1、第2讲 化学能与热能一、反应热 焓变下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)物质H2(g)O2(g)H2O(g)能量436496926结合表中数据完成下列问题：1.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)是_(填“吸热”或“放热”)反应，这说明2 mol H2(g)和1 mol O2(g)具有的能量比2 mol H2O(g)具有的能量_(填“高”或“低”)。放热高2.请用图示表示出2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(g)的反应过程。_3.根据表中数据，写出H2(g)与O2(g)完全反应生成H2O(g)的热化学方程式：_。2H2(g)+O2
2、(g)=2H2O(g)H=-484 kJmol-1二、盖斯定律把煤作为燃料可通过下列两种途径：途径：C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-akJmol-1途径：先制水煤气：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+bkJmol-1再燃烧水煤气：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H=-ckJmol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-dkJmol-11.两种途径放热：途径放出的热量_(填“大于”“小于”或“等于”)途径放出的热量。2.制水煤气的反应中，反应物具有的总能量_(填“大于”“小于”或“等于”)生成物所具有的总能量，反应条件应为_。3.a、b、c、d的数学关
3、系式为_。等于小于高温c+d=2(a+b)一、书写热化学方程式时的“五个”注意1.注意H的符号和单位若为放热反应，H为“-”；若为吸热反应，H为“+”。H的单位为kJmol-1。2.注意反应热的测定条件书写热化学方程式时应注明H的测定条件(温度、压强)，但绝大多数的H是在25、101 kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。3.注意热化学方程式中的化学计量数热化学方程式中各物质化学式前面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。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。4.注意物质的聚集状态反应物和生成物的聚集状态不同，反应热H不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地
4、体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用“”和“”。5.注意H的数值与符号热化学方程式中的H的值应是表示反应已完成的热量变化。由于H与反应完成的物质的量有关，所以方程式中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。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。二、反应热的简单求算1.根据“两个”公式计算H=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量)H=E(反应物的键能之和)-E(生成物的键能之和)2.根据热化学方程式计算焓变与反应物的物质的量成正比3.根据盖斯定律计算若一个化学方程式可由另外几个化学
5、方程式相加减而得到，则该反应的焓变可通过这几个化学反应焓变的加减而得到。表示方法：，H=H1+H2判断下列说法是否正确或完成需填内容一、反应热与热化学方程式高考频次：1.化学反应与能量的变化关系（1）(2012大纲版全国卷)反应A+BC(H0)，XC(H0)，下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（）分析：选D。A项中A与B反应生成X的反应是放热反应，X生成C的反应是吸热反应，均与题意矛盾，A项不正确；B项X生成C的反应是吸热反应，与题意不符，B项不正确；C项中A与B反应生成X的反应是放热反应，与题意矛盾，C项不正确；D项中A与B反应生成X的反应是吸热反应，X生成C的反应是放热反应，
6、且A与B反应生成C的反应是放热反应，符合题意，因此D项正确。（2）(2013上海高考)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见该反应中热能转化为产物内部的能量。（）分析：醋酸逐渐凝固，说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低，因此该反应为吸热反应，吸热反应中反应物吸收能量，得到的生成物总能量增加，故正确。（3）(2013安徽高考)HCHO+O2 CO2+H2O是吸热反应。（）分析：实质为甲醛的燃烧反应应为放热反应，故错误。催化剂2.热化学方程式的书写及意义（4）(2012福建高考)2SO2(g)+O2(g)=2SO
7、3(g)和4SO2(g)+2O2(g)=4SO3(g)的H相等。（）分析：H与化学计量数有关，化学计量数扩大，H也扩大相应的倍数；后一反应的H是前一反应的2倍。（5）在500、30 MPa条件下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2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)H=-38.6 kJmol-1（）分析：热化学方程式中的反应热是指反应进行完全时的热量变化。由于该反应为可逆反应，0.5 mol N2和1.5 mol H2不可能全部反应，若全部参加反应，放出的热量大于19.3 kJ，则1 mol N2和3 mol
