1、第二单元 化学反应中的热量 1.通过生产和生活中的一些实例，了解化学能可转化为热能、电能、光能等。2.通过实验得出吸热反应和放热反应的概念，并能从反应物的总能量与生成物的总能量的变化理解反应热的概念。3.认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的根本原因。4.初步学习热化学方程式的书写，并能进行一些简单的能量变化计算。5.了解提高燃料燃烧效率的方法，合理利用化石燃料，减少燃料对环境的污染，认识开发高能清洁燃料的重要性。一、化学反应中的热量变化 1.化学反应的分类：放热 吸热 2.化学反应中能量变化的解释：(1)能量变化与化学键的关系：若E1E2，为_反应。若E1E2，为_反应。吸收 放出 吸
2、热 放热(2)能量变化与物质总能量的关系：放出热量 吸收热量 二、热化学方程式 1.概念：能表示化学反应中_的化学方程 式。2.书写“三字诀”：放出或吸收的热量 g l s 放 吸 kJmol-1 例如：已知1 mol C与1 mol O2完全反应生成1 mol CO2放出 393.6 kJ热量，则该反应的热化学方程式为 _。C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.6 kJmol-1 三、燃料燃烧释放出的热量 燃料燃烧释放出的热量等于形成生成物分子的化学键_的 总能量与断裂反应物分子的化学键_的总能量的差。放出 吸收【思考辨析】1.判断正误：(1)化学反应过程中一定有能量的变化。()分
3、析：由于化学反应中反应物总能量和生成物总能量不可能完 全相等，故化学反应过程中一定会有能量变化。(2)化学反应中能量变化的形式只有热能的变化。()分析：化学反应中能量变化的主要形式为热能的变化，但也有 其他形式能量的变化，如光能等。(3)化学反应中的能量变化与化学键的断裂与形成有关。()分析：化学反应过程中伴随着旧键的断裂和新键的形成，旧化 学键断裂时需要吸收能量，而形成新键需要放出能量，由此使 得反应中伴随着能量变化。(4)质量相同的不同燃料完全燃烧时放出的热量相同。()分析：各种燃料的热值不同，故质量相同的不同燃料完全燃烧 时放出的热量不同。2.问题思考：(1)反应开始需要加热的反应一定是
4、吸热反应吗?分析：不一定，如碳的燃烧反应，虽然该反应是放热反应，但反应开始前需要加热。(2)热化学方程式中的物质前的化学计量数可以表示分子个数吗?分析：热化学方程式中的物质前的化学计量数只能表示物质的物质的量，而不能表示分子个数，故它可以用整数，也可用分数。【知识链接】能量 能量是度量物质运动的一种物理量。对应于不同形式的运动，能量分为机械能、分子内能、电能、化学能、原子能等，在一定条件下，不同形式的能量可以相互转化。能量变化与化学键的关系 能量变化与化学键的关系可以用键能来衡量。拆开1 mol气态物质中某种共价键需要吸收的能量，就是该共价键的键能。若反应物的键能总和大于生成物的键能总和，为吸
5、热反应;若反应物的键能总和小于生成物的键能总和，为放热反应。燃料燃烧释放出热量的多少 燃料燃烧释放出热量的多少可以用热值来衡量，热值是指在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量。一、吸热反应与放热反应的比较 吸热反应放热反应热量变化吸收热量放出热量理论解释能量角度反应物的总能量小于生成物的总能量反应物的总能量大于生成物的总能量化学键角度旧键断裂吸收的能量大于形成新键放出的能量旧键断裂吸收的能量小于形成新键放出的能量吸热反应放热反应图示实例大部分的分解反应;以碳、一氧化碳、氢气为还原剂的氧化还原反应;某些盐与碱的反应金属与水或酸的反应;酸碱中和反应;所有的燃烧反应;金属氧化物与水或酸的反应
6、;大部分的化合反应【学而后思】(1)所有的吸热过程都是吸热反应吗?所有的放热过程都是放热反应吗?提示：吸热反应和放热反应的前提都是化学反应，吸热过程、放热过程不同于吸热反应和放热反应。如浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体溶于水均属于放热过程而不是放热反应;又如硝酸铵溶于水、碘升华、水蒸发等均属于吸热过程而不是吸热反应。(2)放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗?提示：不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧;而有些吸热反应常温下就能发生如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应。二、热化学方程式书写的“四个注意”1.注意化学计量数：热化学方程式中各物质化
7、学式前的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数以“mol”为单位，数值可以是整数，也可以是分数。2.注意反应条件：一般情况下，H是在25、1.01105Pa条件下测定的，可不注明反应条件;若为其他条件，需注明温度和压强。3.注意物质的聚集状态：对于同一反应，反应物和生成物的聚集状态不同时，H 也就不同，因此书写热化学方程式时，必须用g、l、s或aq注明各物质的状态。其原因如下：4.注意 H 的符号和数值：(1)H 的符号：若为放热反应，H 为“-”，若为吸热反应，H 为“+”。(2)H 的数值：由于 H 与反应完成的物质的量有关，所以化学计量数必须与 H
