1、第14讲 化学反应与能量 考纲导视考纲定位选项示例1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出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。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.了解焓变与反应热的含义。了解 HH(反应产物)H(反应物)表达式的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。1.反应 2CaSO4(s)7CO(g)=CaS(s)CaO(s)6CO2(g)C(s)SO2(g)的 H_。2.在密闭容器中加入 1 mol N2 和 3 mol H2充分
2、反应放热 92.4 kJ。3.已知充分燃烧 a g 乙炔气体时生成 1 mol 二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是：A.2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l)H4b kJmol1。(2015 年甘肃嘉峪关三模)基础反馈判断正误，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)伴有能量变化的物质变化都是化学变化()。)。(3)吸热反应在任何条件都不能发生()。(4)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热()。(5)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()。答案
3、：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(6)500、30 MPa 下，将 0.5 mol N2(g)和 1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应生成 NH3(g)，放热 19.3 kJ，其热化学方程式为 N2(g)3H2(g)2NH3(g)H38.6 kJmol1()。(7)葡萄糖的燃烧热是 2800 kJmol1，则12C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1400 kJmol1()。(8)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中 PM2.5 的含量()。考点一反应热【知识梳理】反应热 1焓变。(1)定义：在恒压条件下进行的反应的
4、_。符号：_，单位：_(规定：放热反应的H 取“”，吸热反应的H 取“”)。(2)化学反应产生能量变化的主要原因在于反应物的总能量和生成物的总能量不尽相同，在破坏化学键和形成化学键的过程中能量变化不相等，使得化学反应总是伴随着能量变化。热效应HkJmol1项目放热反应吸热反应反应特征反应过程中放出热量反应过程中吸收热量形成原因反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量2.放热反应与吸热反应。大于小于(1)定义：当反应物总能量_生成物总能量时，为放热反应。当反应物总能量_生成物总能量时，为吸热反应。(2)放热反应与吸热反应的比较。项目放热反应吸热反应与化学键的关系反应物化学
5、键断裂时吸收的总能量小于生成物化学键形成时释放的总能量反应物化学键断裂时吸收的总能量大于生成物化学键形成时释放的总能量焓变的大小H0图示(续表)(续表)项目放热反应吸热反应实例燃烧反应；活泼金属跟酸反应；酸碱中和反应；多数化合反应；铝热反应；钠与水的反应等氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应；以C、H2、CO为还原剂冶炼金属的氧化还原反应；多数分解反应；水解反应【考点集训】例1 将水蒸气通过红热的碳可产生水煤气：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H 131.3 kJmol 1，达到平衡后，体)。积不变时，能提高 H2O 的平衡转化率的措施是(A降低温度B增加碳的用量C加入催化剂D用 CO 吸收
6、剂除去 CO解析：该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应。提高H2O 的平衡转化率，就要使平衡正向移动。A 项降低温度，根据平衡移动原理，平衡向放热反应方向移动，即向逆反应方向移动，H2O 的平衡转化率降低，A 错误；B 项由于碳是固体，所以增加碳的用量，平衡不发生移动，H2O的平衡转化率不变，B 错误；C 项加入催化剂，能够缩短达到平衡所需要的时间，但是平衡不发生移动，因此 H2O 的平衡转化率不变，C 错误；D 项用CO 吸收剂除去CO，即减小生成物的浓度，平衡正向移动，H2O的平衡转化率增大，D 正确。答案：D 例22SO2(g)O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。请回答
7、下列问题：(1)图中 C 表示_。(2)E的大小对该反应的焓变有无影响？_(填“有”或“无”)。该反应通常用 V2O5 作催化剂，加 V2O5 会使图中 B 点升高还是降低？_(填“升高”或“降低”)。思路指导：注意横坐标的箭头表示反应的方向由 AC；催 化剂改变反应的历程，导致活化能降低。解析：依据图象分析 A 为反应物总能量，C 为生成物总能量，E 为反应的活化能，催化剂只改变反应速率，不改变反应热，改变反应历程，能降低反应的活化能。答案：(1)生成物的总能量(2)无降低归纳总结能量变化与反应过程的关系E1 为断键需要吸收的能量，正反应的活化能；E2 为成键所 释放的能量，也是逆反应的活化
