高考化学 第一轮 第10讲 反应热

2011年高考化学一轮讲练析精品学案第10讲反应热1、了解化学反应中能量变化的实质，知道化学能与热能的转化是化学反应中能量转化的主要形式。2、认识能源是人类生存和发展的重要基础，知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。3、了解焓变与反应热涵义。明确ΔH=H（反应产物）－H（反应物）。4、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。一、反应热与热化学方程式：1、反应热：化学反应都伴有能量的变化，常以热能的形式表现出来，有的反应放热，有的反应吸热。反应过程中放出或吸收的热叫做反应热。反应热用符号△H表示，单位是kJ/mol或（kJ·mol－1）。放热反应的△H为“－”，吸热反应的△H为“＋”。反应热（△H）的确定常常是通过实验测定的。注意：在进行反应热和△H的大小比较中，反应热只比较数值的大小，没有正负之分；而比较△H大小时，则要区别正与负。2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)；△H1＝－akJ·mol－1反应热：akJ·mol－1，△H：－akJ·mol－12H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)；△H2＝－bkJ·mol－1反应热：bkJ·mol－1，△H：－bkJ·mol－1a与b比较和△H1与△H2的比较是不一样2、影响反应热大小的因素①反应热与测定条件（温度、压强等）有关。不特别指明，即指25℃，1.01×105Pa（101kPa）测定的。中学里热化学方程式里看到的条件（如：点燃）是反应发生的条件，不是测量条件。②反应热的大小与物质的集聚状态有关。③反应热的大小与物质的计量数有关。在反应：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；△H1＝－akJ·mol－1中，2molH2燃烧生成气态水放出的热量akJ，该反应的反应热是akJ·mol－1，该反应的△H是－akJ·mol－1。注意这三个单位。3、书写热化学方程式注意事项：a.注明反应的温度和压强（若在101kPa和298K条件下进行，可不予注明），注明△H的“＋”与“－”，放热反应为“－”，吸热反应为“＋”。b.△H写在方程式右边，并用“；”隔开。c.必须标明物质的聚集状态（气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”）。若用同素异形体要注明名称。d.各物质前的计量系数不表示分子数目只表示物质的量的关系。△H与计量数成正比关系。同样的反应，计量系数不同，△H也不同，例如：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；△H＝－483.6kJ·mol－1H2(g)＋21O2(g)＝H2O(g)；△H＝－241.8kJ·mol－1考点解读知识体系上述相同物质的反应，前者的△H是后者的两倍。燃烧热和中和热：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。在稀溶液里，酸跟碱发生中和反应而生成1mol液态H2O，这时的反应热叫做中和热。燃烧热的热化学方程式强调燃烧物前的计量数为1，中和热强调热化学方程式中水前的计量数为1。燃烧热要强调生成稳定的氧化物，如：生成液态水。如：H2的燃烧热的热化学方程式：H2(g)＋21O2(g)＝H2O(l)；△H＝－286kJ·mol－1中和热的热化学方程式：NaOH(aq)＋21H2SO4(aq)＝21Na2SO4(aq)＋H2O(l)；△H＝－57.3kJ·mol－1二、化学反应与物质的能量1、放热反应：反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，热量的多少等于反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的差值。常见的放热反应有：燃烧、中和反应、常温下能自发发生的绝大多数的各类反应。2、吸热反应：反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，热量的多少等于生成物具有的总能量与反应物具有的总能量的差值。常见的吸热反应有：水解反应、结晶水合物失水的反应、碳与二氧化碳或与水蒸气的反应等物质的能量越低，性质就越稳定；物质的能量越高，性质就越活泼。物质的化学能是化学键的能量，通过化学键的键能可计算反应热。如：反应H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)；△H。△H==E(H－H)＋E(Cl－Cl)－2E(H－Cl)。3、盖斯定律：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关。这就是盖斯定律。利用盖斯定律可以间接计算反应热。例如：C(s)＋O2(g)＝CO2(g)；△H1C(s)＋21O2(g)＝CO(g)；△H2CO(g)＋21O2(g)＝CO2(g)；△H3依盖斯定律有：△H1＝△H2＋△H3。第1课时化学反应的焓变1．定义：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或转换成相应的热量）来表示，称为焓变（ΔH），单位：kJ/mol或kJ•mol-1在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量，而新键的形成则放出能量。总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。注意：（1）反应热和键能的关系例如：1molH2和1molCl2反应生成2molHCl的反应热的计算。1moLH2分子断裂开H—H键需要吸收436kJ的能量；1molCl2分子断裂开Cl—Cl键需要吸收243kJ的能量，而2molHCl分子形成2molH—Cl键放出431kJ·mol-1×2mol=862kJ的能量，所以，该反应H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）的反应热基础过关△H===生成物分子形成时释放的总能量—反应物分子断裂时所需要吸收的总能量===862kJ·mol--436kJ·mol-1-243kJ·mol—1===183kJ·mol-1由于反应后放出的能量使反应本身的能量降低，故规定△H=反应物的键能总和—生成物的键能总和（2）反应焓变与反应条件的关系焓是科学家们为了便于计算反应热而定义的一个物理量，它的数值与物质具有的能量有关。对于一定量的纯净物质，在一定的状态（如温度、压强）下，焓有确定的数值。在同样的条件下，不同的物质具有的能量也不同，焓的数值也就不同；同一物质所处的环境条件（温度、压强）不同，以及物质的聚集状态不同，焓的数值也不同。焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质的量增加一倍时，焓的数值也增加一倍。因此，当一个化学放映在不同的条件下进行，尤其是物质的聚集状态不同时，反应焓变是不同的。2．放热反应和吸热反应(1)放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量。(2)吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。3．化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式：由能量守恒可得：反应物的总能量：生成物的总能量+热量(放热反应)反应物的总能量：生成物的总能量-热量(吸热反应)4．燃料充分燃烧的两个条件(1)要有足够的空气(2)燃料与空气要有足够大的接触面。5.燃烧热与中和热1）燃烧热(1)概念：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ／mol表示。注意：完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：C→C02，H→H20，S→S02等。(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ／mol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。能量反应过程反应过程反应物生成物能量△H0△H0反应物生成物2）中和热(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH20，这时的反应热叫中和热。(2)中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)；△H=-57.3kJ／mol。3）使用化石燃料的利弊及新能源的开发(1)重要的化石燃料：煤、石油、天然气(2)煤作燃料的利弊问题①煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。②煤直接燃烧时产生S02等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。③煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。④可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。(3)新能源的开发①调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。②最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。●理解中和热时注意：①稀溶液是指溶于大量水的离子。②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。③中和反应的实质是H+和OH-化合生成H20，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。【例1】（2010山东卷，10）下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是A生成物能量一定低于反应物总能量B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C英语盖斯定律，可计算某些难以直接侧脸房的反应焓变D同温同压下，22()()2()HgClgHClg在光照和点燃条件的H不同解析：生成物的总能量低于反应总能量的反应，是放热反应，若是吸热反应则相反，故A错；反映速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系，故B错；C是盖斯定律的重要应用，正确；根据H=生成物的焓-反应物的焓可知，焓变与反应条件无关，故D错。答案：C【例2】（2010广东理综卷，31）典型例题硼酸（H3BO3）在食品、医药领域应用广泛。(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式：B2H6+6H2O=2H3BO3+________。(2)在其他条件相同时，反应H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O中，H3BO3的转化率（）在不同温度下随反应时间（t）的变化见图12，由此图可得出：①温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是_______②该反应的H_____0(填“”、“=”或“”).(3)H3BO3溶液中存在如下反应：H3BO3（aq）+H2O（l）[B(OH)4]-(aq)+H+（aq）已知0.70mol·L-1H3BO3溶液中，上述反应于298K达到平衡时，c平衡（H+）=2.0×10-5mol·L-1，c平衡（H3BO3）≈c起始（H3BO3），水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K（H2O的平衡浓度不列入．．．K的表达式中，计算结果保留两位有效数字）解析：(1)根据元素守恒，产物只能是H2，故方程式为B2H6+6H2O=2H3BO3+6H2。(2)由图像可知，温度升高，H3BO3的转化率增大，故升高温度是平衡正向移动，正反应是吸热反应，△H＞O。(3)K=]][[])([334BOHHOHB=7.010210255=710答案：(1)B2H6+6H2O=2H3BO3+6H2(2)①升高温度，反应速率加快，平衡正向移动②△H＞O(3)710或1.43【例3】（2010重庆卷，12）已知22HgBrl2HBrg;72kJ/mol.H蒸发1molBr2（l）需要吸收的能量为30kJ，其它相关数据如下表：则表中a为A．404B．260C．230D．200答案D【解析】本题考查盖斯定律的计算。由已知得：Br2(l)=Br2(g)H=+30KJ/mol，则H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)；H=－102KJ/mol。436+a-2×369=－102；a=―200KJ，D项正确。第2课时热化学方程式1．热化学方程式与普通化学方程式的区别有三点不同（1）热化学方程式必须标有热量变化。（2）热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应物和生成物的聚集状态有关。（3）热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量，因此，有时可用分数表示，但要注意反应热也发生相应变化。2．书写热化学方程式时明确以下问题：(1)反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，未特别注明的指101kPa和25℃时的数据。(2)物质的