化学反应与能量整章梳理.docx
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化学反应与能量整章梳理
化学反应与能量综合复习
【知识点梳理】
要点一：
反应热焓变（△H）
1、反应热：
化学反应中，当反应物与生成物具有相同温度时，所放出或吸收的热量称为化学反应的反应热。
反应热的符号是Q，单位常用J或KJ。
注意：
①反应热描述的是一定温度下化学反应前后的热量变化。
②任何化学反应都有反应热。
③任何化学反应都伴随着能量变化，能量变化通常表现为热量变化，但不全是热量变化。
【例】下列对化学反应认识错误的是（）
A.会引起化学键的变化B.会产生新的物质
C.必然引起物质状态的变化D.必然伴随着能量变化
2、焓（H）与焓变（△H）
焓（H）是与能有关的物理量。
任何物质都具有一定的焓值。
焓变（△H）是指在一定条件下，生成物与反应物的焓值差，即△H=H（生成物）—H（反应物）。
焓变的符号是△H，单位常用KJ/mol或kJ·mol－1
3、反应热与焓变的关系
焓变（△H）是化学反应在恒定压强下且不与外界进行电能、光能等其他能量的转化时的反应热（Q）。
△H=Q（中学阶段二者通用）。
4、焓变与能量变化的关系
△H0，反应吸收热量；△H0，反应放出热量。
【例】由图1-1-1分析，下列说法中正确的是（）
A．A=B+C与B+C=A两个反应吸收和放出的热量不等
B．A=B+C是放热反应
C．A具有的能量高于B和C具有的能量总和
D．A=B+C是吸热反应，B+C=A必然是放热反应
要点二：
化学反应过程中的能量变化
1、化学反应的本质：
旧化学键断裂，新化学键形成的过程。
2、焓变与键能的关系
反应物中旧化学键断裂需要吸收能量（E1），生成物中新化学键形成需要放出能量（E2）。
△H=E1—E2（E1为反应物总键能之和，E2为生成物总键能之和）
【例1】下列过程一定释放出能量的是（）
A.化合反应B.分解反映C.分子拆成原子D.原子结合成分子
【例2】拆开1molH—H键1molN—H键、1molN≡N需要的能量分别是436kJ、391kJ、946kJ，则1molN2生成NH3的反应热为△H=___________________________1molH2生成NH3的反应热为△H=________________________________
【例3】已知H-H键键能（断裂时吸收或生成时释放的能量）为436kJ·mol－1，H-N键键能为391kJ·mol－1，根据化学方程式：
N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）;ΔH=－92.4kJ·mol－1。
则N≡N键的键能是（）
A．431kJ·mol－1B．946kJ·mol－1C．649kJ·mol－1、D．896kJ·mol－1
要点三：
热化学方程式
1、定义：
能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2、书写时应注意：
①指明反应时的温度和压强（对于25℃、101KPa时进行的反应，可以不注明）。
②所有反应物和产物都用括号注明它们在反应时的状态。
固体（）、液体（）、气体（）、溶液（）。
③各物质前的系数指实际参加反应的物质的量，可以是整数也可以是分数。
④△H单位KJ/mol中每摩尔指的是每摩尔反应体系，非每摩尔某物质，其大小与反应物的物质的量成正比。
【例1】1g炭与适量水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，需吸收10.94kJ的热量，相应的热化学方程式为（）
A．C+H2O=CO+H2ΔH=+10.9kJ/mol
B．C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）ΔH=+10.94kJ/mol
C．C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）ΔH=+131.28kJ/mol
D．1/2C（s）+1/2H2O（g）=1/2CO（g）+1/2H2（g）ΔH=65.64kJ/mol
【例2】（红磷P（s）和Cl2（g）发生反应生成PCl3（g）和PCl5（g）。
反应过程和能量关系如下图所示（图中的ΔH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的热化学方程式是
___________________________。
（2）PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是
________________________。
（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_________________________________。
（4）P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的ΔH3=__________________________，P和Cl2一步反应生成1molPCl5的ΔH4__________________ΔH3（填“大于”“小于”或“等于”）。
要点四：
中和热的测定
1、中和热定义：
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH20（l）时的反应热叫中和热。
强酸与强碱发生中和反应生成可溶性盐和1mol水时，反应热为—57.3kJ·mol－1.
