第1讲 化学能与热.docx
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第1讲化学能与热
第1讲 化学能与热
考点一 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：
物质变化和能量变化。
（化学反应在生成新物质的同时一定有能量变化？
）
（2）化学反应中的两大守恒：
质量守恒和能量守恒。
（自然界两大守恒）
（3）化学反应中的能量转化形式：
热能、光能、电能等。
通常主要表现为热量的变化。
2．焓变、反应热
（1）定义：
在恒压条件下进行的反应的热效应。
（中学阶段焓变等于反应热）
（2）符号：
ΔH。
（3）单位：
kJ·mol－1或kJ/mol。
3．吸热反应和放热反应△H
（1）从反应物和生成物的总能量相对大小认识吸放热反应:
吸热反应是反应体系从外界环境吸收能量，反应体系能量升高，由低能到高能的储能过程。
（吸多放少）.放热反应是反应体系对外界环境释放能量，反应体系能量降低，由高能到低能的放能过程.（吸少放多）（反应体系:
所有反应物生成物构成的体系。
外界环境:
除反应体系外的物质）
△H的两种计算方法:
△H=生总能-反总能（能看不能算,物质无绝对能量,只能计算能量变化量）
△H=反总键能-生总键能（键能估算反应热）
（2）从反应热的量化参数——键能的角度分析
（3）放热反应和吸热反应
⒈放热反应：
①大多化合②所有燃烧③所有中和④金属跟水或酸产氢⑤缓慢氧化⑥铝热反应
⒉吸热反应：
①大多分解②盐的水解和弱电解质的电离（HF电离放热）③铵盐与碱共热制氨气Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应④碳和水蒸气、C和CO2的反应
深度思考
判断正误
（1）放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应（ ）
（2）物质发生化学变化都伴有能量的变化（ ）
（3）伴有能量变化的物质变化都是化学变化（ ）
（4）吸热反应在任何条件都不能发生（ ）
（5）Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热（ ）（第一电离能）
（6）水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热（ ）
（7）同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH不同（ ）
（8）可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关（ ）
题组一 依据图形，理清活化能与焓变的关系
2．某反应的ΔH＝＋100kJ·mol－1，下列有关该反应的叙述正确的是（ ）
A．正反应活化能小于100kJ·mol－1
B．逆反应活化能一定小于100kJ·mol－1
C．正反应活化能不小于100kJ·mol－1
D．正反应活化能比逆反应活化能小100kJ·mol－1
正确理解活化能与反应热的关系
1．催化剂能降低反应所需活化能，加快反应速率，缩短达到平衡时间，但不影响△H
2．E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|。
3．已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143kJ,18g水蒸气变成液态水放出44kJ的热量。
其他相关数据如下表：
O===O（g）
H—H
H—O
1mol化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
496
x
463
则表中x为（ ）
A．920B．557
C．436D．188
4．通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。
键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（ΔH），化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/kJ·mol－1
460
360
436
431
176
347
工业上的高纯硅可通过下列反应制取：
SiCl4（g）＋2H2（g）===Si（s）＋4HCl（g），该反应的反应热ΔH为______。
2．规避两个易失分点
（1）化学变化本质:
①宏观:
有新物质生成。
②微观:
原子重组:
反应物分子拆成原子，原子重新组合成生成物分子。
③化学键:
旧键断裂同时新键形成是化变本质。
（2）常见物质中的化学键数目
物质
CO2（C===O）
CH4（C－H）
（P－P）P4
SiO2（Si－O）
石墨
金刚石
S8（S－S）
Si
键数
2
4
6
4
1.5
2
8
2
考点二 热化学方程式
1．热化方:
表示物质变化和能量变化关系的式子。
2．意义:
表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1
表示：
2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。
3．书写
（1）注明反应条件：
反应热与测定条件（温度、压强等）有关。
绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。
（2）注明物质状态：
常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。
（3）注意符号单位：
ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位（kJ·mol－1）。
（吸热反应不能省略+）
（4）注意守恒关系：
①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。
（可将ΔH看成一种产物，△H与系数成正比）
（5）区别于普通方程式：
一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
（25℃、101kPa）
（6）注意热化方的系数:
只表示物质的量，可分可整。
不表示分子个数。
△H与系数成正比。
深度思考
1．怎样理解可逆反应中的反应热？
无论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底（完全转化）时的能量变化。
2．恒温恒容△V不等于0的按系数投料的等效平衡，正向和逆向的吸放热总和等于△H的热量。
已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） ΔH＝－196.64kJ·mol－1，在一定温度下，向一固定容积的密闭容器中通入2molSO2、1molO2，达到平衡时放出热量为Q1kJ，在同样条件下，向该容器中通入2molSO3，达到平衡时，吸收热量为Q2kJ，则Q1和Q2的关系为Q1＋Q2＝196.64kJ
题组一 多角度书写热化学方程式
一、依据反应事实书写热化学方程式
1．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2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。
SiH4自燃的热化学方程式为______________________________________________
（2）在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为____________________________________________
二 、依据能量图像书写热化学方程式
2．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：
_____________________________________________
3．化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示（假设该反应反应完全）
试写出N2（g）和H2（g）反应生成NH3（l）的热化学方程式。
题组二 “五”看，快速判断热化学方程式的正误
4．判断下列热化学方程式书写是否正确:
（注：
焓变数据均正确）
（1）CaCO3（s）===CaO＋CO2（g） ΔH＝＋177.7kJ（ ）
（2）C（s）＋H2O（s）===CO（g）＋H2（g） ΔH＝－131.3kJ·mol－1（ ）
