第三讲反应热和热化学方程式

高中奥化基础培训彭贵武编著明明白白学化学热化学方程式1第三讲反应热和热化学方程式（命题热点）一、概念1．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。2．化学反应的能量变化是绝对的化学反应的能量变化是由反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量的差值造成的。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完全相等，因此，任何化学反应都伴随着能量变化，只是是否容易察觉的问题。必须指出的是这种能量的变化不仅仅只表现为放热或吸热，还包括其它形式的能量，如光能等。讨论：质量完全相等的两份木炭，相同条件下分别在空气和纯氧中点燃，均转化为二氧化碳气体，其放出的热量是否相等？提示：不相等。反应物、生成物完全相同，其能量差也就相同，依据能量守恒，在纯氧中燃烧的一份释放的光能相对多，因此放热相对较少。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：左图：放热反应，反应物的总能量==生成物的总能量+△H==生成物的总能量+热量(放热反应)+其它形式能量右图：吸热反应，反应物的总能量==生成物的总能量-△H==生成物的总能量-热量(吸热反应)-其它形式能量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。二、热化学方程式的书规则、正误判断与计算(1)反应放出或吸收热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明反应的温度和压强，不注明的均指101kPa和25℃（即通常状况）时的数据。(2)物质的聚集状态不同，反应吸收和放出的热量不同。如等量氢气在相同条件下燃烧生成液态水时放出的热量多于生成气态水时放出的热量，因为这显然节省了把液态水气化所需的热量，因此必须注明反应物和生成物的聚集状态，用“s”、“l”、“g”分别表示固、液、气态。(3)热化学方程式中的计量系数为物质的量，不是几个分子反应的热效应。因此，式中化学计量数可以是整数，也可以是分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的。(4)无论热化学方程式中化学计量数为多少，△H的单位总是KJ/mol，△H的数值必须与反应式中的系数相呼应，计量数加倍，△H也加倍。（5）△H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式右边，并用“；”隔开。放热反应△H为“-”，吸热反应△H为“+”，“+”号不准省略。（6）热化学方程式中不用“↓”和“↑”。（7）当反应向相反方向进行时，其反应热与正反应的反应热相等，但符号相反。能量反应过程反应过程反应物生成物能量△H0△H0反应物生成物高中奥化基础培训彭贵武编著明明白白学化学热化学方程式2三、燃烧热、中和热1.燃烧热(1)概念：在通常状况下，1mol物质完全燃烧生成稳定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（g），H→H20（l），S→S02（g）等。(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ／mol，表示在101kPa、25℃时，1molC完全燃烧生成C02气体时，放出393.5kJ热量。2.中和热（1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH20时放出的热量叫中和热。(2)中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1)；△H=-57.3kJ／mol。△H=-57.3kJ／mol只能表示强酸、强碱的稀溶液中和每生成1molH20时放出的热量，弱酸或弱碱的中和热要小于该值。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煤不仅是燃料，更是重要的化工原料，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，燃烧时反应速率小，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。②最有希望的新能源是太阳能、生物能、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，属再生性能源，对环境没有污染或污染很少。4、中和热测定实验：在50mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液在下图装置中进行中和反应，通过测定反应过程中所放出的热量计算中和热，回答下列问题。（1）大小烧杯间填满碎纸条的作用是什么？提示：减少中和热损失。（2）大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热的数值有何影响?提示：热量损失增多，测定结果偏小。（3）改用60mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放热量是否相等?所求中和热数值是否相等？简述理由。提示：反应物增多，放热也增多。溶液体积变大，热损耗也相对增多。（4）用相同浓度和体积的氨水代替氢氧化钠溶液进行上述实验，为什么测得中和热的数值偏低？提示：氨水是弱电解质，其电离（吸热过程）消耗了一部分热量。（5）为什么盐酸和氢氧化钠的浓度有微小差异？提示：确保量相对较小者反应完全。四、盖斯定理一个化学反应的热效应，仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定理”。以碳的燃烧为例，碳既可以在充足的氧气中燃烧直接生成CO2(g)，也可以先燃烧生成CO，再点燃CO继续燃烧生成CO2(g),直接燃烧也好，分步燃烧也好，只要始态和终态相同，放出的热量就相同。这就使热化学方程式具有了加和性，可以利用纯数学手段把若干个分步进行的反应进行加和处理，找出我们所需要的始态和终态间的能量关系；一些很难用实验方法直接测定热量的化学反应的反应热可以用“盖斯定理”间接测定。例题1、长征2号捆绑式火箭推进剂以肼（N2H4）作为燃料，NO2作为氧化剂，反应生成高中奥化基础培训彭贵武编著明明白白学化学热化学方程式3N2和水蒸气。