注意：
①对于强酸与弱碱或弱酸与强碱的稀溶液反应，生成1molH20（l）所放出的热量会低于57.3kJ·mol－1.因为弱酸或弱碱电离时吸热。
②若强酸与强碱反应生成难溶性盐和水，则生成1molH20（l）所放出的热量会高于57.3kJ·mol－1.
③若在浓溶液中，强酸与强碱反应生成可溶性盐和1molH20（l），则所放出的热量会高于57.3kJ·mol－1.
④中和热是指在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH20（l）时的反应热，与参加反应的酸和碱的量无关。
2、中和热的测定实验
（1）实验用品
大烧杯（500mL）、小烧杯（100mL）、温度计、量筒（50mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。
0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液
（2）实验装置（如图所示）
（3）实验步骤
①在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。
然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如右图所示。
②用一个量筒最取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。
然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
③用另一个量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。
④把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。
用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。
⑤重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。
（4）实验原理
Q=mcΔt
其中Q:
中和反应放出的热量。
m：
反应混合液的质量。
c：
反应混合液的比热容。
Δt：
反应前后溶液温度的差值。
本实验中反应中和热的计算：
Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）
V酸=V碱=50mL。
c酸=0.50mol/Lc碱=0.55mol/L
ρ酸=ρ碱=1g/cm3
c=4.18J/（g·℃）
Q=0.418（t2－t1）kJ
ΔH=－
kJ/mol
（5）注意事项
①环形玻璃搅拌棒不能写成环形玻璃棒或玻璃棒。
②为了保证盐酸完全被氢氧化钠中和，加入的氢氧化钠浓度稍大，使碱稍稍过量，因为极少量氢氧化钠会与空气中二氧化碳反应。
③选用数据进行计算时，相差太大的数据应舍弃。
④温度在反应热的测量中是最重要的参数，准确读取温度最为关键。
应选择使用精密温度计，可精确到0.1℃，,测量溶液温度时将温度计悬挂起来，使水银球处于溶液的中央位置，温度计不能靠在容器壁上或与容器底部接触；在测量氢氧化钠和盐酸温度时要稳定一段时间后再读数；在测量反应后混合液的温度时要读取和记录最高温度值。
⑤酸和碱应该快速混合，因为慢速混合会导致较多热量散失。
【例1】1．00L1．00mol·L－1H2SO4溶液与2．00L1．00mol·L－1NaOH溶液完全反应，放出114．6kJ的热量，由此可推知H2SO4与NaOH发生中和反应的中和热为___________，表示该中和热的热化学方程式为。
【例2】已知在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1mol水时的反应热叫做中和热。
某实验小组设计用50mL11.0mol/L盐酸50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液在如图所示装置中进行中和反应，请回答下列问题：
（）从实验上看，图尚缺少一种玻璃用品是，烧杯间填满碎塑
料泡沫作用是；
（2）大烧杯上如不盖硬纸板，则求得数值（填“偏大”、“偏小”、“无影响”）；
（3）（填“能”或“不能”）将环形玻璃搅拌棒改为环形铜棒其原因是
（4）做一次完整的中和热测定实验，温度计需使用次。
（5填写下表空白
实验次数
起始温度t℃
终止温度t2/℃
温度差平均值（t2-t）/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.
29.5
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.2
4
26.4
26.2
26.3
29.8
盐酸和NaOH的密度近似为1.00g/cm3，中和后生成液体的比热容C=4.18J（g•℃）则该反应的中和热为△H=；（ 取小数点后一位）
（6）若用等浓度醋与NaOH，则测得数值会（填偏高、偏低或不变），其原因是；
（7）如果用60mL1.0mol/L-盐与50mL1.1mol/LNaOH，与上述实验相比，所放出量（填“相等、不相等”），所求中和热（填“相等、不相等”）.
