化学与反应能量变化基本概念.docx

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化学与反应能量变化基本概念

化学选修四化学反应原理

第一章化学反应与能量变化

第一节化学反应与能量变化------基本概念

【课标要求】

1．了解化学反应中的能量变化、吸热反应、放热反应、反应热、燃烧热、中和热等概念。

2．掌握热化学方程式的含义，正确书写热化学方程式。

3．掌握有关燃烧热的简单计算。

4．初步了解新能源的开发。

【考点1】化学反应中能量变化的理解

1、从化学键角度理解

化合物里的原子或离子之间通过________相结合。

化学反应可以理解为旧键的断裂和新键的形成。

化学键是原子间一种强烈的相互作用，被打断时，要从外界吸收能量。

相应的，新键形成时，要向外界放出能量。

若旧键断裂时吸收的能量，大于新键形成时放出的能量，显然该反应为_________

若旧键断裂时吸收的能量，小于新键形成时放出的能量，则该反应为_________

任何化学反应，都伴随能量的变化，这种能量变化包括多种形式，主要以______形式体现。

2、从能量守恒角度理解

任何物质有含有一定的能量，

若反应物的能量比生物的能量少，根据能量守恒，多的那部分能量只能从外界吸收，反应为吸热反应，反之为放热反应。

换句话说，对于一个吸热反应，反应物的能量加上从外界吸收的能量，应该等于生成物的能量，放热反应同理。

如：

2H2+O2=2H2O（放出QkJ热量）2H2O=2H2+O2（吸收QkJ热量）

从能量守恒的角度来看，

2H2+O2–Q=2H2O2H2O+Q=2H2+O2

整理后如下：

2H2+O2=2H2O+Q2H2O=2H2+O2–Q

【思考】在同温、同压下，比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）+Q1

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）+Q2

S（g）+O2（g）=SO2（g）+Q1

S（s）+O2（g）=SO2（g）+Q2

C（s）+1/2O2（g）=CO（g）+Q1

C（s）+O2（g）=CO2（g）+Q2

H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）+Q1

1/2H2（g）+1/2Cl2（g）=HCl（g）+Q2

3、常见放热反应、吸热反应

常见放热反应：

①大多数化合反应常见吸热反应：

①大多数分解反应

②所有的燃烧反应②盐类的水解

③酸碱中和反应③Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应

④金属与酸反应

4、吸热与加热

需要加热的反应不一定是吸热反应，不需要加热的反应也不一定就是放热反应。

化学反应时吸热还是放热与是否需要加热无关

5、反应与过程

注意区别反应与过程。

我们这里的反应特指化学反应。

而过程有很多种，包括物理过程，化学过程（即化学反应）等

如液态水蒸发为水蒸气需要吸热，这是一个物理过程，不是吸热反应

【考点2】反应热

在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫做________