（3）C（s）＋（O2（g）===CO（g）ΔH＝－110.5kJ·mol－1（ ）
（4）CO（g）＋（O2（g）===CO2（g）ΔH＝－283kJ·mol－1（ ）
（5）2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）
ΔH＝－571.6kJ·mol－1（ ）
（6）500℃、30MPa下，将0.5molN2（g）和1.5molH2（g）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－1（ ）
5．实验测得：
101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。
下列热化学方程式的书写正确的是（ ）
①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝＋890.3kJ·mol－1
②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890.3kJ·mol－1
③CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－890.3kJ·mol－1
④2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）
ΔH＝－571.6kJ·mol－1
A．仅有②B．仅有②④
C．仅有②③④D．全部符合要求
热化方正误判断“五看”
1．看方程式是否配平；
2．看各物质的状态是否正确；
3．看ΔH的“＋”、“－”符号是否正确；
4．看反应热的单位是否为kJ·mol－1；
5．看反应热的数值与化学计量数是否对应。
考点三 两类重要反应热——燃烧热、中和热
1．燃烧热：
在25℃101kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物（C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g））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－1表示。
（2）表示的意义：
例如C的燃烧热为393.5kJ·mol－1，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。
（3）表燃烧热的热化方可燃物系数必须为1，不表燃烧热系数随意。
C8H18（l）＋（O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l） ΔH＝－5518kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热为5518kJ·mol－1。
（4）可燃物完全燃烧放出的热量的计算:
Q放＝n（可燃物）×ΔH（反应吸放热与n成正比）
2．中和热:
酸碱发生中和反应生成1_mol液态H2O时的反应热叫中和热。
关键词:
①产物是1mol液态H2O②弱酸弱碱的中和反应因电离吸热中和热小于57.3kJ·mol－1③浓硫酸氢氧化钠固体的中和反应因溶解放热中和热大于57.3kJ·mol－1.用④强酸强碱稀溶液无沉淀的中和反应的热化方:
OH－（aq）＋H＋（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1。
（3）中和热的测定
①测定原理
c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1
②装置如图:
深度思考
1．如上图装置中碎泡沫塑料（或纸条）及泡沫塑料板的作用是什么？
保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。
2．在测定中和热时，怎样才能保证反应完全？
（使碱或酸稍稍过量。
）
3．怎用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液，不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么？
答案 实验时应用环形玻璃搅拌棒上下搅动；因为铜传热快，热量损失大.
4．以50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH反应为例，填写下表。
（填“偏小”或“偏大”）
引起误差的实验操作
t终－t始
|ΔH|
保温措施不好
偏小
偏小
搅拌不充分
偏小
偏小
所用酸、碱浓度过大
偏大
偏大
用同浓度的氨水代替NaOH溶液
偏小
偏小
用同浓度的醋酸代替盐酸
偏小
偏小
用50mL0.50mol·L－1NaOH溶液
偏小
偏小
题组一 燃烧热、中和热含义及正确表述
1．判断正误:
（1）S（s）＋（O2（g）===SO3（g） ΔH＝－315kJ·mol－1（燃烧热） （ΔH的数值正确）（ ）
（2）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）
ΔH＝－57.3kJ·mol－1（中和热） （ΔH的数值正确）（ ）
（3）已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba（OH）2反应的反应热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1（ ）
（4）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）
ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH（g）的燃烧热为192.9kJ·mol－1（ ）
（5）H2（g）的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g） ΔH＝＋571.6kJ·mol－1（ ）
（6）葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则½C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l） ΔH＝－1400kJ·mol－1（ ）
（7）已知101kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）
ΔH＝－221kJ·mol－1，则该反应的反应热为221kJ·mol－1（ ）
（8）已知稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）
ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量（ ）
（9）已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水的中和热为－57.3kJ·mol－1（ ）
（10）CO（g）的燃烧热是283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1（ ）
（11）氢气的燃烧热为285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O（l）==2H2（g）＋O2（g） ΔH＝＋285.5kJ·mol－1（ ）
反应热答题规范指导
1．ΔH后所跟数值需要带“＋”、“－”符号。
2．反应热无论是用“反应热”、“焓变”还是ΔH表示,都需要带“＋”、“－”符号。
3．中和热和燃烧热可不带“－”号。
（他们都是放热）
题组二 中和热测定误差分析和数据处理
2．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。
回答下列问题：
（1）为什么所用NaOH溶液要稍过量？
____________________________________________________________
（2）倒入NaOH溶液的正确操作是__________（填序号）。
A．沿玻璃棒缓慢倒入
B．分三次少量倒入
C．一次迅速倒入
（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______（填序号）。
A．用温度计小心搅拌
B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯
D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
（4）现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。
（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1。
为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
序号实验
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________（结果保留一位小数）。
（6）________（填“能”或“不能”）用Ba（OH）2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________。
答案
（1）确保盐酸被完全中和
（2）C （3）D （4）ΔH1＝ΔH2<ΔH3 （5）－51.8kJ·mol－1 （6）不能 H2SO4与Ba（OH）2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热
正确理解中和热，注意操作与计算细节
1．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。
2．酸碱溶液应当用稀溶液（0.1～0.5mol·L－1）。
若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。
3．使用两只量筒分别量取酸和碱。
4．使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。
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。
考点四 有关反应热的比较、计算
1．ΔH的比较
比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH反而越小；（放热负值,绝对值越大,值越小）对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
2．反应热的计算
（1）根据热化方计算：
反应热与反应物的物质的量成正比。
（2）根据盖斯定律求算
关键在于设计算法:
①看目标热化方的物质哪个已知热化方有，都有的物质不看,然后看已知热化方是否需要放大缩小或转向,有时还有中间产物需要消去.总之将已知热化方都用上了就好了,有时还要注意干扰已知热化方.
②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
③热化方颠倒时，ΔH等值变号,可将△H看成一种产物,热化方系数变成原来n倍,△H也变成原来的n倍.
④同一物质的三态（固、液、气）变化也会吸放热,也要当成已知热化方处理.
（3）根据物质燃烧放热的数值计算：
Q（放）＝n（可燃物）×|ΔH|
深度思考
1．同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，放出的能量是否相同？
放出的热量哪个多？
为什么？
2．试比较下列各组ΔH的大小。
（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。
利用状态，迅速比较反应热的大小
若反应为放热反应（固变液,液变气吸热.气变液,液变固都放热）
1．当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。
2．当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。
3．在比较反应热（ΔH）的大小时，应带符号比较。
对于放热反应，放出的热量越多，ΔH反而越小。
题组一 利用盖斯定律书写热化学方程式
1．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：
①2Li（s）＋H2（g）===2LiH（s） ΔH＝－182kJ·mol－1
②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－572kJ·mol－1
③4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s） ΔH＝－1196kJ·mol－1
试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式。
（ΔH＝－702kJ·mol－1
题组二 利用盖斯定律计算反应热
2．在25℃、101kPa时，C（s）、H2（g）、CH3COOH（l）的燃烧热分别为393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、870.3kJ·mol－1，则2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热为
A．－488.3kJ·mol－1B．＋488.3kJ·mol－1
C．－191kJ·mol－1D．＋191kJ·mol－1.答案 A
1．能源分类
2．解决能源问题的措施
（1）提高能源的利用效率：
①改善开采、运输、加工等各个环节；②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
（2）开发新能源：
开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
深度思考
判断正误
（1）太阳能是清洁能源（ ）
（2）化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能（ ）
（3）农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用（ ）
（4）人类利用的能源都是通过化学反应获得的（ ）
（5）随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一（ ）
（6）食用植物体内的淀粉、蛋白质等属于直接利用能源（ ）
（7）粮食作物是制乙醇燃料的重要原料（ ）
（8）化石燃料属于可再生能源，不影响可持续发展（ ）
（9）开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量（ ）
（10）开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料（ ）
（11）低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放（ ）
题组一 正确理解能源的种类
1．能源分类相关图如下图所示，下列四组选项中，全部符合图中阴影部分的能源是（ ）
A．煤炭、石油、沼气
B．水能、生物能、天然气
C．太阳能、风能、潮汐能
D．地热能、海洋能、核能
2．能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一，能源家族中：
①煤炭、②核能、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦地热能等，属于不可再生的是________（填序号，下同）；属于新能源的是________。
题组二 能源的开发和利用
3．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。
下列说法正确的是（ ）
A．H2O的分解反应是放热反应
B．氢能源已被普遍使用
C．2mol液态H2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量
D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值
4．为缓解能源紧张，越来越多的国家开始重视生物质能源（利用能源作物和有机废料，经过加工转变为生物燃料的一种能源）的开发利用。
（1）如图是某国能源结构比例图，其中生物质能源所占的比例是______。
（2）生物柴油是由动植物油脂转化而来，其主要成分为脂肪酸酯，几乎不含硫，生物降解性好，一些国家已将其添加在普通柴油中使用。
关于生物柴油及其使用，下列说法正确的是________。
①生物柴油是可再生资源 ②可减少二氧化硫的排放
③与普通柴油相比易分解 ④与普通柴油制取方法相同
A．①②③B．①②④
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