1、第一单元化学反应中的热效应三年29考高考指数:1了解化学反应中能量转化的原因，了解常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应和放热反应、焓变和反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，了解盖斯定律。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。一、化学反应的焓变1反应热和焓变(1)反应热：化学反应过程中，当反应物和生成物具有_时，所吸收或放出的热量。(2)焓变：在_的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量，用_表示，单位：_。相同温度恒温、恒压HkJmol-1(3)吸热反应和放热反应。从能量高低角度表示反应物能量生成物放热反应H0,吸热反
2、应反应物能量从化学键角度表示吸热放热2.热化学方程式(1)定义：能够表示_的化学方程式。(2)意义：表明了化学反应中的物质变化和_反应时的能量变化。如2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1：表示在25、101 kPa条件下，_。反应热完全反应生成2 mol H2O(l)时释放571.6 kJ的能量2 mol H2(g)和 1 mol O2(g)完全二、反应热的热量与计算1.反应热的测量(1)原理：(2)装置如图：仪器名称分别为：a_,b_温度计环形玻璃搅拌棒2.盖斯定律(1)内容：一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是_的。(2)意义：表
3、明一个化学反应的焓变(H)仅与反应的_有关，而与反应的途径无关。对于难以测定反应热的化学反应，可运用盖斯定律进行计算。完全相同状态和最终状态起始(3)应用。若一个反应的焓变H=a kJmol-1，则其逆反应的焓变H=_。若一个反应的化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变也可以由这几个反应的焓变相加减而得到。如，则H=_-a kJmol-1H1+H2三、能源的充分利用1.能源分类可再生2.标准燃烧热(1)标准燃烧热：在101 kPa下，_物质_的反应热。(2)热值：在101 kPa下，_物质_所放出的热量。(3)完全燃烧：指物质中含有的氮元素转化为_，氢元素转化为_，碳元素
4、转化为_。1 mol完全燃烧1 g完全燃烧N2(g)H2O(l)CO2(g)3.能源的充分利用(1)燃料不充分燃烧的危害：产热少，浪费资源，产生CO等有害气体，污染环境。(2)提高燃料的使用效率。可将化石燃料通过_、_转化为清洁燃料，如将煤转化为水煤气，通过使用催化剂降低反应温度进行节能等。液化气化1.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。()分析：需要加热才能进行的反应可能是放热反应，如煤的燃烧；不需要加热就能进行的反应可能是吸热反应，如NH4Cl晶体与Ba(OH)28H2O晶体的反应。2.已知反应2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H0，则H
5、2(g)与O2(g)的能量大于H2O(l)的能量。()分析：化学反应是定量完成的。应该是2 mol H2(g)与1 mol O2(g)的总能量比2 mol H2O(l)总能量高。3.同温同压下，H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下进行反应的H 不同。()分析：1 mol H2(g)和Cl2(g)完全反应生成2 mol HCl(g)反应的H为定值，与反应条件无关。4.强酸和强碱在稀溶液中完全中和生成1 mol H2O(l)，放出57.3 kJ热量，浓硫酸与NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)，反应放出57.3kJ的热量。()分析：浓硫酸在溶解过程中还会放热，反应过程中
6、放出的热量大于57.3 kJ。5.CO的标准燃烧热H=283.0 kJmol1，则2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H=283 kJmol1正确。()分析：标准燃烧热指的可燃物为1 mol，此处CO物质的量为2 mol，则H应为566 kJmol1。热化学方程式的书写及正误判断1.物质状态物质所处的状态不同，H值不同，所以必须注明物质状态。固态、液态、气态、溶液分别用符号s、l、g、aq表示。2.反应条件(1)热化学方程式不用标反应条件。如氢气在空气中燃烧生成液态水的热化学方程式为：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H=285.8 kJmol1，不用标明反应条件“燃烧”。(2)不管反
7、应是可逆反应还是不可逆反应，热化学方程式中的热效应都是指完全反应时的热效应。(3)在25，101 kPa进行的反应，可不标明温度和压强，不在此条件下进行的反应需要标明温度和压强。3.反应热(H)(1)单位：kJmol1。(2)符号：放热反应为“-”；吸热反应为“+”。4.化学计量数(1)化学计量数表示的是物质的量。(2)化学计量数可以为分数。(3)H 的数值与对应的热化学方程式中化学计量数有关。如：H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H=a kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H=b kJmol1则a、b的关系为：b=2a。5正、逆反应的H 的关系逆反应和正反应的反应热数值相
8、等，符号相反。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H=b kJmol12H2O(l)=2H2(g)O2(g)H=c kJmol1，则c=-b。【高考警示钟】在热化学方程式的书写和判断正误时，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。【典例1】下列有关热化学方程式的叙述正确的是()A0.2 mol KOH稀溶液与0.1 mol H2SO4溶液反应放出11.46 kJ的热量，该反应的热化学方程式是KOH(aq)1/2H2SO4(aq)=1/2K2SO4(aq)H2O(l)H=1