首先，我们来看一张无所不能百看不厌荡气回肠的图

上图中，E1为反应物所含有的能量，E3为生成物含有的能量

反应时，旧键断裂，物质从外界吸收能量（E2–E1）--------------即反应物键能之和

新键形成，物质向外界放出能量（E2–E1）-------------即生成物键能之和

可以看出，这里给出的是一个吸热反应的图像，请大家在其右侧画出放热反应的图像。

1、从化学键角度

从化学键角度，反应的能量变化应该等于：

“旧键断裂时吸收的能量”与“新键形成时放出的能量”之差，即（E2–E1）－（E2–E3）

对于任何反应，规定：

反应热=反应物键能之和—生成物键能之和

2、从能量守恒角度

从能量守恒角度，反应的能量变化应该等于反应物与生成物能量之差，即E3－E1

对于任何反应，规定：

反应热=生成物的能量—反应物的能量

【注意】：

虽然两种角度计算方式不同，但结果相同，都是E3－E1

我们将物质自身含有的能量称为焓

（*严格来讲，焓的概念比较复杂，为了理解方便，这里我们暂且这么说也无妨）

焓的符号_________，单位_________，这样，我们就可以将反应热表示为：

“△H”，

【思考】：

放热反应，△H_____0,吸热反应，△H_____0

例：

填写下表

判断依据

放热反应

吸热反应

反应物总能量与生成物总能量的相对大小

E反应物____E生成物

E反应物_____E生成物

与化学键的关系

生成物分子成键时释放出的总能量____反应物分子断裂时吸收的总能量

生成物分子成键时释放出的总能量_____反应物分子断裂时吸收的总能量

ΔH的符号

ΔH_____0（______）

ΔH_____0（______）

3、kj/mol

如果说“kj”是能量的单位，好理解，那么这里的“/mol”是什么意思呢？

△H既然是反应热（化学反应中能量的变化）的符号，它的单位应该是kj才对，为什么要加上“/mol”呢？

这里的“/mol”，是指“1mol反应”。

何谓“1mol反应”？

以H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）和1/2H2（g）+1/2Cl2（g）=HCl（g）为例

对于前者，1mol反应是指1molH2和1molCl2完全反应生成2molHCl

对于后者，1mol反应是指1/2molH2和1/2molCl2完全反应生成1molHCl

相信大家都能看出来了，所谓1mol反应，简单点说就是方程式中各物质的系数就是各自参加反应的物质的量。

上述两个方程式，在以往看来没有什么差别，但在热化学中，代表却是两个不同的情况。

【考点3】燃烧热

什么是燃烧热？

是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？

在25℃,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。

在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：

①研究条件：

25℃,101kPa

②反应程度：

完全燃烧，产物是稳定的氧化物。

③燃烧物的物质的量：

1mol

④研究内容：

放出的热量。

（ΔH<0，单位kJ/mol）

⑤在未有特别说明的情况下，外界压强一般指25℃,101kPa.