（8）实验中，将盐酸倒入NaOH，或将NaOH倒入盐酸，对实验结果（填“有影响”或“无影响”）该快速混合好还是慢混合好？
，理由是。
要点五：
燃烧热
概念：
在25℃101KPa时，1mol纯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。
单位：
KJ/mol或kJ·mol－1
一些常见物质完全燃烧时生成的稳定氧化物分别是：
C→CO2;S→SO2;H2→H2O（l）
注意：
①燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量来定义的，因此，在书写表示燃烧热的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
②“燃烧热的热化学方程式”与“燃烧的热化学方程式”的书写不同。
写燃烧热的热化学方程式时可燃物必须为1mol，燃烧的热化学方程式不强调可燃物的物质的量。
【例1】25℃、101KPa时，1g气态甲醇（CH3OH）完全燃烧生成CO2和液态水，同时放出22.68kJ热量，写出甲醇燃烧热的热化学方程式
【例2】已知CH4（g）+2O2（g）===2H2O（l）+CO2（g）；ΔH=-890kJ／mol，现有甲烷和一氧化碳的混合气体共0.75mol，完全燃烧后，生成二氧化碳气体和18g液态水，并放出515kJ热量，CO燃烧的热化学方程式为_______。
要点六：
反应热的计算——盖斯定律
1、盖斯定律的容：
不管化学反应是一步完成或是分几步完成，其反应热是相同的。
即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
若反应物A变为生成物D，可以有两个途径：
1由A直接变成D，反应热为ΔH1；
2由A经过B变成C，再由C变成D，每步的反应热分别为ΔH2、ΔH3、ΔH4，如下图所示：
则有：
△H1＝△H2＋△H3＋△H4
2、应用盖斯定律推断目标方程式解题步骤：
①写出待求的反应方程式；
②找出待求方程式中各物质出现在已知方程式中位置；
③根据待求方程式中各物质计量数和位置的需要对已知方程式进行处理：
调整计量数或调整反应方向；
④实施叠加并检验上述分析正确与否。
注意：
△H加减时一定要带正负号运算。
【例1】发射卫星时可用肼（N2H4）为燃料和NO2作氧化剂,这两者反应生成N2和水蒸气.又已知:
①N2（气）+2O2（气）==2NO2（气）;△H=+67.7kJ/mol①
②N2H4（气）+O2（气）=N2（气）+2H2O（气）;△H=－534kJ/mol②
试写出肼与NO2反应的热化学方程式_______________________________
【例2】已知CH4（g）＋4NO2（g）＝4NO（g）＋CO2（g）＋2H2O（g）△H1＝－574kJ·mol-1
CH4（g）＋4NO（g）＝2N2（g）＋CO2（g）+2H2O（g）△H2
若1molCH4还原NO2至N2，整个过程中放出的热量为867kJ，则△H2＝。
综合练习题
一、选择题
1、下列叙述正确的是（ ）
A．物质燃烧不一定是放热反应
B．放热反应不需要从外界吸收任何能量就能发生
C．在一个确定的化学反应中，反应物总能量总是高于生成物总能量
D．化学反应除了生成新的物质外，还伴随着能量的变化
2、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
３、已知⑴H2（g）＋1/2O2（g）====H2O（g）△H1＝akJ·mol-1
⑵2H2（g）+O2（g）===2H2O（g）△H2＝bkJ·mol-1
⑶H2（g）＋1/2O2（g）====H2O（l）△H1＝ckJ·mol-1
⑷2H2（g）+O2（g）===2H2O（l）△H2＝dkJ·mol-1
下列关系式中正确的是（ ）
A．a＜b＜0 B．b＞d＞0 C．2a=b＜0 D．2c=d＞0
４、已知在1×105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，下列热化学方程式正确的是（ ）
A．H2O（g）＝H2（g）+1/2O2（g）△H=+242kJ/mol
B．2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=－484kJ/mol
C．H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H=+242kJ/mol
D．2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=+484kJ/mol
５、已知葡萄糖（C6H12O6）的燃烧热是—2804kJ/mol，当它氧化生成1g液态水时放出的热量是（ ）
A．26.0kJ B．51.9kJ C．155.8kJ D．467.3kJ
６、已知NaOH（aq）＋HCl（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）；△H=-57.3kJ/mol，下列说法中正确的是（）。
A．浓硫酸和NaOH溶液反应，生成lmol水时放热57.3kJ
B．含lmolH2SO4的稀硫酸与足量稀NaOH溶液中和后，放热为57.3kJ
C．1L0.lmol/LCH3COOH与1L0.lmol/LNaOH溶液反应后放热为5.73kJ
