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化学能与热能

考纲要求

1.了解化学反应中能量转化的原因及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，能正确书写热化学方程式。

4.了解焓变与反应热的含义。

5.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。

6.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。

知识点一

焓变与反应热

1.化学反应中的能量变化

(1)化学反应中的两大变化： 变化和 变化。

(2)化学反应中的两大守恒： 守恒和 守恒。

(3)化学反应中的能量转化形式： 、光能、电能等。通常主要表现为 的变化。

2.焓变、反应热

(1)定义：在 条件下进行的反应的 。

(2)符号： 。

(3)单位： 或 。

(4)ΔH的计算：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量

ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和 理解焓变的“四”注意

(1)任何化学反应都是新键断裂，旧键形成的过程，都伴随着能量的变化。

(2)焓变不取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小。

(3)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，但不属于吸热反应或放热反应。在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。

(4)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下进行。

3.吸热反应和放热反应

(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析

1

(3)记忆常见的放热反应和吸热反应

放热反应：①可燃物的燃烧； ②酸碱中和反应； ③大多数化合反应；

④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。

吸热反应：①大多数分解反应； ②盐的水解和弱电解质的电离；

③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应； ④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

练习：反应 A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。试在下列坐标图中画出总反应过程中能量变化示意图。

注意：正逆反应活化能以及与焓变的关系

4.燃烧热 中和热

1.燃烧热

(1)概念：在101 kPa时， 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该－1物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ·mol表示。

燃烧热的限定词有恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、 的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：

C→ ，H→ ，S→ 等。

－1(2)表示的意义：例如C的燃烧热ΔH为－393.5 kJ·mol，表示在101 kPa时，1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ的热量。

(3)书写热化学方程式：燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧 1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：

(4)燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n(可燃物)×|ΔH|。

式中：Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的燃烧热。

[练习]正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

－1(1)S(s)＋ O2(g)===SO3(g) ΔH＝－315 kJ·mol(燃烧热) (ΔH的数值正确)(

) (2)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) －1－1ΔH＝－192.9 kJ·mol，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol(

) －1(3)H2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g) －1ΔH＝＋571.6 kJ·mol(

) －1(4)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol，则 C6H12O6(s)＋3O2(g)===3CO2(g)＋3H2O(l)

－1ΔH＝－1 400 kJ·mol(

) －1(5)CO(g)的燃烧热是283.0 kJ·mol，则2CO2(g)==2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0 －1kJ·mol(

)

2

(6)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) －1ΔH＝＋285.5 kJ·mol(

) 2.中和热

(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成

时的反应热叫中和热。

(2)注意几个限定词：

①稀溶液；

②产物是1 mol液态H2O；

－＋－1③用离子方程式可表示为OH(aq)＋H(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol。

练习：正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”

－1(1)NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol(中和热) (ΔH的数值正确)(

) －＋－1(2)已知OH(aq)＋H(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反－1应热ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol(

) －＋－1(3)已知稀溶液中，OH(aq)＋H(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量(

) －1(4)已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3 kJ·mol，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶－1液反应生成1 mol 水的中和热为－57.3 kJ·mol(

) －1

中和热测定注意事项

(1)碎泡沫塑料(或纸条)及硬纸板(或泡沫塑料板)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)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的理由是铜传热快，热量损失大。

(4)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。

(5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。

3

知识点二

热化学方程

1．定义：表示参加反应物质的物质的量和

的关系的化学方程式。

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。如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ/mol表示在25 ℃、101 kPa条件下，

。

3．书写：

书写热化学方程式“六注意”

同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称

练习：依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为

。

(2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为

。

(3)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是

。

(4)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：

4

已知AX3的熔点和沸点分别为－93.6 ℃和76 ℃，AX5的熔点为167 ℃。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为

。

（5）已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方

程式： 。

知识点三

反应热的比较与计算

1、反应热大小的比较

(1)同一反应，生成物状态不同时

A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1＜0 A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2＜0 则ΔH1 ΔH2。(填“>”、“＜”或“＝”，下同)

(2)同一反应，反应物状态不同时

S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1＜0 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＜0 则ΔH1 ΔH2。

(3)两个有联系的不同反应相比

C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＜0 C(s)＋ O2(g)===CO(g) ΔH2＜0 则ΔH1 ΔH2。

2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s) ΔH3 2Al(s)＋ O2(g)===Al2O3(s) ΔH4 则ΔH3 ΔH4。

2、反应热的计算

（2017全国卷3）已知：As(s)+ΔH1H2(g)+O2(g)=H2O(l)2As(s)+O2(g)=As2O5(s)521232H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)ΔH2ΔH3

则反应As2O5(s)+3H2O(l)=2H3AsO4(s)的ΔH=_________。

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[2016·全国卷Ⅲ，27(4)②]已知下列反应：

－SO2(g)＋2OH(aq)===SO (aq)＋H2O(l) ΔH1 －－ClO(aq)＋SO (aq)===SO (aq)＋Cl(aq) ΔH2 2＋CaSO4(s)===Ca(aq)＋SO (aq) ΔH3 2＋－－－则反应SO2(g)＋Ca(aq)＋ClO(aq)＋2OH(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl(aq)的

ΔH＝ 。

－一定条件下，在水溶液中1 mol Cl、ClO (x＝1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是

A.e是ClO B.b→a＋c反应的活化能为60 kJ·mol－1

C.a、b、c、d、e中c最稳定

D.b→a＋d反应的热化学方程式为

3ClO－(aq)===ClO (aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－116 kJ·mol－1

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