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化学反应中的能量变化

【课标要求】

1、

知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因

2、

了解吸热反应和放热反应的含义

3、

通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础

4、

了解化学在解决能源危机中重要作用，知道节约能源、提高能量利用效率实际意义

5、

了解反应热和焓变的含义，了解焓变的表示符号（△H）及其常用单位（KJ/mol），认识（△H）的“—”“+”与放热反应和吸热反应的对应关系。

6、

认识热化学方程式的意义，能正确书写热化学方程式。

【知识要点】

一、

反应热：

1、

定义：

2、

符号：△H，单位：KJ/moL 3、

化学反应过程中能量变化：

①若反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量

△H为“—”或△H<0 放热反应有：

②若反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量

△H

为”+”或△H >0 吸热反应有: 例1、下列化学反应属于吸热反应的是 （ ）

A、氨气合成 B、酸碱中和反应 C、氢氧化钡晶体和氯化铵反应 B、铝与盐酸反应

E、C和H2O制水煤气

F、CO2和C反应制CO 例2 下列说法正确的是

A．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应

B．放热的反应在常温下一定很容易发生

C．反应是放热还是吸热，由反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小决定

D．放热反应中只有放热过程没有吸热过程

二、

化学反应的热效应和化学键能的关系

化学反应的本质是_________________；过程中能量变化情况_________________ 反应热：△H=_____键能总和

—_____键能总和

例3．化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关。键能可以简单的理解为断开1 mol 化学键时所需吸收的能量。下表是部分化学键的键能数据：

化学键

P－P P－O O＝O P＝O

键能/

197 360 499 X kJ·mol–1

已知白磷的燃烧热为2378.0 kJ/mol，白磷完全燃烧的产物结构如上图所示，则上表中X＝

。

三、热化学方程式

1

1、

定义：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式

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

思考：热化学方程式：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)

；△H= ─242KJ/moL

的书写方法。它的意义是

3、热化学方程式书写时的注意点：

①要注明反应物和生成物的聚集状态：因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关。

②要注明反应温度和压强（若为同素异形体，要注明名称）。因为△H的大小和反应的温度、压强有关。如不特别注明，即表示在101KPa和25℃。

③热化学方程式中的计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数，相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其△H也同等倍数的改变。

④△H表示：在热化学方程式中△H的“+”与“-”一定要注明， 例4在同温同压下，下列各组热化学方程式中，△H1＞△H2的是

A．2H2(g)＋O2(g)==2H2O(g)；△H1

2H2(g)＋O2(g)==2H2O(l)；△H2 B．S(g)＋O2(g)==SO2(g)；△H1

S(s)＋O2(g)==SO2(g)；△H2 1O2(g)==CO(g)；△H1

C(s)＋O2(g)==CO2 (g)；△H2 211D．H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g)；△H1

H2(g)＋Cl2(g)==HCl(g)；△H2

22C．C(s)＋例5下列说法或表示方法正确的是

A．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出热量多

－B．在稀溶液中：

H+＋OH＝H2O；△H＝－57.3kJ/mol，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ；

C．由C（石墨）→C（金刚石）；△H＝＋119 kJ/mol 可知，金刚石比石墨稳定

D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)；△H＝＋285.8kJ/mol 例6．

将4g甲烷和适量氧气混合后通入一密闭容器中，点燃使之恰好完全反应，待恢复到原温度后，测得反应前后压强分别为3.03×105Pa和1.01×105Pa，同时又测得反应共放出222.5kJ热量。试根据上述实验数据，写出该反应的热化学方程式。

四、

反应热的计算：（反应物各物质的物质的量与反应热成正比例）

例7、已知反应2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g) ；△H= —196.46KJ/mol，某密闭容器中通入4molSO2和3molO2参加反应，测知放出热量为294.69KJ，则SO2的转化率为

例8、已知热化学方程式C(s)+O2(g)=CO2(g) ；△H=—393.5KJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)

；△H= ─241.8KJ/mol 如果C和H2充分燃烧产生的热量相等，

2

则C和H2的质量比约为

（

）

A、48：13

B、13：48

C、1：1

D、6：1 例9、0.3moL气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态B2O3和液态水，放出649.5KJ热量，请写出乙硼烷燃烧的热化学方程式 又已知：H2O(l)→H2O(g) ；△H=+44KJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时放出的热量是多少？

