反应的物质的
6、物质的量，一般用正整数，也可以用分数表示，但必须与标明的热量值对应；书写热化学方程式时要注明温度、压强，对某反应来讲，温度、压强不同，其反应热不同；若未注明条件，一般是指25和101kPa；注意热化学方程式是表示反应已完成的量，因此方程式中的物质的计量数必须与反应热相对应。热化学方程式题型分析：已知一定量的反应物（或生成物）在反应过程中所产生的热量，判断所给出的热化学方程式的正误（以选择题为主）或要求写出热化学方程式（以填空题为主）。已知相关的热化学方程式，要求写出新的热化学方程式，其解题思路：比较已知方程式与所要求方程式的不同，找出无关物质并变换其计量数使其相同，再通过加减消去，然后求出热量
7、值。利用热化学方程式计算，可把反应热作为“生成物”，按一般化学方程式的计算方式计算，同时要注意此类题目对方法技巧的考查。2.燃烧热与中和热燃烧热：1mol可燃物；完全燃烧；生成稳定的氧化物；放热反应不一定是燃烧反应；表示燃烧热的热化学方程式应以1mol可燃物为标准来配平其它物质的计量数；燃烧热的计算：Q热n(可燃物)Hc（n为可燃物的物质的量，Hc为可燃物的燃烧热）。中和热：在稀溶液中；酸和碱反应生成1mol H2O；中和热的表示：H(aq) + OH(aq) = H2O(l);H = 57.3kJmol-1弱酸或弱碱的中和热小于57.3kJmol-13.反应热和键能*共价键的键能是指破坏1
8、mol 该键所消耗的能量，键能越大，共价键越不容易破坏，形成的物质越稳定，而物质越稳定，其本身具有的能量越低。如果反应物键能总和小于生成物键能总和，反应发生时就会放出热量；如果反应物键能总和大于生成物键能总和，反应发生时就会吸收热量。放热反应：反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应所放出的热量Q放等于反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量的差值，也等于生成物的键能之和与反应物的键能之和的差值。常见的放热反应一般有：可燃物的燃烧化合反应 置换反应中和反应等。吸热反应：反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应所吸收的热量Q吸等于生成物所具有的总能量与反应物所具有的总能量的
9、差值，也等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值。常见的吸热反应一般有：分解反应弱电解质的电离盐类的水解反应特殊反应，如：CO2 + C2CO; C + H2OCO + H2;H2 + I22HI等。【名师解题指导】【例1】在25，101kPa下，1g 甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水时放出22.68kJ的热量，下列热化学方程式正确的是ACH3OH (l) +O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ; H = 22.68kJ mol-1B2CH3OH (l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l) ; H = 1452kJ mol-1C2CH3OH (l) + 3O
10、2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l); H = 725.8kJ mol-1D2CH3OH (l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l); H = + 1452kJ mol-1【解析】此题主要考查对热化学方程式书写的掌握程度。此类题目的求解一定要熟练掌握热化学方程式的书写规则和要求。解题的关键是正确理解表示反应热的H是反应的摩尔焓变，即进行“1mol反应”时的焓变。同时，还应注意反应中各物质的状态；反应热H 与热化学方程式中各物质的化学计量数成比例；H的符号和单位。1mol甲醇为32g，由题干知“1g CH3OH燃烧生成二氧化碳和液态水时放出22.68kJ的热量”
11、，则可排除A选项；再根据该反应放热，确定B为正确选项。有的考生选择了C选项，说明H的含义存在模糊认识；还有部分考生选择了D选项，问题出在放热反应的表达方式上。【答案】B【例2】强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H(aq) + OH(aq) = H2O(l);H = 57.3kJmol-1。分别向1L0.5 molL-1的NaOH溶液中加入下列物质：稀盐酸 浓硫酸 稀醋酸，则恰好完全反应时的热效应为H1、H2、H3的大小关系是 。【解析】该题主要考查对中和热的概念理解及中和热的计算，此类题在近几年高考中出现的较少，容易被忽视。只要考虑到酸碱中和反应放热即可。浓硫酸与碱溶液的混合过程中，除了