8、 H2完全反应时放出的热量大于38.6 kJ。催化剂高温、高压二、盖斯定律的应用高考频次：（6）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)H=+180.5 kJmol-12CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H=-566 kJmol-1则汽车尾气转化的反应之一2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的H=-385.5 kJmol-1（）分析：式-式可得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)H=-746.5 kJmol-1。（7）(2011北京高考)25、101 kPa下：2Na(s)+O2(g)=Na2O(s)H1=-414 kJmol-12Na(s)+O2(g
9、)=Na2O2(s)H2=-511 kJmol-1则25、101 kPa下，Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s)的H=-317 kJmol-1（）分析：根据盖斯定律，利用方程式2-可得Na2O2(s)+2Na(s)=2Na2O(s)H=-317 kJmol-1，所以正确。热点考向 1 热化学方程式的书写、判断及意义【典题训练】1.下列说法或表示方法正确的是（）A.等物质的量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多B.由H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=-57.3 kJmol-1可知，若将含1 mol CH3COOH的稀溶液与含1 mol NaOH的稀溶液混合，放出的
10、热量小于57.3 kJC.由C(石墨)=C(金刚石)H=+1.90 kJmol-1可知，金刚石比石墨稳定D.已知2C(s)+O2(g)=2CO(g)H=-221 kJmol-1，则可知1 mol C充分燃烧时放出的热量为110.5 kJ【解题指导】解答该题的关键有：（1）正确理解热化学方程式的意义；（2）明确反应热与物质稳定性的关系。【解析】选B。硫蒸气的能量比硫固体的高，完全燃烧放出的热量多，A项错；CH3COOH是弱电解质，电离过程消耗能量，故其放热小于57.3 kJ，B项正确；C(石墨)转化为C(金刚石)为吸热反应，金刚石的能量高，不稳定，C项错；碳充分燃烧时应生成CO2，放出的热量应多
11、于生成CO放出的热量，D项错。2.锡常用于金属的防腐镀层。25时，在含有Pb2+、Cu2+的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)+Cu2+(aq)Sn2+(aq)+Cu(s)反应的能量变化如图。（1）该反应为反应(填“放热”或“吸热”)。（2）1 mol Cu(s)全部氧化成Cu2+(aq)的热化学方程式为_。【解题指导】仔细分析图示是解答本题关键，另外注意已知反应与问题涉及反应互为可逆反应。【解析】（1）由图像中曲线趋向可知，该反应为放热反应。（2）1 mol Cu(s)全部氧化为Cu2+(aq)的反应为吸热反应，热化学方程式为Cu(s)+Sn2+(aq)Cu2+(aq)+
12、Sn(s)H=+553.75 kJmol-1答案：（1）放热（2）Sn2+(aq)+Cu(s)Sn(s)+Cu2+(aq)H=+553.75 kJmol-1【误区警示】热化学方程式理解、应用、书写等方面的易错点1.在书写热化学方程式时要注意燃烧热和中和热的含义（1）错误地认为1 mol可燃物燃烧时放出的热量就是燃烧热。燃烧热的定义是指101 kPa时1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量。如H2是指生成H2O(l)而非H2O(g)、C是指生成CO2(g)而非CO(g)等。（2）将酸碱中和反应中放出的热量与中和热混淆。对于中和热的理解要注意：中和热不包括电解质的电离和生成水合离子的
13、热效应。中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。2.热化学方程式中不应标注反应条件在热化学方程式的反应物和生成物连接符号(“=”或“”或“”)处，不应标注反应条件(如点燃、加热、电解等)。热点考向 2 有关反应热的求算【典题训练】3.(2012重庆高考)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如题图所示，已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942、OO为500、NN为154，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是（）A.194B.391C.516D.658【解题指导】解答本题可按如下流程进行：利用图
14、示求出断键的总能量【解析】选B。利用图示可知肼和氧气变成原子时断键需要的能量为2 752 kJ-534 kJ=2 218 kJ。肼和氧气断键变为原子时要断裂1个NN键，4个NH键，1个OO键，所以1154+4(NH键能)+1500=2 218，解得NH键能为391，单位为kJ，选B。利用物质所含键的类型列出等式得出答案4.(2013厦门一模节选)氨是最重要的化工产品之一。合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示，则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为。【解题探究】（1）你能根据图像写出图中所表示的反应的热化学方程式吗？提示：题干图表示
