1、第六章化学反应的热效应 考试要求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，能用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。第19讲焓变热化学方程式一、焓变1焓变和反应热(1)反应热：化学反应中吸收或放出的热量。(2)焓变：生成物与反应物的内能差，HH(生成物)H(反应物)。在恒压条件下化学反应的热效应等于焓变，其符号为H，单位是kJmol1或k
2、J/mol。2吸热反应与放热反应(1)从能量守恒的角度理解H生成物的总能量反应物的总能量。(2)从化学键变化角度理解H反应物的总键能生成物的总键能。(3)常见的放热反应和吸热反应放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与水或酸的反应、所有的燃烧反应、铝热反应及物质缓慢氧化。吸热反应：大多数分解反应、盐的水解反应、Ba(OH)28H2O和NH4Cl反应、C与H2O(g)反应、C与CO2反应。注意：吸热反应，放热反应的研究对象是化学变化。有些变化过程虽有能量变化，但不属于吸热反应，放热反应，如NaOH固体溶于水，NH4NO3溶于水，浓H2SO4稀释，物质的三态变化，电解质的电离等。化学反应是放热还
3、是吸热与反应发生的条件没有必然联系，有些放热反应需要高温引发，如2AlFe2O32FeAl2O3；有些吸热反应在常温下即可进行，如2NH4ClBa(OH)28H2O=BaCl22NH310H2O。二、热化学方程式1概念：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。2意义：不仅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。例如：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，表示在25 和1.01105 Pa下，1 mol氢气和0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量。3热化学方程式的书写三、燃烧热与中和热能源1燃烧热2中和热(1)
4、中和热的概念及表示方法(2)中和热的测定装置注意事项a泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量散失。b为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。3能源(1)(2)按能源的基本形态，还可以把能源分为一次能源和二次能源。一次能源是指直接取自自然界，没有经过加工转换的各种能量和资源，包括原煤、原油、天然气、核能、太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能等。二次能源是由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，如：电能、煤气、汽油、氢能、沼气等。1判断正误，正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)物质发生化学变化不一定伴有能量的变化。()错因：物质发生化学变化都伴有能量的变
5、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。()错因：碳的燃烧反应是放热反应，但反应需要加热引发，Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，反应不需加热就能发生。(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。()错因：H只与反应体系的始态和终态有关，与反应引发的条件无关。(4)N2分子中含3个共价键，键能大，故N2的能量(焓)也大。()错因：分子中键能越大，分子越稳定，能量越低。(5)甲烷的燃烧热H890 kJmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890 kJ mol1。
6、()错因：燃烧热是指101_kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，最后应生成液态水。(6)S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1(燃烧热)(H的数值正确)。()错因：硫的燃烧热是硫充分燃烧生成SO2(g)时的焓变。2教材改编题(据人教选修四P6T4)关于下列图像的叙述不正确的是()A图1表示的热化学方程式为CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H41 kJmol1B图2表示的热化学方程式为CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H41 kJmol1C由图可知正、逆反应的热效应的数值相同D两个图像表示的含义不同答案B解析图2表示的热化学方程式
7、为：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41 kJ/mol考点焓变、反应热解析反应的焓变只与反应的始态和终态有关，而与变化路径无关，催化剂能降低反应所需的活化能，但不能改变反应的焓变，故A错误；由题图可知，催化剂通过改变反应的途径降低了反应的活化能，故C错误；由题图可知，过氧化氢分解的反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，则该反应为放热反应，故D错误。答案B解答能量变化图像题的“三”关键1注意活化能在图示中的意义(1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能(E1)；(2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能(E2)；(3)HE1E2。2催化剂只影响正、逆反应的活化
8、能，而不影响反应的焓变。3涉及反应热的有关计算时，要特别注意图示中反应物和生成物的物质的量。1(2019河南汝州实验中学高三期末)已知25 、101 kPa下，如下图所示，石墨的燃烧热为393.51 kJ/mol，金刚石的燃烧热为395.41 kJ/mol。下列表达正确的是()A金刚石比石墨稳定BC(s，石墨)C(s，金刚石)H1.9 kJ/molCH1H2D如果使用催化剂，H1和H2都变小答案B解析由题可知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H393.51 kJ/mol；C(s，金刚石)O2(g)=CO2(g)H395.41 kJ/mol，二者相减可得C