9、1.46 kJmol1B1 g火箭燃料肼(N2H4)气体燃烧生成N2和H2O(g)时，放出16.7 kJ的热量，则该反应的热化学方程式是N2H4+O2=N2+2H2O H=534.4 kJmol-1C2 g H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量，该反应的热化学方程式为2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H=285.8 kJmol-1D4 g CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出222.5 kJ的热量，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为1/4CH4(g)1/2O2(g)=1/4CO2(g)1/2H2O(l)H=222.5 kJmol1【解题指南】解答本题时注意以下两点：(1)
10、热化学方程式书写时化学计量数、反应热和已知题意中反应物物质的量和吸收或放出的热量关系要对应。(2)书写热化学方程式要注意状态和H 的符号。【解析】选D。0.2 mol KOH与0.1 mol H2SO4恰好反应放出11.46 kJ热量，则1 mol KOH与0.5 mol H2SO4完全反应生成1 mol H2O放出的热量为11.46 kJ5=57.3 kJ，所以该反应的热化学方程式为KOH(aq)1/2H2SO4(aq)=1/2K2SO4(aq)H2O(l)H=57.3 kJmol1，A错；该反应的热化学方程式中，反应物和生成物没有书写状态，B错；H2燃烧的热化学方程式为放热反应，H 为负值
11、，C错；4 g CH4的物质的量为1/4 mol，完全燃烧放出222.5 kJ 热量，该反应的热化学方程式正确。反应热的计算1.利用热化学方程式进行有关计算根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。2根据计算书写热化学方程式根据一定量的反应物或生成物的量计算出反应放出或吸收的热量，换算成1mol反应物或生成物的热效应，书写热化学方程式。3.根据标准燃烧热数据，求算反应放出的热量利用公式：Q=|标准燃烧热|n(可燃物的物质的量)如已知H2的标准燃烧热H=-285.8 kJmol-1，燃烧H2的物质的量为2 m
12、ol，则H2燃烧放出的热量为2 mol285.8 kJmol-1=571.6 kJ。4.根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差进行计算如H2与Cl2燃烧生成HCl的反应，H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)，断裂旧键吸收的总能量为679 kJmol-1，新键形成过程中释放的总能量为862 kJmol-1，故该反应的反应热H=679 kJmol-1-862 kJmol-1=-183 kJmol-1。5.利用盖斯定律求解根据已知的热化学方程式，进行相应的变化，然后进行加减得出需要求解的热化学方程式，然后进行必要的有关反应物物质的量或反应吸放热的有关计算。如已知下列反应的反应热：CH3COOH(l
13、)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)H=-870.3 kJmol-1C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.5 kJmol-1H2(g)+O2(g)=H2O(l)H=-285.8 kJmol-1，则反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的H=-488.3 kJmol-1。【拓展延伸】反应热的大小比较1.同一反应的生成物状态不同时如：A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H20C(g)=C(l)H3H2。2.同一反应的反应物状态不同时如：S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20S(g)=S(s)H
14、30因为H1=H2H3，所以H1H2。3.两个有联系的不同反应相比较如：C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)1/2O2(g)=CO(g)H20CO(g)1/2O2(g)=CO2(g)H30因为H1=H2H3，所以H1H2。【高考警示钟】在进行有关反应热的计算时常见失误点有：(1)根据已知的热化学方程式进行计算时，要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系，然后进行计算。(2)根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时，须注意断键和成键的总数，必须是断键和成键时吸收或放出的总能量。(3)运用盖斯定律进行计算，在调整方程式时，要注意H的正负和数值也
15、要随之调整。【典例2】(2011海南高考)已知：2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)H701.0 kJmol12Hg(l)+O2(g)=2HgO(s)H181.6 kJmol1则反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的H为()A+519.4 kJmol1B+259.7 kJmol1C259.7 kJmol1D519.4 kJmol1【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)两个化学方程式相减时，可将其中一个化学方程式改为倒写；(2)热化学方程式倒写时，反应热的符号要改变。【解析】选C。根据反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)可知，在反应中Zn(s)、Hg