8、能。当 E1E2 时，反应为吸热反应，H0；当 E1E2 时，反应为放热反应，H0。例3(2014 年海南卷)标准状况下，气态分子断开 1 mol 化学键的焓变称为键焓。已知 HH、HO 和 O=O 键的键焓H 分别为 436 kJmol1、463 kJmol1、495 kJmol1。下列热化学方程式正确的是()。AH2O(g)=H2(g)O2(g)H485 kJmol1BH2O(g)=H2(g)O2(g)H485 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1D2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1 答案：D解析：根据“HH、HO 和 O=O
9、 键的键焓 H 分别为 436 kJmol1、463 kJmol1、495 kJmol1”，可以计算出 2 mol H2 和 1 mol O2 完全反应生成 2 mol H2O(g)产生的焓变是436 kJmol12495 kJmol11463 kJmol14485 kJmol 1，所 以 该 过 程 的 热 化 学 方 程 式 为：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1。考点二燃烧热与中和热【知识梳理】一、燃烧热与中和热1.燃烧热。1 mol完全稳定 (1)定义：在25、101 kPa时，_纯物质_燃烧生成_的氧化物时所放出的热量。单位为kJmol1。(2)意义：H2的
10、燃烧热为285.8 kJmol1，表示在25、101 kPa条件下，_，用热化学方程式表示为：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1。1 mol H2完全燃烧生成H2O(l)时放出的热量为285.8 kJ2.中和热。定义：在稀溶液中，_时放出的热量叫中和热。二、中和热的测定1.测定原理。酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2OHm酸m碱ct终t始nc4.18103 kJg11；n 为生成 H2O 的物质的量。2实验装置。3注意事项。(1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。(2)为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量。(3
11、)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，理由是铜传热快，热量损失大。【考点集训】例4下列有关中和热的说法正确的是()。A中和热的热化学方程式：H(l)OH(l)=H2O(l)H57.3 kJmol1B准确测量中和热的实验过程中，至少需测定温度 4 次C环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小D若稀酸溶液中 H与稀碱溶液中 OH的物质的量相等，则所测中和热数值更准确解析：中和热的热化学方程式为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，A 错误；中和热测定实验过程中至少需 测定温度 3 次取平均值，B 错误；铜容易导热
12、，会有热量损失，因此中和热测定数值偏小，C 正确；实验过程中 NaOH 一般略微过量，确保反应完全，D 错误。答案：C例5下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()。A已知 2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJ mol1，则氢气的燃烧热为 241.8 kJ mol1B已知 NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJ mol1，则含 40.0 g NaOH 的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于 57.3 kJ 的热量C 已 知 2C(s)2O2(g)=2CO2(g)H a；2C(s)O2(g)=2CO(g)Hb；则 abD已知 C(石墨，s)=
13、C(金刚石，s)H0，则金刚石比石墨稳定思路指导：(1)注意中和热和燃烧热两个概念中都对反应物或生成物的物质的量有特别要求。(2)温度、压强对反应热有一定影响，物质的聚集状态不同，反应热也不同。解析：燃烧热概念要求H2 为1 mol，H2O为液态，A 项错 误；醋酸中和时需要电离吸收能量，放出热量小于57.3 kJ，B项正确；C不完全燃烧，放热偏小，因为H0，即ab，C项错误；石墨转化为金刚石，吸收热量，石墨具有的能量更低更稳定，D 项错误。答案：B易错警示1燃烧热是指 25 时，每 1 mol 纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，注意理解两个关键词“每 1 mol”“稳定氧化物”。2常
14、温时，中和热 H57.3 kJ mol1；浓酸浓碱稀释会放热，所以有它们参加的中和热会大于 57.3 kJ mol1；弱酸或弱碱电离要吸热，所以有它们参加的中和热小于 57.3 kJ mol1。例 6已知乙炔与苯蒸气完全燃烧的热化学方程式如下：C2H2(g)52O2(g)2CO2(g)H2O(l)H1300 kJmol1C6H6(g)152 O2(g)6CO2(g)3H2O(l)H3295 kJmol1H605 kJ mol1，D 项正确。解析：液态水生成气态水要吸热，则A项中放热应小于1300kJ，A 错误；液态苯的能量比气态苯的能量低，则 B 项中放出 热量应小于3295 kJ，B 项错误