9、(s，石墨)=C(s，金刚石)H1.9 kJ/mol，B正确。相同条件下，金刚石燃烧放出能量较多，则说明金刚石总能量较大，石墨比金刚石稳定，A错误；反应放热，则H0，金刚石放出的热量多，则有H1H2，C错误；催化剂不改变反应热的大小，D错误。2最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()ACO和O生成CO2是吸热反应B在该过程中，CO断键形成C和OCCO和O生成了具有极性共价键的CO2D状态状态表示CO与O2反应的过程答案C解析A项，状态总能量为反应物总能量，状态总能量为生成物总能量，由图示知反应物的总能量大于生成物
10、的总能量，该反应为放热反应；B项，从状态、的图示可以看出，反应中CO并未断键形成C和O，C、O原子间一直有化学键；C项，由图示可以看出，CO和O生成了CO2，CO2分子中C与O形成极性共价键；D项，状态状态表示CO与O反应生成CO2的过程，并不是CO与O2的反应过程。考点热化学方程式的书写与判断解析1 mol的气态水分解产生1 mol的氢气和的氧气的能量变化是：2463436495242.5，因此热化学方程式为H2O(g)=H2(g)O2(g)H242.5 kJmol1，A、B错误。2 mol的气态水分解产生2 mol的氢气和1 mol的氧气吸收的热量是485 kJ，则产物燃烧生成2 mol气
11、态水放出的热量也为485 kJ，即热化学方程式是2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1，C错误，D正确。答案D判断热化学方程式正误的“五审”3(1)(2019哈尔滨六中高三期末)制取甲胺的反应为CH3OH(g)NH3(g)CH3NH2(g)H2O(g)H。已知该反应中相关化学键的键能数据如下：共价键COHONHCN键能(kJ/mol)351463393293则该反应的H_ kJ/mol。(2)(2019广州高三调研)已知反应2N2O(g)=2N2(g)O2(g)的H163 kJ/mol，1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收945 k
12、J、498 kJ的能量，则1 mol N2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为_kJ。答案(1)12(2)1112.5解析(1)设CH键能为x kJ/mol，H反应物总键能生成物总键能3x3514633393(3x29323932463)kJ/mol12 kJ/mol。(2)根据H反应物总键能生成物总键能，则2E(N2O)(945 kJ2498 kJ)163 kJ，解得E(N2O)1112.5 kJ。4写出下列反应的热化学方程式。(1)已知拆开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热
13、化学方程式为_。(2)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(3)已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_。答案(1)N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H92 kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(3)A2(g)B2(g)=2AB(g)H(ab)kJmol1解析(2)根据C原子守恒有：C2H5OH2CO22CaCO3。生成100 g CaC
14、O3沉淀，乙醇为0.5 mol，则1 mol乙醇完全燃烧放出2Q kJ热量，据此可写出反应的热化学方程式：C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1。考点燃烧热中和热能源解析(2)1、2、3、4次实验的温度差分别为4.0 、6.1 、3.9 、4.1 ，与其他三组数据相比，6.1 误差较大，应舍去，其余三次温度差的平均值为4.0 。0.50 molL1 H2SO4(aq)和0.50 molL1 NaOH(aq)的密度为1 gcm3，故m(H2SO4)(H2SO4)V(H2SO4)1 gmL130 mL30 g，m(NaOH)(NaOH)V(NaOH)1 g
15、mL150 mL50 g。中和后生成的溶液为稀溶液，其比热容c4.18 Jg11，由此可以计算出30 mL H2SO4(aq)和50 mL NaOH(aq)发生反应时放出的热量Q放m(NaOH)m(H2SO4)c(T2T1)，中和热为生成1 mol H2O(l)时放出的热量，H103 kJmol153.5 kJmol1。答案(1)H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(2)4.053.5 kJmol1acd1燃烧热、中和热(1)由于中和反应和燃烧均是放热反应，因此表示中和热和燃烧热的H要带“”号。如：某物质的燃烧热为HQ kJmol1。(2
16、)2中和热的测定(1)测定原理Hc4.18 Jg114.18103 kJg11；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 gmL1进行计算。(2)问题设计该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50 mL，并记录如下原始数据。已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00 gmL1，盐酸的浓度为0.5 mol/L，NaOH溶液的浓度为0.55 mol/L，中和后混合液的比热容c4.18103kJg11，则该反应的中和热H55.176 kJmol1。若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得的中和热会偏小，其原因是醋酸电离要吸热。在中和热测定实验中要用水冲洗温度计上的盐酸，若无此操作步骤，则测得的中和热
17、偏小。5为了测量某酸碱反应生成1 mol水时的反应热，在计算时至少需要的数据有()酸的浓度碱体积比热容反应后溶液的质量生成水的物质的量反应前后温度变化操作所需的时间A BC D全部答案C解析测定中和热的原理为Qcmt，H，故需要的数据有比热容、反应后溶液的质量、反应前后温度变化、生成水的物质的量，C项正确。6(2019台州期末)合理利用燃料，减小污染符合“绿色化学”理念，下列关于燃料的说法正确的是()A“可燃冰”是将水变为油的新型燃料B通入大大过量的空气使燃料充分燃烧，从而达到充分利用热能的目的C燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用D硫的燃烧热为a kJmol1，硫燃烧热的热化学方程式：S(s)O2(g)=SO3(g)Ha kJmol1答案C解析“可燃冰”外观像冰，其化学组成是CH4nH2O，水的化学式为H2O，根据元素守恒知，水不能变为油，A错误；氧气助燃，所以通入足量的空气能使燃料充分燃烧，但通入大大过量的空气会使热量被空气带走，不利于热量的充分利用，B错误；物质的化学能可以转化为热能、光能、电能等能量形式，C正确；根据燃烧热的定义，硫转化成气态的二氧化硫，D错误。