已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);△H=+67.7KJ./molN2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g);△H=-534KJ/mol下列关于N2H4和NO2反应的热化学方程式正确的是A.2N2H4(g)+2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(l);△H=-1135.7KJ/molB.2N2H4(g)+2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(g);△H=-1000.3KJ/molC.N2H4(g)+NO2(g)==3/2N2(g)+2H2O(l);△H=-1135.7KJ/molD.2N2H4(g)+2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(g);△H=-1135.7KJ/mol解析：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g);△H=+67.7KJ./mol①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g);△H=-534KJ/mol②利用盖斯定理，②x2-①得：2N2H4(g)+2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(g);△H=-1135.7KJ/mol答案：D五、破疑解难、理清概念1、如何理解任何化学反应都有能量变化？提示：化学反应吸收或放出能量的大小是由反应物所拥有的能量总和与生成物所拥有的能量总和的差值决定的，既然在化学变化中反应物和生成物绝对不是相同物质，能量差当然是绝对的，这个差值不一定只以热能形式反映出来，但肯定符合能量守恒定律。2、什么是共价键的键能？物质拥有的能量与键能成正比吗？提示：共价键的键能是指破坏1mol该键所消耗的能量。键能越大，共价键越不易被破坏，物质越稳定，而物质越稳定其本身所拥有的能量越低，因此，物质拥有的能量与键能不是成正比，而是成反比。3、反应是放热的，而△H是负的，难道热量有负的吗？提示：无论放热还是吸热，热量肯定是正的。问题在于热化学方程式中的△H不是热量，△H=反应物键能总和–生成物键能总和。当△H为负时反应物键能总和小于生成物键能总和、反应物总能量大于生成物总能量、反应物稳定性小于生成物稳定性，表现为放热反应；当△H为正时刚好与之相反。决不可把△H误认为是热量，热量的单位是kJ，无负值，△H的单位是键能的单位：kJ／mol。4、计算燃烧热时，何为稳定氧化物？提示：C→CO2(g)；S→SO2(g)；H2→H2O(l)。5、怎样计算某物质燃烧时所放出的热？提示：Q放=n（可燃物）.△Hcn为可燃物的物质的量，△Hc为可燃物的燃烧热。6、如何比较反应热？提示：①、比较反应热，是指△H的相对大小，包含“+”、“-”号的比较，属代数运算，单位是KJ/mol；若比较不同反应放出或吸收的热量，是指△H绝对值的相对大小，单位是KJ。7、浓H2SO4溶于水放热、NH4NO3溶于水吸热、干冰升华吸热均不属反应热，因为不是化学反应。8、如何理解中和热？提示：①稀溶液是指溶于大量水中的离子。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，若反应过程中还有其它物质生成，这部分反应热也不包含在中和热内。9、-57.3KJ/mol是所有酸碱的中和热吗？提示：不是。它只是强酸强碱稀溶液的中和热，当有弱酸、弱碱参与时因它们的电离要消耗能量，应略小于这个值。10、如何判断一个未知化学反应究竟是放热反应还是吸热反应？提示：一般来讲，“化整为零”需要能量，是吸热过程。“合而为一”则释放能量，是放热过程。如果一个化学反应前后微粒数增多，一般是吸热反应，微粒数减少则是放热反应。六、例题解析高中奥化基础培训彭贵武编著明明白白学化学热化学方程式4例题1．（06年重庆）下列热化学方程式中的ΔH能表示物质燃烧热的是（B）A.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；ΔH=-566KJ·mol-1（可燃物不是1mol）B.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；ΔH=-890KJ·mol-1C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；ΔH=-571.6KJ·mol-1（可燃物不是1mol）D.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)；ΔH=-184.6KJ·mol-1（HCl不是氧化物）例题2．（06年湖南简阳）已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l);ΔH=-57.3kJ·mol-1。以下四个化学反应方程式：①H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)；（是57.3kJ·mol-1的两倍）②H2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+2H2O(l)；（是57.3kJ·mol-1的两倍-生成BaSO4(s)放出的热量）③HCl(aq)+NH3•H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(l)；（NH3•H2O(aq)不是强碱）④CH3COOH(aq)+NH3•H2O(aq)=CH3COONH4(aq)+H2O(l)。（不是强酸、强碱稀溶液的中和）其中反应热为57.3kJ·mol-1的是（D）A．①和②B．③C．④D．以上都不对例题3．（06年浙江湖州）下列各图中，表示正反应是吸热反应的是(A)提示：寻找反应物能量低于生成物能量的。七、习题1.（06年天津）已知：H+(aq)+OH-(aq)=H2O（l）;△H1=-57.3kJ·mol-1，12H2SO4(浓)+NaOH(aq)=12Na2SO4(aq)+H2O(l)△H2=m,下列说法正确的是A.上述热化学方程式中的计量数表示分子个数B.△H1△H2C.△H2=-57.3kJ·mol-1D.|△H1||△H2|2．（06年湖南石门）在下列各说法中，正确的是()A．△H0表示放热反应，△H0表示吸热反应B．热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，可以是分数C．1molH2SO4与1molBa(OH)2反应生成BaSO4沉淀时放出的热叫