15、；通过计算可知等质量的两者完全燃烧时乙炔放热多，C 项错误；根据盖斯定律，由 3答案：D下列说法正确的是()。得：3C2H2(g)=C6H6(g)A1 mol C2H2(g)完全燃烧生成气态水时放热大于 1300 kJB1 mol C6H6(l)完全燃烧生成液态水时放热大于 3295 kJC相同条件下，等质量的 C2H2(g)与 C6H6(g)完全燃烧，C6H6(g)放热更多DC2H2(g)三聚生成 C6H6(g)的过程属于放热反应考点三热化学方程式【知识梳理】1.热化学方程式。量反应热(1)定义：表示参加反应的物质的_和_的关系的化学方程式。物质变化能量变化(2)意义：表明了变化过程中的_和
16、_。例25、101 kPa 条件下，_。如，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，表示在2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(l)时释放 571.6 kJ 的能量2热化学方程式的书写。(1)书写步骤：写热化学方程式一般要先写出反应过程，注明各物质的状态，再计算反应热，写出热化学方程式。(2)有关热化学方程式书写的注意事项。注意标明物质的聚集状态。反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g)才能完整地体现热化学方程式的意义。热化学方程式中不用标“”“”和反应条件。注意H 的
17、符号与单位。若为放热反应，H0。(H 的单位一般为 kJ mol1)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。注意H 的数值与化学计量数是否对应。注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数必须与H 相对应，如果化学计量数加倍，则H 也要加倍。注意燃烧热、中和热等条件的限制。用中文表示焓变时数值没有正负号，而用符号表示焓变时数值必须注明正负号。如 H2 的燃烧热为 285.8 kJ mol1，H285.8 kJ mol1。(3)判断热化学方程式书写正误的方法。检查是否标明物质的聚集状态。检查H 的“”“”是否与吸热、放热一致。检查H 的数值是否与反应物或生成物的物质的量相
18、对应(成比例)。【考点集训】例 7(2015 年甘肃嘉峪关三模)已知充分燃烧 a g 乙炔气体时生成 1 mol 二氧化碳气体和液态水，并放出热量 b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是()。A2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l)H4b kJmol1BC2H2(g)52O2(g)2CO2(g)H2O(l)H2b kJmol1C2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l)H2b kJmol1D2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l)Hb kJmol1解析：由物质的物质的量与反应放出的热量成正比可知，生成4 mol 二氧化碳气体和液态水，放出热量
19、4b kJ，则乙炔燃 烧的热化学方程式为2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(l)H4b kJmol1。答案：A易错警示 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。由于可逆反应是不能进行到底的，所以其实际H 的绝对值(即不含正负号的数值)小于理论值，如 N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，是指反应生成2 mol NH3时放出热量为 92.4 kJ，若按化学计量数 1 mol N2 和3 mol H2 反 应生成的 NH3 少于2 mol，则放出热量必然小于 92.4 kJ。例8合成氨用的氢气可用甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下
20、图所示。反应为_ 反应(填“吸热”或“放热”)。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为_。解析：从图象可以看出，的反应物能量都高于生成物能量，所以三个反应都是放热反应；从图象可知：CO(g)12 O2(g)=CO2(g)H1 282 kJ mol 1，12 O2(g)H2(g)=H2O(g)H2 241.8 kJ mol 1，CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H3846.3 kJ mol1，据盖斯定律，三个方程式3即可得到热化学方程式 CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H161.1 kJ mol1。答案：放热 CH4(g)H2O
21、(g)=CO(g)3H2(g)H161.1 kJ mol1例9下列热化学方程式的书写正确的是()。A1 mol 液态肼在足量氧气中完全燃烧生成水蒸气，放出 642 kJ 的热量：N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H642 kJmol1B101 kPa 下，26 g 乙炔在足量氧气中完全燃烧生成液态水，放出 1299.6 kJ 的热量：C2H2(g)52O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H1299.6 kJC12 g 石墨转化为 CO 时，放出 110.5 kJ 的热量：2C(石墨，s)O2(g)=2CO(g)H110.5 kJmol1D1 mol B2H6 气体完全燃烧生成