16、O(s)作反应物，因此需将反应2Hg(l)+O2(g)=2HgO(s)H181.6 kJmol1的热化学方程式倒过来，写成2HgO(s)=2Hg(l)O2(g)H=181.6 kJmol1形式，然后与2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)H701.0 kJmol1相加可得2Zn(s)2HgO(s)=2Hg(l)2ZnO(s)H=519.4 kJmol1，然后将该热化学方程式化简可得Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)H=259.7 kJmol1，C项正确。【技巧点拨】盖斯定律计算的步骤“四字诀”【实验探究6】合理猜想、科学设计解答开放探究型实验题【典例】(2011安徽高考T28
17、)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用铁粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。(1)实验前：先用0.1 molL-1H2SO4洗涤铁粉，其目的是_，然后用蒸馏水洗涤至中性；将KNO3溶液的pH调至2.5；为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入 _(写化学式)。(2)如图表示足量铁粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式_。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓
18、度却没有增大，可能的原因是_。(3)该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：溶液的pH；假设二：_；假设三：_。(4)请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。(已知：溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定)实验步骤及结论：【精讲精析】1.解题关键点(1)充分挖掘图像中的信息是解决问题的前提和保障。首先从图像中的信息确定Fe与NO3-在酸性环境下发生的氧化还原反应，明确Fe2+稳定存在的条件和NO3-的还原产物；其次，从pH和离子浓度的变化分析反应过程中的变化因素。(2)要探究溶液的pH对反应速率的影响，设计实验时要注意变量的控制，只能改变溶液的pH、
19、确保其他条件相同，反应速率的大小可以通过用色谱仪测定溶液中c(NO3-)的变化来确定。(3)理顺实验过程，为实验设计提供知识支撑和理论依据。基本过程为：实验前的准备、实验过程、探究影响化学反应速率的因素、设计实验方案，要求逐步提高。2.解题疑惑点(1)如何确定溶液中发生的氧化还原反应。观察题中图像可知，t1时刻前pH增大c(H+)减小、c(NO3-)减小，c(Fe2+)和c(NH4+)增大，故反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+=4Fe2+NH4+3H2O。(2)t1时刻后，c(Fe2+)基本不变的原因。t1时刻后，c(NO3-)继续减小、c(NH4+)继续增大，说明反应仍在进行，而此
20、时c(Fe2+)基本不变、pH基本不变，只能说明随着c(Fe2+)的增大、溶液的pH增大，促进了Fe2+的水解使之水解程度增大，Fe2+不断被消耗导致最终浓度基本不变。(3)如何确定本题影响反应速率的因素并设计合理的探究方案。根据外界条件对化学反应速率的影响，结合本题实际，影响反应速率的因素还可能有温度、铁粉颗粒大小等。设计实验探究溶液的pH对反应速率的影响时，变量控制是关键，必须明确哪个量是变量，哪个量必须相同。如本题中除溶液pH的变化外，其他对反应速率有影响的因素都必须保证相同。【参考答案】(1)除去铁粉表面的氧化物等杂质N2(2)4Fe+NO3-+10H+=4Fe2+NH4+3H2O生成
21、的Fe2+水解(或和溶液中的OH-结合)(3)温度铁粉颗粒大小(合理即可)(4)(本题属于开放性试题，合理答案均可)实验步骤及结论：分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2；分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉；用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO3-的浓度;若pH不同的KNO3溶液中，测出的NO3-的浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响。开放探究型实验是指具有明确的实验目的，但答案具有不确定性或者条件不惟一或者解题方法多样的试题。这类试题常以基础知识为背景设计而成，要求学生自己选取相关的知识或方法来解答，主要考查学生对基础
22、知识的掌握程度、归纳推理能力和逆向思维能力。目前，开放探究型实验一般是在一定限定范围内的开放性探究。1.题目类型和特点类型特点条件开放型题目给出了部分条件及确定的结论，要求学生深入认识题中的内在联系，写出能得到结论的有关条件。策略开放型条件和结论已知或部分已知，思维策略和解题方法不惟一，要求学生根据题目所设条件和要求，寻找切合实际的多种解决问题的途径。结论开放型给定条件而结论未给出或不全给出，从不同角度不同层面分析有不同的答案。2.解题策略(1)挖掘题目中的隐含条件是解题关键。通读全题，抓住题目(题图)中的重点字句(重点信息、变化趋势等)进行分析、推理，找准突破口，从中得出命题人限定假设或猜测
23、的范围，设想怎样进行假设或猜测。(2)猜想要有依据，方案要合理。根据题目的提示大胆、合理的猜想，并设计实验进行验证。猜想一定要有事实根据或科学依据，是建立在一定知识基础上的猜想，不能胡乱猜想，茫无边际。注意对试题提供的情境进行分析，根据所学知识设计合理、可行的实验方案，从实验中找到有力的证据，并对所提出的问题作出科学解释，得出正确的结论。(3)注意思维的有序性。对实验数据及现象的分析处理过程中，要注意思维的有序性和条理性，对有关结论的概括，要用规范的学科语言来表达。(4)注重发散性思维。抓住实验七个“一”的应用：一个实验的多种现象，一个实验现象的多种原因，一种装置的多种用途，一种用途的多种装置