五、盖斯定律：

1、

定义：化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的

2、

应用：有些反应的反应热虽然无法直接测得，但利用盖斯定律不难间接计算求得

例10、已知：CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ；△H= —283KJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) ；△H= —393.5KJ/mol

求下列反应

C(s)+1/2O2(g)=CO(g)的热效应△H= ____________ 例11、物质的生成热可定义为由稳定单质生成1mol物质所放出的热量，如二氧化碳气体的生成热就是C(s)+O2(g)=CO2(g)的反应热，已知下列几种物质的生成热：葡萄糖—1259 KJ/mol，H2O—285.8 KJ/mol，CO2—393.5 KJ/mol。则1Kg葡萄糖在人体内完全氧化成二氧化碳气体和液态水，最多可提供的能量为

（

）

A．3225 KJ

B．2816 KJ

C．6999 KJ

D．15645 KJ 六、燃烧热（单位：KJ/moL）

1、

概念：

25℃

101Kpa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫该物质的燃烧热

2、

特别注意：①能燃烧的物质必为1mol，在热化学方程式中可燃物前系数必为1

②生成物必须是最稳定的：C→CO2(g)；S→SO2(g)；H→H2O(l)；等

例12、下列热化学方程式中△H的绝对值能表示可燃物的燃烧热的是

（

）

A．H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）；△H=－242.0kJ/mol B．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）；△H=－802.3kJ/mol C．2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；△H=－571.6kJ/mol

D．CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）；△H=－283kJ/mol 七、中和热

1.定义：在稀溶液中酸和碱发生中和反应而生成1mol水，这时的反应热叫中和热

注意：①稀溶液②中和热不包括离子在水溶液中的生成、物质的溶解、电解质电离所伴随的热效应。③中和热必须以生成1mol水为准

—例13、中和热以强酸强碱为主：H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)；△H=-57.3KJ/moL （1）含1moLHCl的稀酸和1moLNH3的稀碱中和时放出热量可否为57.3KJ，为什么？

（2）含1moLCH3COOH的稀酸和1moLNaOH的稀碱中和时放出热量可否为57.3KJ，为什么？

3

（3）含1moLH2SO4的稀酸和1moLBa(OH)2的稀碱中和时放出热量可否为57.3KJ，为什么？

(4) 含0.5moLH2SO4的浓硫酸和1moLNaOH的稀碱中和时放出热量可否为57.3KJ，为什么？ 2、中和热的测定

测定原理：ΔH=－（CmΔt）/n（H2O）；

测定步骤：

测定仪器：

试剂：50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH（为什么要稍过量？）

例14．为了测其酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据是

(

) ①酸的浓度和体积

②碱的浓度和体积

③比热容

④反应后溶液的质量

⑤生成水的物质的量

⑥反应前后温度变化

⑦操作所需的时间

A．①②③⑥

B．①③④⑤

C．③④⑤⑥

D．全部

－1－例15．50 mL 0.50 mol·L盐酸与50 mL 0.55 mol·L1NaOH溶液在图示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：

（1）图中装置中缺少的一种仪器是____________，装置中还存在的错误有____________，这种错误会造成最高温度读数____________（填“增大”、“减小”或“无影响”）。

（2）大烧杯杯口若不盖硬纸板，测得的中和热的数值将____________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

（4）实验中改用60 mL 0.50 mol·L－1盐酸跟50 mL 0.55 mol·L1NaOH溶液进行反应，－与上述实验相比，所放出的热量

（填“相等”“不相等”），所求中和热

（填“相等”“不相等”），简述理由：

。

（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会

；用50 mL 0.50 mol·L1NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的－数值会

。（均填“偏大”“偏小”“无影响”）

八．燃料的充分燃烧

(1)化石燃料：包括 、 、 等，属非再生能源。

(2)充分燃烧的条件，要有 且要有 。

(3)不充分燃烧的危害：产生热量少，浪费资源，易产生污染物。

(4)煤的充分利用及新技术的开发：新型煤粉燃烧器，煤的气化和液化，转化为水煤气或干馏煤气

4