8、 相对应。若化学计量数加倍，则 H 也加倍，反之亦然。【学而后思】(1)热化学方程式中 H 的单位kJmol-1，代表每生成1 mol 产物时能量的变化吗?提示：kJmol-1中的mol并不表示某一具体物质，而是表示“1 mol反应”，或者说是“1 mol反应过程”，是指1 mol特 定的反应组合，数值随化学方程式中的化学计量数不同而不同。(2)当反应逆向进行时，其 H 与正反应的 H 数值有什么关系?提示：当反应逆向进行时，其H 与正反应的H 数值相等，符号相反。【知识备选】计算 H 的三种方法 1.根据热化学方程式进行计算(H 和方程式中物质的化学计量数成正比)。2.根据反应物和生成物的键
9、能计算：H=反应物的总键能-生成物的总键能。3.根据反应物和生成物的总能量计算：H=生成物的总能量-反应物的总能量。类型 一 吸热反应与放热反应 【典例】已知反应X+Y=M+N为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是()A.X的能量一定低于M的，Y的能量一定低于N的 B.因为该反应为吸热反应，故一定要加热反应才能进行 C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量 D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量【解题指南】解答本题时要注意以下两点：(1)应通过反应物和生成物总能量的相对大小判断反应的吸热、放热。(2)反应的吸热、放热与反应条件无直接关系。【解析】选D。反应为
10、吸热反应，故反应物的总能量小于生成物的总能量，所以X和Y的总能量一定低于M和N的总能量，但无法判断X与M、Y与N的能量高低，故A错误、D正确;反应的吸热、放热与反应条件无直接关系，需加热的反应也可能是放热反应，如铝与氧化铁的反应需要在高温下才能进行，但该反应为放热反应，又如氯化铵与氢氧化钡晶体的反应为吸热反应，但反应时无需加热，B错误;作为吸热反应，破坏反应物中的化学键所吸收的能量应大于形成生成物中化学键所放出的能量，C错误。【变式训练】(2013东城区高一检测)下列说法正确的是()需要加热方能发生的反应一定是吸热反应 放热的反应在常温下一定很容易发生 反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所
11、具有的总能量的相对大小 放热反应加热到一定温度引发后，停止加热反应也能继续进行 A.只有 B.只有 C.D.【解析】选A。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应;放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应;反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小;由于放热反应在反应过程中放出热量，可以维持反应的继续进行，所以停止加热后反应也可以继续进行。【变式备选】对于化学反应中的能量变化，表述正确的是()A.中和反应是吸热反应 B.燃烧属于放热反应 C.断开化学键的过程会放出能量 D.加热才能发生的反应一定是吸热反应【解析】选B。中和反应均为放热反应，A错;断开化学键的过程会吸
12、收能量，C错;反应的吸热、放热与反应条件无直接关系，D错。类型 二 热化学方程式的书写 【典例】(2013台州高一检测)在25、101 kPa下，1 g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68 kJ，下列热化学方程式正确的是()A.CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=+725.8 kJmol-1 B.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)H=-1 452 kJmol-1 C.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)H=-725.8 kJmol-1 D.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)H
13、=-1 452 kJmol-1 32【解题指南】解答本题时要注意以下3点：(1)计算出1 mol甲醇燃烧放热数值。(2)标明各物质的聚集状态。(3)注意焓变的正负，数值要与反应物的物质的量对应。【解析】选B。本题考查热化学方程式的书写，首先计算1 mol甲醇燃烧放热数值为3222.68 kJ=725.8 kJ，即1 mol甲醇完全燃烧的H=-725.8 kJmol-1。A项，H 的正负错;C项，数值错误;D项，水的状态标注错误。【名师点评】讲解本题时要注意以下两点：(1)反应物和生成物的聚集状态不同，H 也不同。因此，必须准确注明物质的聚集状态。(2)化学方程式中的化学计量数必须与H 相对应，
14、可以同时增大或减小相同的倍数。【方法规律】“三看”法判断热化学方程式的正误(1)“一看”H 的符号是否正确(根据反应是放热还是吸热)。(2)“二看”物质的聚集状态是否正确(根据题中表述)。(3)“三看”H 的数值是否正确(根据能量与化学计量数的对应关系)。【变式训练】甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25 mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是()A.2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)H=+890 kJmol-1 B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=+890 kJmol-1 C.CH4(g)+2O