15、的反应的热化学方程式为CO(g)+O2(g)=CO2(g)H=-282 kJmol-1；图表示的反应的热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(g)H=-241.8 kJmol-1；图表示的反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=-846.3 kJmol-1。（2）你能根据提示信息写出CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的化学方程式吗？提示：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。【解析】根据图像，可以得到：CO(g)+O2(g)=CO2(g)H=-282 kJmol-1H2(g)+O2(g)=H2O(g)H=-24
16、1.8 kJmol-1CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=-846.3 kJmol-1。则由-3得：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)该反应的H=-846.3 kJmol-1-(-282 kJmol-1)-(-241.8 kJmol-1)3=+161.1 kJmol-1，由此可以写出所求的热化学方程式。答案：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H=+161.1 kJmol-1【方法总结】1.根据键能求反应热时的关键步骤（1）熟记计算公式。H=E(反应物的键能之和)-E(生成物的键能之和)（2）清楚物质中的化学键数目。注意以下物质中所含的
17、化学键数目，如1 mol H2、O2、P4分别含有1 mol HH键、1 mol OO键、6 mol P-P键；1 mol CH4含有4 mol CH键；1 mol NH3含有3 mol NH键；1 mol SiO2含有4 mol SiO键。2.用盖斯定律计算焓变的步骤1.(2013宁德质检)下图为某反应的焓变示意图，下列有关反应符合该图像的是（）石灰石高温分解Mg+2HCl=MgCl2+H2HClH+Cl引燃铝粉和氧化铁混合粉末水电离氯化铁水解A.B.C.D.【解析】选D。由焓变示意图可知，该反应为放热反应，石灰石高温分解、水电离、化学键断裂以及氯化铁的水解反应都是吸热过程。Mg与HCl反应
18、、铝粉和氧化铁反应都是放热反应。2.已知：101 kPa时辛烷的燃烧热为5 518 kJmol-1，强酸与强碱在稀溶液中发生反应时的中和热为57.3 kJmol-1，则下列热化学方程式书写正确的是（）C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)H=+5 518 kJmol-1C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)H=-5 518 kJmol-1H+OH-=H2OH=-57.3 kJmol-1NaOH(aq)+H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)H=+57.3 kJmol-1A.B.C.D.只有【解析】选D。燃烧热、中和热都是放热反应，H”
19、“”或“=”)184.4 kJ。（3）已知1 mol NH键断裂吸收的能量等于kJ。【解析】（1）根据题意直接写出合成氨反应的热化学方程式：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H1=-92.2 kJmol-1。（2）因合成氨反应是可逆反应，6 mol H2不可能完全转化生成4 mol NH3，故放出的热量小于184.4 kJ。（3）设形成1 mol NH键放出的能量为E，根据题中信息可知，断裂化学键吸收的总能量为945.8 kJ+3436 kJ=2 253.8 kJ，则有6E-2 253.8 kJ=92.2 kJ，所以E=391 kJ，故1 mol NH键断裂吸收的能量为391 kJ。答案：
20、（1）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H1=-92.2 kJmol-1（2）（3）3914.红磷(P)和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量的关系如图所示，图中的H表示生成1 mol产物的数据。已知PCl5分解生成PCl3和Cl2，该分解反应是可逆反应。下列说法正确的是（）A.其他条件不变，升高温度有利于PCl5的生成B.反应2P(s)+5Cl2(g)=2PCl5(g)对应的反应热H=-798 kJmol-1C.P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为2P(s)+3Cl2(g)=2PCl3(g)H=-306 kJmol-1D.其他条件不变，对于PCl5分解生成PCl3和Cl2的反应，增大压强，PCl5的转化率减小，平衡常数K减小【解析】选B。由题图可知，P和Cl2反应生成PCl5的热化学方程式是P(s)+Cl2(g)=PCl5(g)H=-399 kJmol-1，则A项错误，B项正确；图中的H表示生成1 mol产物的数据，C项错误；温度不变，平衡常数不变，D项错误。