例：

分析以下几个热化学方程式，哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的？

为什么？

A、C（s）＋O2（g）===CO（g）;ΔH=110.5kJ/mol

B、C（s）＋O2（g）===CO2（g）;ΔH=－393.5kJ/mol

C、2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）;ΔH=－571.6kJ/mol

D、H2（g）＋O2（g）===H2O（g）;ΔH=－241.8kJ/mol

【考点4】中和热

什么是燃烧热？

是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？

在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol水时的反应热叫做中和热．

在理解物质燃烧热的定义时，要注意以下几点：

必须是酸和碱的稀溶液，因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会放热．

强酸和强碱的稀溶液反应才能保证H＋（aq）＋OH－（aq）====H2O（l）

中和热均为57．3kJ/mol，

而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离吸收热量，其中和热小于57．3kJ/mol；

以生成1mol水为基准．

中和热测定实验：

实验步骤

（1）往小烧杯中加入50mL0.50mol/L的盐酸，并用温度计测量盐酸的温度。

（2）用量筒量取50mL0.55mol/L的NaOH溶液，并测量其温度。

（3）将NaOH溶液迅速倒入小烧杯中，盖好盖板，

并用轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度。

（4）重复实验2～3次。

注意事项

（1）碎泡沫塑料（或纸条）及泡沫塑料板的作用是。

（2）为保证酸、碱完全中和，常使稍稍过量。

（3）实验中若使用弱酸或弱碱，会使测得数值。

课时训练------基本概念

【基础过关】

1、下列说法不正确的是

A.化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化

B.放热反应都不需要加热就能发生

C.吸热反应在一定条件（如常温、加热等）也能发生

D.化学反应是放热还是吸热，取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量

2、下列物质加入水中，使水温显著降低的是

A.固体氢氧化钠B.生石灰C.无水乙醇D.固体硝酸铵

3、石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可转化为金刚石。

已知12克石墨完全转化成金刚石时，要吸收1KJ的能量。

下列说法正确的是

A.石墨不如金刚石稳定

B.金刚石不如石墨稳定

C.固体煤变成气体燃料后，燃烧效率更低

D.等质量的石墨与金刚石完全燃烧，石墨放出的能量更多

4.、下列说法中，正确的是

A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化

B．破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，反应为吸热反应

C．反应产物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，ΔH＞0

D．ΔH的大小与热化学方程式的计量系数无关

5、下列反应属于吸热反应的是

A．C6H12O6（葡萄糖aq）＋6O2

6CO2＋6H2O

B．CH3COOH＋KOH＝CH3COOK＋H2O

C．A+B＝C+D；ΔH＜0

D．破坏生成物全部化学键所需要的能量小于破坏反应物全部化学键所需要的能量

6、下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是（）

A．碳酸钙受热分解B．乙醇燃烧

C．铝粉与氧化铁粉末反应D．氧化钙溶于水、

7、已知H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=―184.6kJ·mol-1，则反应HCl（g）＝1/2H2（g）+1/2Cl2（g）的△H为（）

A．+184.6kJ·mol-1B．―92.3kJ·mol-1

C．+92.3kJD．+92.3kJ·mol-1

8、强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为：

H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）△H＝－57.3KJ·mol－1。

分别向1L0.5mol·L－1的Ba（OH）2的溶液中加入①浓硫酸；②稀醋酸；③稀盐酸，恰好完全反应的热效应分别为△H1、△H2、△H3，下列关系正确的是（　　）

A．△H1＞△H3＞△H2B．△H1＜△H2＜△H3

C．△H1＞△H2＝△H3D．△H1＝△H2＜△H3

6已知下列热化学方程式：

1H2（g）+

O2（g）＝H2O（l）；ΔH=-285kJ·mol-1

2H2（g）+

O2（g）＝H2O（g）；ΔH=-241.8kJ·mol-1

3C（s）+

O2（g）＝CO（g）；ΔH=-110.5kJ·mol-1

4C（s）+O2（g）＝CO2（g）；ΔH=-393.5kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）H2的燃烧热为；C的燃烧热为。

（2）燃烧1gH2生成液态水，放出的热量为。

7、用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。

通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。

回答下列问题：

（1）从实验装置上看，图中尚缺少的一种玻璃用品是。

（2）烧杯间填满碎纸条的作用是。

（3）大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值（填“偏大、偏小、无影响”）

（4）如果用60mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量（填“相等、不相等”），所求中和热（填“相等、不相等”），简述理由

（5）用相同浓度和体积的氨水（NH3·H2O）代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会；（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）