12、中和放热，浓硫酸的稀释也放热。醋酸是弱酸，反应过程中除了中和放热，醋酸电离还需要吸收热量。同时还需要考虑H的符号为负，即放出热量越多，其值越小。【答案】H3H1H2【评注】此类题目通常发生的错误是：反应热效应的比较只看热量值的大小，忽略“ + ”“”号；没有考虑到浓硫酸稀释放热和醋酸电离吸热。【例3】某液化石油气由丙烷和丁烷组成，其质量分数分别为80%和20%，它们燃烧的热化学方程式分别为：C3H8(g) + 5O2(g)3CO2(g) + 4H2O(g)；H 2200kJmol-12C4H10(g) + 13O2(g)8CO2(g) + 10H2O(g);H 5800kJmol-1有一质量为
13、0.80kg，容积为4.0L的铝壶，将一壶20的水烧开需消耗液化石油气0.056kg，试计算该燃料的利用率，已知水的比热为4.245kJ/(kg)，铝的比热为0.88kJ/(kg)【解析】此题考查燃烧热的计算与实际生活的应用问题。解答该题关键是要熟练掌握利用热化学方程式计算反应热的方法以及怎样与物理中的Q吸建立关系。根据两个热化学方程式，可以计算出0.056kg液化石油气完全燃烧所放出的热量为：。再计算出要烧开一壶水时水所要吸收的热量为：水壶所要吸收的热量为：所以该燃料的利用率为：【评注】掌握燃烧热的计算是考试大纲的要求，而反应热又是理化综合的一个切入点；同时，此类题目的设计联系生活实际，具有
14、一定的现实意义，又是近几年高考命题的趋势，因此对此类题目要有足够的重视。解答此类题目的关键是如何通过反应热将两类问题联系起来。【精编试题演练】已知(l） H2O（g）;H1a kJ(2） 2H2O（g）;H2b kJ(3）H2O（l） ;H3c kJ(4） 2H2O（l）;H4d kJ下列关系式中正确的是A ac 0Bbd0C2ab0D2cd0已知25、101kPa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 = 393.51kJ mol-1C(金刚石) + O2(g) = CO2(g) ；H = 395.41kJ mol-1据此判断，下列说法中正
15、确的是A由石墨制备金刚石是吸热反应；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；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；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；石墨的能量比金刚石的高CaO 实验室制取下列气体，其反应放热的是A由无水醋酸钠制CH4（CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4） B由乙醇制C2H4C由电石制C2H2D由氯酸钾制O2 2003年10月15日，我国“神舟”五号载人飞船成功发射。航天飞船是用铝粉与高氯酸铵的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应：2NH4ClO4 N2 + 4H2O + Cl2 + 2O2；H0
16、。下列对该反应的叙述不正确的是A高氯酸铵的水溶液呈酸性B该反应属于分解反应、氧化还原反应、放热反应C该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量D反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为：H2(g) O2(g)H2O(l)； H285.8kJ/molCO(g) O2(g)CO2(g)； H283.0kJ/molC8H18(l) O2(g)8CO2(g) 9H2O(l)；H5518kJ/molCH4(g) 2O2(g)CO2(g) 2H2O(l)； H893kJ/mol相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是AH2(g)B