D．1L0.lmol/LHNO3与1L0.lmol/LNaOH溶液反应后放热为5.73kJ
７．已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（）
A．2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－4bkJ/mol
B．C2H2（g）＋
O2（g）＝2CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝2bkJ/mol
C．2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝－2bkJ/mol
D．2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）ΔH＝bkJ/mol
８、强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：
H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）△H＝－57.3kJ/mol，向1L1mol·L－1的下列溶液中分别加入1L1mol·L－1的NaOH溶液：
①稀醋酸；②稀硫酸；③稀盐酸，完全反应的热效应△H1、△H2、△H3的关系正确的是（）
A．△H1＞△H2＞△H3 B．△H1＜△H3＜△H2
C．△H1＝△H3＞△H2 D．△H2＝△H3＞△H1
９、已知2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）；ΔH=－569．6kJ·mol－1，2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）；ΔH=＋482．1kJ·mol－1。
现有1g液态H2O，蒸发时吸收的热量是（）
A．2．43kJB．4．86kJC．43．8kJD．87．5kJ
10、甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+49．0kJ·mol－1
②CH3OH（g）+1/2O2（g）=CO2（g）+2H2（g）；△H=－192．9kJ·mol－1
下列说确的是（）
A．CH3OH的燃烧热为192．9kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如右图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②推知反应：
CH3OH（l）+1/2O2（g）=CO2（g）+2H2（g）的△H>－192．9kJ·mol－1
二、填空题
11、
（1）硝化甘油（C3H5N3O9）分解时产物为N2、CO2、O2和液态水，它的分解反应的化学方程式是________。
（2）已知20℃时，22.7g硝化甘油分解放出的热量为154kJ,则每生成1mol气体伴随放出的热量为______kJ。
12、钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，已知由金红石（TiO2）制取单质Ti，涉及的步骤为：
已知①C（s）+O2（g）CO2（g）;ΔH=-393.5kJ·mol-1
12CO（g）+O2（g）2CO2（g）;ΔH=-566kJ·mol-1
③TiO2（s）+2Cl2（g）＝＝TiCl4（s）+O2（g）;ΔH=+141kJ·mol-1
则TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）TiCl4（s）+2CO（g）的ΔH=
13、已知下列热化学方程式：
（1）Fe2O3（s）＋3CO（g）====2Fe（s）＋3CO2（g）；ΔH=－25kJ·mol－1
（2）3Fe2O3（s）＋CO（g）====2Fe3O4（s）＋CO2（g）；ΔH=－47kJ·mol－1
（3）Fe3O4（s）＋CO（g）====3FeO（s）＋CO2（g）；ΔH=＋19kJ·mol－1
写出FeO（s）被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 ．
14、已知：
H2（g）+O2（g）=H2O（g）,反应过程中
能量
反应过程
a
b
c
2H（g）+O（g）
H2（g）+－O2（g）
1
2
H2O
能量变化如图。
问：
（1）a、b、c分别代表什么意义？
a
b
c
（2）该反应是放热还是吸热？
△H大于0还是小于0？
15、化工生产中用烷烃和水蒸气反应得到以CO和H2为主的混合气体。
这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨，对甲烷而言，有如下两个主要反应：
（1）CH4（g）+1/2O2（g）==CO（g）+2H2（g）△H1=-36kJ/mol
（2）CH4（g）+H2O（g）==CO（g）+3H2（g）△H2=+216kJ/mol
由反应
（1）
（2）推出总反应热为零的总反应式（3），并求进料气中空气（O2的体积分数为21%）与水蒸气的体积比。
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