【拓展提高】

1、以NA代表阿伏加德罗常数，则关于热化学方程

；△H＝-1300kJ/mol的说法中，正确的是（）

A．有10NA个电子转移时，放出1300kJ的能量

B．有1NA个水分子生成且为液体时，吸收1300kJ的能量

C．有2NA个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ的能量

D．有8NA个碳氧共用电子对生成时，放出1300kJ的能量

2、在一个小烧杯里，加入20gBa（OH）2.8H2O粉末，将小烧杯放在事先已滴有4~5滴水的玻璃片上。

然后加入10克NH4Cl晶体，并用玻璃棒迅速搅拌。

回答问题：

实验中玻璃棒的作用是。

反应方程式是,

该反应属于（填反应类型）。

实验中观察到现象有；和反应混合物呈糊状，呈糊状的原因是

通过现象，说明该反应为热反应，这是由于反应物的总能量生成物的总能量。

3化学反应的能量变化（ΔH）与反应物和生成物的键能有关。

键能可以简单的理解为断开1 mol 化学键时所需吸收的能量。

下表是部分化学键的键能数据：

化学键

P－P

P－O

O＝O

P＝O

键能/kJ·mol–1

197

 360

499

 X

已知白磷的燃烧热为2378.0 kJ/mol，白磷完全燃烧的产物结构如上图所示，则上表中X＝。

第二节化学反应与能量变化------热化学反应方程式

1、定义：

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

思考：

热化学方程式：

H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）；△H=─242KJ/moL的书写方法。

它的意义是

3、热化学方程式书写时的注意点：

①要注明反应物和生成物的聚集状态：

因为物质的聚集状态，与它们所具有的能量有关。

②要注明反应温度和压强（若为同素异形体，要注明名称）。

因为△H的大小和反应的温度、压强有关。

如不特别注明，即表示在101KPa和25℃。

热化学方程式中的计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数，相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其△H也同等倍数的改变。

△H表示：

在热化学方程式中△H的“+”与“-”一定要注明，

例1：

在同温同压下，下列各组热化学方程式中，△H1＞△H2的是

A．2H2（g）＋O2（g）==2H2O（g）；△H12H2（g）＋O2（g）==2H2O（l）；△H2

B．S（g）＋O2（g）==SO2（g）；△H1S（s）＋O2（g）==SO2（g）；△H2

C．C（s）＋

O2（g）==CO（g）；△H1C（s）＋O2（g）==CO2（g）；△H2

D．H2（g）＋Cl2（g）==2HCl（g）；△H1

H2（g）＋

Cl2（g）==HCl（g）；△H2

例2下列说法或表示方法正确的是

A．等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出热量多

B．在稀溶液中：

H+＋OH－＝H2O；△H＝－57.3kJ/mol，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ；

C．由C（石墨）→C（金刚石）；△H＝＋119kJ/mol可知，金刚石比石墨稳定

D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：

2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；△H＝＋285.8kJ/mol

例3将4g甲烷和适量氧气混合后通入一密闭容器中，点燃使之恰好完全反应，待恢复到原温度后，测得反应前后压强分别为3.03×105Pa和1.01×105Pa，同时又测得反应共放出222.5kJ热量。

试根据上述实验数据，写出该反应的热化学方程式。

例4已知在25℃，101kPa下，lgC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。

表示上述反应的热化学方程式正确的是（）

A．C8H18

（1）+22.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（g）;△H＝－48.40kJ·mol－1

B．C8H18（l）+22.5O2（g）＝8CO2（g）+9H2O（l）;△H＝－5518kJ·mol－1

C．C8H18（l）+22.5O2（g）＝8CO2（g）+9H2O（l）;△H＝＋5518kJ·mol－1

D．C8H18（l）+22.5O2（g）＝8CO2（g）+9H2O（l）;△H＝－48.40kJ·mol－1

课时训练------热化学反应方程式

【基础过关】

1．下列各图中，表示正反应是吸热反应的是（）

2．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。

吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即能制冷。

该化学物质是（）

　　A．氯化钠B．生石灰C．氢氧化钠D．硝酸铵

3．（2004·全国理综·13）已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为C（石墨）+O2（g）=CO2（g）；△H=-393.51kJ·mol-1，