22、固态三氧化二硼和液态水，放出 2165 kJ 的热量：B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(l)H2165 kJmol1思路指导：注意热化学方程式书写正误的判断方法和易错点。解析：放热反应H 为“”，A 项不正确；反应热的单位 为 kJmol1，B 项不正确；反应热与化学计量数有关，C项不正确。答案：D考点四盖斯定律及反应热计算【知识梳理】1定义。不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是_的。反应热只和_有关，而与_无关。2举例。如下图，始态为 S，终态为 L，中间过程为 R，则有H_。相同反应体系的始态和终态反应途径H1H2H2b kJ mol1；2K(s)N2(g)3O
23、2(g)=2KNO3(s)kJ mol 1，则 x 为(【考点集训】例10(2015 年重庆卷)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)Hx kJ mol1已知碳的燃烧热H1 a kJ mol 1；S(s)2K(s)=K2S(s)H3c)。A3abcBc3abCabcDcab 答案：A解析：碳的燃烧热 H1a kJmol1，其热化学方程式为 C(s)O2(g)=CO2(g)H1a kJmol1；S(s)2K(s)=K2S(s)H2b kJmol1；2K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s)H3c kJ
24、mol1，将方程式 3得：S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)，则 Hx kJmol1(3abc)kJmol1，所以 x3abc。归纳总结应用盖斯定律进行简单计算的注意事项(1)当热化学方程式乘以或除以某一个数时，H 也应乘以或除以同一个数；方程式进行加减运算时，H 也同样要进行加减运算，且要带“”“”符号，即把H 看作一个整体进行运算。(2)将一个热化学方程式改写成逆反应时，H 的符号也随之改变，但数值不变。(3)在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固液气变化时，吸热；反之放热。例11(2015 年全国名校模拟组合)(1)
25、在298 K 时，1 molCH4在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量890.0kJ。写出该反应的热化学方程式：_。现有 CH4 和 CO 的混合气体 0.75 mol，完全燃烧后，生成CO2 气体和 18 g 液态水，并放出 515 kJ 热量，则 CH4 和CO的物质的量分别为_mol、_mol。(2)在 400 时，常压下，容积为 1.0 L 的密闭容器中充入1.00 mol SO2(g)和 0.96 mol O2(g)，充分反应后，测得还有 0.04mol SO2 剩余，并放出 95.04 kJ 的热量。2SO3(g)写出此反应的热化学方程式：2SO2(g)O2(g)H_。思
26、路指导：热化学方程式各物质化学计量数和H 存在固定的比例关系，如果化学计量数加倍，则H 也要相应加倍。因此，可以由已知条件找出反应物物质的量与实际反应产生热量的关系，也可以算出指定物质的量的反应物参加反应产生的热量。解析：(1)先写出 CH4 在氧气中完全燃烧的方程式，给每一个反应物、生成物注明状态，并写上 H890.0 kJmol1(反应放热，H0)；只有 CH4 燃烧才生成 H2O，由 18 g H2O(1 mol水)推知 CH4 物质的量为 0.5 mol，所以 CO 物质的量为 0.750.50.25 mol。(2)由题意知共有 1.000.040.96 mol SO2 参与反应，放出
27、 95.04 kJ 的热量，则按热化学方程式推知 2 mol SO2完全反应共放出 198.00 kJ 热量。答案：(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.0 kJmol1 0.5 0.25(2)198.00 kJmol1例12(1)汽车尾气中 NOx 的消除及无害化处理引起社会广泛关注。某兴趣小组查阅文献获得如下信息：N2(g)O2(g)=2NO(g)H180.5 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1则反应 2H2(g)2NO(g)=2H2O(g)N2(g)H_。(2)捕碳技术(主要指捕获 CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前 NH3 和(NH4)2CO3 已经被用作工业捕碳剂，它们与 CO2 可发生如下可逆反应：反应：2NH3(l)H2O(l)CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应：NH3(l)H2O(l)CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反应：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3H1 与H2、H3 之间的关系是：H3_。解析：(1)用总反应式比较知，可得；(2)用反应比较反应、，反应反应2反应，即H32H2H1。答案：(1)664.1 kJmol1(2)2H2H1