15、2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-890 kJmol-1 D.2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)H=-890 kJmol-1【解析】选C。根据题中所给条件，1 mol甲烷完全燃烧生成液 态水时放出的热量为：222.5 kJ =890 kJ，即1 mol 甲烷完全燃烧生成液态水时反应放出的热量为890 kJ，所以 H=-890 kJmol-1。故选C。1 mol0.25 mol1.(2013六安高一检测)化学反应的发生必然伴随有能量的转化，其最根本原因是()A.化学反应中一定有新物质生成 B.化学反应中旧的化学键的断裂需要吸收能量，新的化学键的生成能够放出能量
16、 C.化学反应通常需要加热等条件才能发生 D.能量变化是化学反应的基本特征之一【解析】选B。化学反应是吸热还是放热取决于反应过程中旧化学键断裂吸收的总能量与新化学键形成放出的总能量的相对多少或生成物具有的总能量与反应物具有的总能量的相对大小。2.(2013重庆高一检测)下列反应中反应物总能量高于生成物总能量的是()A.二氧化碳与碳生成一氧化碳 B.碳与水蒸气生成一氧化碳和氢气 C.碳酸钙受热分解 D.盐酸与氢氧化钠反应【解析】选D。由题意“反应物总能量高于生成物总能量”可知，该反应一定为放热反应;D项，中和反应为放热反应，故答案选D。其他各项皆为吸热反应。3.(2013聊城高一检测)下列各图中
17、，能够表示化学反应是吸 热反应的是()【解析】选A。吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能 量，A项正确。4.已知：H2(g)+F2(g)=2HF(g)H=-270 kJmol-1 下列说法正确的是()A.氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应 B.1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的热量小于270 kJ C.在相同条件下，1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF气体的能量 D.该反应中的能量变化可用下图来表示【解析】选C。A项，由题中所给热化学方程式可知，该反应的正反应为放热反应，则逆反应为吸热反应，A错;B项，由于同种物质液态时
18、的能量小于气态时的能量，故1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的热量大于270 kJ，B错;D项，正确的图示应是1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF气体的能量，D错。5.已知一定条件下，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)反应过程 能量变化如图所示，该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)，反应的热化学方程式为 。【解析】由题干图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能 量，所以该反应为放热反应;又由图可知，反应物转化为生成 物时，放出的热量为41 kJ，故该反应的H=-41 kJmol-1。答案：放热 CO(g)+H2O(g)C
19、O2(g)+H2(g)H=-41 kJmol-1 化学反应中物质变化和能量变化探究 如下图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图：氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气时的能量变化过程如下图所示：依据上述两图回答以下探究问题：(1)分析讨论：结合上例分析，2H2+O2=2H2O的反应中化学键是怎样变化的?能量是如何变化的?可得出什么结论?提示：化学键的变化的过程是氢氢键和氧氧键发生断裂形成氢氧键的过程，整个过程是释放能量的过程，从而得出的结论是：化学反应热量变化就来源于旧化学键的破坏和新化学键的形成所发生的能量变化。(2)由于反应2H2+O2=2H2O是放热的，能否说2 mol H2能量比2 mol H2O的能量高?为什么?提示：不能。放热反应是反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量，应该是2 mol H2和1 mol O2具有的总能量大于 2 mol H2O具有的总能量。(3)通过能量变化关系和上图分析化学反应2H2+O2=2H2O，反应物总能量和生成物总能量的相对大小是什么?提示：由于反应是放热的，所以反应物的总能量比生成物的总能量大。(4)你能否根据上述反应中能量变化的关系画出反应过程与反应物、生成物总能量之间的关系图?提示：