C（金刚石）+O2（g）＝CO2（g）；△H=-395.41kJ·mol-1

据此判断，下列说法正确的是（）

A、由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低

B．由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高

C．由石墨制备金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低

D．由石墨制备金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高

4．（2004，广东）100g碳粉燃烧所得气体中，CO占1/3，CO2占2/3体积，且：

C（s）+1/2O2（g）==CO（g）；ΔH=-110.35kJ·mol-1

CO（g）+1/2O2（g）==CO2（g）ΔH=-282.57kJ·mol-1

与这些碳完全燃烧相比较，损失的热量是（）

A、392.92kJB、2489.44kJC、784.92kJD、3274.3Kj

5、已知H—H键能为436KJ/mol，H—N键能为391KJ/mol，根据化学方程式：

N2+3H2=2NH3ΔH=—92KJ/mol，则N≡N键的键能是

A．431KJ/molB．946KJ/molC．649KJ/molD．869KJ/mol

6、已知在25℃，101kPa下，lgC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。

表示上述反应的热化学方程式正确的是（）

A．C8H18

（1）+22.5O2（g）=8CO2（g）+9H2O（g）;△H＝－48.40kJ·mol－1

B．C8H18（l）+22.5O2（g）＝8CO2（g）+9H2O（l）;△H＝－5518kJ·mol－1

C．C8H18（l）+22.5O2（g）＝8CO2（g）+9H2O（l）;△H＝＋5518kJ·mol－1

D．C8H18（l）+22.5O2（g）＝8CO2（g）+9H2O（l）;△H＝－48.40kJ·mol－1

7、（06·江苏）下列各组热化学方程式中，化学反应的△H前者大于后者的是（）

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）；△H1C（s）＋

O2（g）===CO（g）；△H2

②S（s）＋O2（g）===SO2（g）；△H3S（g）＋O2（g）===SO2（g）；△H4

③H2（g）＋

O2（g）===H2O（l）；△H52H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）；△H6

④CaCO3（s）=CaO（s）＋CO2（g）;△H7CaO（s）＋H2O（l）=Ca（OH）2（s）;△H8

A．①B．④C．②③④D．①②③

8、已知1moL白磷变成1moL红磷放出18.39KJ的热量下列两个反应

4P（白、S）+5O2（g）=2P2O5（s）；△H14P（红、S）+5O2（g）=2P2O5（s）；△H2

则△H1和△H2的关系正确的是（）

A、△H1=△H2B、△H1大于△H2C、△H1小于△H2D、无法确定

9、已知下列两个气态物质之间的反应：

C2H2（g）+H2（g）=C2H4（g）；

2CH4（g）=C2H4（g）+2H2（g）

；在降低温度时

式平衡向右移动，

式平衡向左移动，则下列三个反应：

C（s）+2H2（g）=CH4（g）；△H1=—Q1

C（s）+1/2H2（g）=1/2C2H2（g）；△H2=—Q2C（s）+H2（g）=1/2C2H4（g）；△H3=—Q3反应热由大到小的排列正确的是：

。

10、（2008年高考全国理综）红磷P（S）和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量关系如图所示（图中的△H表示生成1mol产物的数据）根据上图回答下列问题：

（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式为；

（2）PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式；上述分解反是一个可逆反应，温度T1时，在密闭容器中加入0.8molPCl5，反应达到平衡时还剩余0.6molPCl5，其分解率α1等于；若反应温度由T1升高到T2，平衡时PCl5分解率α2，α1α2（填“大于”，“小于”或“等于”）；

（3）工业上制备PCl5通常分两步进行，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，然后降温，再和Cl2反应生成PCl5。

原因是；

（4）P和Cl2分两步反应生成1molPCl3的△H1=；P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H2△H1（填“大于”，“小于”或“等于”）；

（5）PCl5与足量水反应，最终生成两种酸，其化学方程式是。

【巩固提高】

1．（06年湖南石门）在下列各说法中，正确的是

A．△H>0表示放热反应，△H<0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沉淀时放出的热叫做中和热

D．1molH2与0.5molO2反应放出的热就是H2的燃烧热

2、下列说法或表示法正确的是

A．测定HCl和NaOH的中和热时，每次实验均应测量三个温度，即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后的终止温度

B．在101KPa时，1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热

C．在稀溶液中：

H+＋OH－＝H2O；△H＝－57.3kJ/mol，若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJ

D．在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：

2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）；△H=+285.8kJ/mol

3、下列各组物质的燃烧热相等的是

A、碳和一氧化碳

B、1moL碳和2moL碳

C、3moL乙炔和1moL苯

D、淀粉和纤维素

4、（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（　　）

A.2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）ΔH=-566KJ·mol-1

B.CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-890KJ·mol-1

C.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH=-571.6KJ·mol-1

D.H2（g）+C