17、CO(g)CC8H18(l)DCH4(g)下列热化学方程式中H的绝对值能表示的燃烧热的是AH2（g） + Cl2（g） = 2HCl（g）；H = 184.6kJmol-1BCH4（g） + 2O2（g） = CO2（g） + 2H2O（g）；H = 802.3kJmol-1C2H2（g） + O2（g） = 2H2O（l）；H = 571.6kJmol-1DCO（g） + 1/2O2（g） = CO2（g）；H = 283kJmol-1已知葡萄糖在体内氧化的热化学方程式为：C6H12O6 (s) 6O2(g)6CO2(g) 6H2O(l)；H2804kJ/mol。某短跑运动员体重70kg，起
18、跑时若以1/7s的时间冲出1.0m。他在这一过程所做功相当于消耗体内葡萄糖的质量为 A0.22g B0.55g C0.44g D0.66g已知胆矾溶于水时温度降低。室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液时放出热量，即H = akJmol1 。又知胆矾分解的热化学方程式为：CuSO45H2O（s）CuSO4（s） + 5H2O（l）；H = b kJmol1 （a、b均大于0），则a、b关系为（ ）Aa b Ca = b D无法确定下列说法正确的是 A若氢气和氧气化合是放热反应，则水电解生成氢气和氧气是吸热反应。B需要加热才能进行的反应是吸热反应C反应放出的热量的多少与反应物的质量和状态无关D对放热
19、反应A + B C + D，A、B的能量总和小于C、D的能量总和已知298K时2SO2(g ) + O2(g) 2SO3(g) ；H197kJmol1，在相同温度下向一密闭容器中通入2mol SO2和1mol O2，达到化学平衡时放出热量为Q1kJ；向另一容积相同的密闭容器中通入1mol SO2和0.5mol O2，达到平衡状态时放出热量为Q2kJ，则下列关系式正确的是 A2Q2Q1197kJ B2Q2Q1197kJ CQ2Q1197kJ DQ2Q1197kJ 保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题之一。为消除目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出了利用太阳能促使
20、燃料循环使用的构想。如下图所示。光能 利用太阳能促使燃料转换的反应可表示为：2CO2 2CO O2H2O N2 H2O CO2 _ CH3OH _ H2OCH4 _(1)请完成上述化学方程式。(2)要试验上述的一些构想，目前和今后要解决的关键问题是 。(3)如果光子的能量不够，上述反应是无法完成的。而大自然已经解决了这个问题，即_，它是地球上最重要的化学反应之一，请写出该反应的化学方程式。科学家认为，氢气是一种高效而无污染的理想能源，近20年来，对以氢气作为未来的动力燃料氢能源的研究获得了迅速发展。已知：H2的燃烧热为285.8KJ mol1，试写出H2的完全燃烧的热化学方程式： 。某学生查阅
21、大量资料，提出下列“22世纪用水制取氢气的研究方向”：研究在水不发生化学反应的情况下制取氢气，同时释放能量设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气寻找高效催化剂，大力提高水在一定条件下分解产生氢气的转化率寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气 请你从上述研究方向中，选择其中不正确的一项，并简述其理由 。用氢作为能源亟待解决的又一问题是贮氢材料的开发，研究表明某些过渡金属能与氢原子形成氢化物，氢原子填充在金属的晶格间隙之间，其组成不固定，通常是非化学计量的，（如LaH2.76）。已知标准状况下，1体积的钯粉大约可吸附896体积的氢气（钯粉的密度为10.64g/cm3），试写出钯
22、（Pd）的氢化物的化学式 。通常人们把拆开1 mol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，也可以估算化学反应的反应热（H），化学反应的H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。化学键SiOSiClHHHClSiSiSiC键能/kJmol1460360436431176347请回答下列问题：(1）比较下列两组物质的熔点高低（填“”或“”）SiC_Si；SiCl4_SiO2(2）右图立方体中心的“”表示硅晶体中的一个原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的硅原子。(3）工业上用高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)2H2(g)S
