搜索
第1讲化学反应中的热效应[考试说明]知识内容考试要求(1)化学反应中能量转化的主要形式b(2)吸热反应和放热反应a(3)从化学反应中的反应物的总能量与生成物的总能量变化理解反应中的热效应b(4)化学键的断裂和形成与反应中能量变化的关系c(5)热化学方程式的书写b(6)利用热化学方程式进行的简单计算c(7)合理利用化石燃料，提高燃料燃烧效率的方法a(8)太阳能开发利用的途径和方式a(9)生物质能的利用途径a(10)氢能的优点、开发与利用a(11)了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题a(12)反应热a(13)焓变的含义a(14)焓变与键能的关系c(15)中和热的测定b(16)标准燃烧热的概念a(17)热值的概念a(18)盖斯定律及其简单计算b反应热与焓变能源[学生用书P38]1．反应热和焓变(1)反应热：化学反应中放出或吸收的热量。(2)焓变：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH，单位是kJ/mol。2．从两个角度理解化学反应的热效应(1)从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，如图所示：a表示旧化学键断裂吸收的能量；b表示新化学键形成放出的能量；c表示反应热。(2)从宏观的角度说，是反应物具有的总能量与生成物具有的总能量的差值，如图所示：a表示反应的活化能；b表示活化分子变成生成物分子所释放的能量；c表示反应热。3．反应热的量化参数——键能ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。4．能源(1)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，其不属于吸热反应或放热反应。但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。(2)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NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O在常温常压下即可发生反应，而很多放热反应需要在加热的条件下才能发生反应。(3)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。题组一反应热与焓变1．由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示，若生成1molN2，其ΔH＝________kJ·mol－1。答案：－1392．某反应使用催化剂后，其反应过程中能量变化如图。下列说法错误的是()A．总反应为放热反应B．使用催化剂后，活化能不变C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2解析：选B。由题图可知，反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；使用催化剂能降低反应所需的活化能，B项错误。3.美国研究人员将CO和O附着在一种钌催化剂表面，用激光脉冲将其加热到2000K，成功观察到CO与O形成化学键生成CO2的全过程。下列说法不正确的是()A．CO2属于酸性氧化物B．CO与O形成化学键的过程中放出能量C．钌催化剂可以改变该反应的焓变D．CO与O形成化学键的过程中有电子转移解析：选C。CO2为碳酸的酸酐，属于酸性氧化物，A项正确；形成化学键的过程中放出能量，B项正确；催化剂不能改变反应的焓变，C项错误；CO与O形成化学键的过程中CO被氧化，O被还原，有电子转移，D项正确。活化能与反应热的关系(1)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。(2)在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。题组二能源的开发和利用4．(2017·浙江11月选考，T5)下列不属于化石燃料的是()A．煤B．石油C．天然气D．甲醇答案：D5．氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好。氢能具有的优点包括()①资源丰富②易燃烧、热值高③储存方便④制备工艺廉价易行A．①②B．①③C．③④D．②④解析：选A。氢能是易燃烧、热值高、资源丰富的新能源；但它也有储存难、制备成本高等缺点。6．能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。下列做法不利于能源“开源节流”的是()A．大力发展农村沼气，将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源B．大力开采煤、石油和天然气，以满足人们日益增长的能源需求C．开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源，减少煤、石油等化石燃料的使用D．减少资源消耗，增加资源的重复使用，注重资源的循环再生答案：B热化学方程式的书写与判断[学生用书P40]1．五个注意(1)注意ΔH的符号和单位若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位为kJ·mol－1或kJ/mol。(2)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。(3)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(ΔH)不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地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“↓”。(4)注意ΔH的数值热化学方程式中的ΔH的值应是表示反应已完成的热量变化。由于ΔH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ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH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。(5)注意燃烧热和中和热2．记忆口诀热化方程要点多，漏掉一点分不得；标清状态配好平，焓变正负千焦摩；系数焓变成正比，逆向反应焓变号。题组一热化学方程式的书写1．(1)肼是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所示，写出肼燃烧的热化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)已知：Q的单质是常见的半导体材料，在25℃、101kPa下，Q的气态氢化物在氧气中完全燃烧可得Q的最高价氧化物，反应中每转移1mol电子放热190.0kJ。则该反应的热化学方程式是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根据题干图示可知，肼充分燃烧的产物是N2(g)和H2O(g)，1mol肼充分燃烧放出的热量为2752kJ－2218kJ＝534kJ，根据要求写出热化学方程式。(2)由信息知Q为Si，其气态氢化物SiH4与O2反应生成SiO2和H2O，1molSiH4完全反应转移8mol电子，故1molSiH4参加反应放出1520.0kJ热量，即可写出该反应的热化学方程式。答案：(1)N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－534kJ·mol－1(2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)ΔH＝－1520.0kJ·mol－12．(1)已知1mol钠的单质在足量O2中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。(2)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应。温度为T时，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。已知温度为T时：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)ΔH＝＋165kJ/molCO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ/mol解析：(1)1molNa的单质在足量O2中燃烧，放出255.5kJ热量，则该反应的热化学方程式为2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH＝－511kJ/mol。(2)由题意知CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)ΔH＝＋165kJ/mol①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ/mol②应用盖斯定律，由②－①可得CO、H2合成CH4的反应：CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)ΔH＝－206kJ/mol。答案：(1)2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH＝－511kJ/mol(2)CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)ΔH＝－206kJ/mol题组二热化学方程式的正误判断3．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)()A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g)ΔH＝－1367.0kJ/mol(燃烧热)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/mol(中和热)C．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ/mol(反应热)D．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－296.8kJ/mol(反应热)解析：选D。燃烧热是指101kPa时1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，而气态水不是稳定的氧化物，故A错误。中和反应是放热反应，ΔH0，故B错误。书写热化学方程式时必须标明物质的聚集状态，故C错误。4．下列热化学方程式中，正确的是()A．甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－38.6kJ·mol－1C．HCl和NaOH反应的中和热ΔH为－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和NaOH反应的中和热ΔH＝2×(－57.3kJ·mol－1)D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，H2燃烧的热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1解析：选D。A项，热化学方程式中生成的水为气态，不属于稳定的氧化物，应为H2O(l)；B项，由该反应是可逆反应，可知放出19.3kJ的热量时生成NH3的量一定小于1mol，故N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜－38.6kJ·mol－1；C项，中和热是指酸、碱的稀溶液发生中和反应生成1molH2O时放出的热量，故H2SO4和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1。有关反应热的计算[学生用书P41]1．盖斯定律的应用(1)理论依据：反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体反应的途径无关。(2)计算模式(3)主要应用：计算某些难以直接测量的反应热。(4)注意事项：应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应途径。①当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。②热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时，ΔH都要带“＋”“－”号计算、比较，即把ΔH看作一个整体进行分析判断。③在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。④当设计的反应逆向进行时，其ΔH与正反应的ΔH数值相等，符号相反。2．反应热计算的四种方法(1)根据两个公式计算反应热①ΔH＝E(生成物的总能量)－E(反应物的总能量)②ΔH＝E(反应物的键能之和)－E(生成物的键能