24、，一种仪器的多种用法，一种物质的多种制法，一组物质的多种鉴别方法。1.(2012宁波模拟)下列对化学反应的认识，不正确的是()A.化学反应必然引起物质状态的变化B.化学反应会引起化学键的变化C.化学反应必然伴随着能量的变化D.化学反应会产生新的物质【解析】选A。A项：化学反应过程中物质的状态不一定变化；B项：化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成；C项：化学反应必然伴随着能量的变化；D项：化学反应中一定会生成新物质。2.已知反应XY=MN为吸热反应，对这个反应的下列说法中正确的是()AX的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量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
25、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DX和Y的总能量一定低于M和N的总能量【解析】选D。因为反应为吸热反应，X与Y的总能量小于M与N的总能量，D对；X与Y 的总能量小于M与N的总能量，但是X的能量不一定低于M的能量，Y的能量不一定低于N的能量，A错；吸热反应不一定需要在加热的条件下才能进行，B错；吸热反应说明反应过程中破坏反应物中的化学键吸收的能量大于形成生成物中的化学键所放出的能量，C错。3.下列关于热化学反应的描述中正确的是()A.HCl和NaOH反应的中和热H57.3 kJmol-1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热H2(57.3)kJmol-1B.C
26、O(g)的标准燃烧热H=-283.0 kJmol-1，则2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反应的H2(+283.0)kJmol-1C.C(s)+CO2(g)=2CO(g)H0，C错；甲烷的标准燃烧热指的是1 mol CH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出的热量，D错。4.已知：H2(g)F2(g)=2HF(g)H270 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B1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol液态HF放出的热量小于270 kJC在相同条件下，1 mol H2(g)与1 mol F2(g)的能量总和大于2 mo
27、l HF气体的能量D该反应中的能量变化可用如图来表示【解析】选C。由热化学方程式可知H0，H2(g)和F2(g)反应生成HF(g)是放热反应，则HF(g)分解生成H2(g)和F2(g)为吸热反应，A错误。HF(g)转变为HF(l)放热，则1 mol H2(g)与1 mol F2(g)反应生成2 mol 液态HF，放出的热量大于270 kJ，B错误。该反应为放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，C正确。该反应中能量变化的图示为：5.氧气(O2)和臭氧(O3)是氧元素的两种同素异形体，已知热化学方程式：4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H1 4Al(s)2O3(g)=2Al2O3
28、(s)H2 3O2(g)=2O3(g)H3 则下列关系正确的是()AH1H2=H3 BH1H2=H3CH2H1=H3 DH2H1H3=0【解析】选A。H1H2表示将反应反应，可得反应，所以H1H2=H3，A对；H1H2表示将反应与相加，得不到反应，B错；H2H1表示将反应反应，得到反应2O3(g)=3O2(g)，所以H2H1=H3，C错；由A可得，H1=H2H3，所以H1H2H3不等于零，D错。6.按要求写热化学方程式：(1)已知稀溶液中，1 mol H2SO4与NaOH溶液恰好完全反应时，放出114.6 kJ热量，写出表示H2SO4与NaOH反应生成1 mol H2O的热化学方程式_。(2)
29、25、101 kPa条件下充分燃烧一定量的丁烷气体放出热量为Q kJ，经测定，将生成的CO2通入足量澄清石灰水中产生25 g白色沉淀，写出表示丁烷标准燃烧热的热化学方程式_。(3)已知下列热化学方程式：CH3COOH(l)2O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1870.3 kJmol-1C(s)O2(g)=CO2(g)H2=-393.5 kJmol-1H2(g)O2(g)=H2O(l)H3-285.8 kJmol-1写出由C(s)、H2(g)和O2(g)化合生成CH3COOH(l)的热化学方程式_。【解析】(1)由题意可知，1 mol NaOH与mol H2SO4反应生成1 mol水时放
30、热57.3 kJ。(2)CO2通入澄清石灰水中产生25 g白色沉淀，即n(CO2)0.25 mol，则n(C4H10)mol,1 mol丁烷完全燃烧放出热量16Q kJ。(3)合成CH3COOH的反应为：2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)根据盖斯定律，22得，H(393.5 kJmol-1)2(285.8 kJmol-1)2(870.3 kJmol-1)488.3 kJmol-1。答案：(1)H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol-1(2)C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H16Q kJmol-1(3)2C(s)2H2(g)O2(g)=CH3COOH(l)H488.3 kJmol-1