23、i(s)4HCl(g)该反应的反应热H_kJmol1在火箭推进器中装有强还原剂肼（N2H4）和强氧化剂H2O2 ,当它们混合时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量的液态H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。写出肼和H2O2的结构式：肼 ，H2O2。 写出肼与H2O2反应的热化学方程式： 。已知H2O(l) = H2O(g)；H = +44kJ mol1 ，则16g肼与足量的液态H2O2反应生成氮气和液态水时，放出热量 kJ。上述反应用于火箭推进剂，除释放大量的热和产生大量气体外，还有一个很突出的优点是： 。已知：N2(g) 2O2(g)2N
24、O2(g) ；H + 67.7kJmol1,N2H4(g) O2(g)N2(g) 2H2O(l)；H534kJmol-1,试写出气态肼与NO2完全反应的热化学方程式 。专题 化学反应中的能量变化参考答案1.C【简析】H2在O2中燃烧为放热反应，故a、b、c、d均小于0。所以B、D不正确。由比较，生成H2O(g)，生成H2O(l)，故ac，A不正确。2.A【简析】根据盖斯定律，将两个化学方程式相减，得到下列热化学方程式：C(石墨) = C(金刚石) ；H = + 1.90kJ mol-1，说明由石墨制备金刚石是吸热反应，吸收的能量以化学能的形式贮存在金刚石中，也就是说同质量的金刚石具有的能量比石
25、墨高，故A正确。3.C4.C【简析】由于NH4ClO4是强酸弱碱盐，故其水溶液呈酸性，A正确；分析所给反应前后的物质种类、价态变化及热量变化，可知该反应为分解反应、氧化还原反应，同时又属于放热反应，故反应物的总能量大于生成物的总能量，则B正确，C不正确；由题给信息可知D选项正确。故本题答案为C。5.B6.D【简析】根据燃烧热的定义可知，A中没有与氧气反应生成稳定的氧化物；B中生成的H2O（g）不稳定；C中可燃物的物质的量不是1mol，所以A、B、C均错误，D符合燃烧热的定义要求，正确。7.C【简析】此题是物理和化学相结合的综合题目。利用物理学知识W = FS = mvt2E内、；利用化学科知识
26、E化Hm(葡萄糖)/M(葡萄糖)；再利用E内E化即可求得体内消耗葡萄糖的质量m(葡萄糖)0.44g8.A9.A10.B 光能 【简析】解答本题必须理解H197kJ mol1所表示的意义：每当有2mol SO2(g)和1mol O2(g)完全反应生成2mol SO3(g)时放出197kJ的热量。因题给反应为可逆反应，所以加入的反应物不能完全转化，故实际放出热量要小于197kJ，即Q1197kJ；向容器中通入1mol SO2(g)和0.5mol O2(g)时所放出的热量可借助平衡移动原理：在这一状况下的反应物相当于将前一过程的反应物平均分成两份，且各自在容积不变的条件下进行反应，而容积不变相当于减
27、小压强，反应向逆反应方向移动，故达到平衡时放出的热量Q2197/2kJ，即2Q2197kJ，由上即可求得结果。光能 11.(1)2H2O 2H2 O22N2 6H2O 4NH3 3O2 光能 光能 2CO2 4H2O 2CH3OH 3O2 CO2 2H2O CH4 2O2 光能 (2) 如何利用光能 (3) 绿色植物的光合作用 6CO2 6H2O C6H12O6 6O2光能 【简析】(1)根据燃料循环使用的构想图示可知，H2O、CO2、N2皆可转化为燃料CH4、CH3OH、NH3，由元素守恒推知另一产物为氧气，方程式为：光能 2H2O 2H2 O2，光能 2N2 6H2O 4NH3 3O2 2
28、CO2 4H2O 2CH3OH 3O2 光能 CO2 2H2O CH4 2O2 光能 (2)上述反应都需要光能，因此完成上述构想的关键问题是如何利用光能。(3)绿色植物的光合作用，完成了非自然状态下在光子的能量不够时所不能完成的反应，化学方程式为6CO2 6H2O C6H12O6 6O2。12.2H2(g) O2(g)2H2O(l)；H= 571.6KJmol1 不正确，水分子中不含氢分子，不可能在不发生化学反应的情况下得到氢气，且水分解是吸热反应（或不正确，催化剂不能使化学平衡发生移动，故不能提高水分解产生氢气的转化率） PdH0.8（或Pd5H4）13.(1） (2）(3） 236HNNH HH 14.肼： H2O2：HOOH N2H4(l) + 2H2O2(l) N2(g) + 4H2O(g)；H = 641.625 kJmol-1408.81反应的产物是N2和H2O不会造成污染N2H4(g) + NO2(g) N2(g) + 2H2O(g)；H = 567.85 kJmol-1第 12 页,共 12页
