第一节化学反应的热效应教案3.docx
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第一节化学反应的热效应教案3
2.
【例2】在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68KJ，下列热化学方程式正确的是（）。
A.
B.
C.
D.
解析：
由放热反应
为“－”；吸热反应
为“＋”可知，B、C项是放热反应，属于选择范围。
1gCH3OH完全燃烧放热22.68KJ热量，则2molCH3OH完全燃烧放热为22.68KJ×32×2＝1452KJ，故B项正确。
答案：
B
点金之笔：
放热时ΔH<0而吸热时ΔH>0，且ΔH要与化学计量系数相对应。
3.反应焓变的计算
由于焓（H）是状态函数，所以ΔH只与体系的始、末状态有关而与“历程”无关。
可见，只要反应物和产物的状态确定了，反应的热效应也就确定了，反应是否有中间步骤或有无催化剂介入等均对反应热数值没有影响。
1840年瑞士的化学家盖斯（Hess）在总结大量实验事实的基础上提出：
“一个化学反应不管是一步完成的，还是多步完成的，其热效应总是相同的。
”这叫做盖斯定律。
可以看出，盖斯定律实际上是“内能和焓是状态函数”这一结论的进一步体现。
利用这一定律可以从已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应。
【例3】实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的ΔH，但可测出CH4燃烧反应的ΔH，根据盖斯定律求ΔH4
CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH１＝－890.3kJ·mol－1
（1）
C（石墨）＋O2（g）＝CO2（g）ΔH２＝－393·5kJ·mol－1
（2）
H2（g）＋
O2（g）＝H2O（l）ΔH3＝－285.8kJ·mol－1 （3）
C（石墨）＋2H2（g）＝CH4（g） ΔH4＝？
（4）
解析：
利用盖斯定律可以设计如下过程：
可见ΔH4＝ΔH2＋2ΔH3－ΔH1＝－393.5＋2（－285.8）－（－890.3）＝－74.8kJ·mol－1
答案：
ΔH4＝－74.8kJ·mol－1
点金之笔：
用设计途径来计算时，一目了然。
易错警示
易错点:
不能正确把握吸热反应和放热反应的ΔH的正负，从而无法正确对ΔH的大小进行比较。
【例4】已知
（1）
（2）
（3）
（4）
下列关系式正确的是（）
A.ad>0 C.2a＝b<0D.2c＝d>0
易错误区：
ΔH比较时只注重了数值的大小。
错解：
由前两个反应可看出第二个反应的系数是第一个的2倍，同样第四个的系数是第三的2倍，则有2a＝b>02c＝d>0；生成液态水要比生成气态水放热多，故d>b、c>a。
正确剖析：
四个热化学方程式均为放热反应，所以其
均小于0，所以B、D项不正确；比较
（1）和（3）两个热化学方程式，各物质化学计量数相同，
（1）生成气态水，（3）生成液态水，所以
，A项不正确；由盖斯定律比较
（1）和（3）知
的数值与热化学方程式中物质的化学计量数成正比，故有
。
综上所述，C项正确。
答案：
C
【例5】由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式：
。
若1g水蒸气转化为液态水放热2.444kJ，则反应H2（g）＋
O2（g）＝H2O（l）的△H＝kJ·mol－1。
错解：
对于第二个反应的△H=241.8kJ·mol－1－2.444kJ·mol－1＝239.356kJ·mol－1
正确剖析：
因为反应生成的是1mol水，而1g水蒸气转化为液态水放热2.444kJ，故第二个反应的△H＝241.8kJ·mol－1＋18×2.444kJ·mol－1＝－285.8kJ·mol－1
答案：
H2（g）＋
O2（g）＝H2O（g）；△H＝－241.8kJ·mol－1－285.8。
重点讲述
1.有关反应热的计算方法
（1）根据实验测出的数据求算：
反应热是指化学反应过程中放出或吸收的热量，它可以直接通过实验测得。
具体做法是：
先测得一定质量的反应物质反应前后的温度，然后应用公式直接计算求得。
（2）根据键能求得：
化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，其中旧键断裂需要吸收能量，而新键的生成放出热量，则反应的热效应与化学键的关系为：
ΔH＝E1（反应物键能总和）－E2（生成物键能总和）。
在不做其他功的情况下，当前者大于后者时，就是吸热反应；当前者小于后者时，为放热反应。
（3）根据能量的变化求算：
放热反应的反应物具有的总能量大于生成物所具有的总能量，导致反应物转化为生成物时放出热量；吸热反应是由于反应物具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应物需通过加热、光照等条件吸收能量，而使反应物本身的能量升高才能转化为生成物。
化学变化过程中的能量变化如下图：
（4）根据盖斯定律求算
【例5】化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。
化学键的键能是形成（或拆开）1mol化学键时释放（或吸收）的能量。
已知白磷和P4O6的分子结构如下图所示，现提供以下化学键的键能（kJ•mol－1）：
P—P：
198，P—O：
360；O＝＝O：
498。
P4O6
白磷
反应P4（白磷）＋3O2（g）＝P4O6（s）的反应热△H为（）
A．－126kJ•mol－1B．＋1638kJ•mol－1
C．－1638kJ•mol－1D．＋126kJ•mol－1
方法点击：
化学反应过程是旧的化学键断裂、新的化学键形成的过程，所以可以用反应物、生成物的键能来计算反应热：
反应热＝新键的键能总数—旧键的键能总数，观察后可得，P4中共有6个P—P键，P4O6中有12个P—O键，P4燃烧的化学方程式为：
P4＋3O2＝P4O6＋Q，所以，旧键断裂时共吸收能量：
6×198＋3×498＝2682（kJ），新键形成时共放出能量：
12×360＝4320（kJ）。
因此，1mol白磷转化为P4O6放出：
4320－2682＝1638（kJ）。
答案：
C
规律总结：
化学键生成时放热，断裂时吸热，化学反应的反应热主要取决于两者的相对大小。
2.中和热的探讨：
在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热就是中和热。
中和反应的实质是：
H＋＋OH－＝H2O，当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时，都有：
H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）；△H＝－57.3kJ·mol－1 发生中和反应时，由于所用的酸或碱都有强弱不同，又有一元、二元或多元之分，因而中和热各不相同。
一元强酸跟一元强碱的中和热：
一元强酸跟一元强碱中和时，中和热为－57.3kJ/mol。
而一元强酸跟一元弱碱或一元弱酸跟一元强碱的中和热因弱酸或弱碱电离时往往吸热而导致放出热量一般都低于57.3kJ/mol，。
【例6】已知H＋（aq）＋OH－（aq）＝H2O（l）△H＝－57.3kJ/mol，回答下列问题。
（1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________kJ的热量。
（2）用28gKOH配稀溶液跟足量稀硝酸反应，放出_____kJ的热量。
（3）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反应，此反应放出的热量为
（4）如果将
（1）中和反应中稀盐酸换成稀醋酸时，反应放出的热量
（1）放出的热量（填大于、小于、等于）
方法点击：
n（NaOH）＝n（KOH）＝0.5mol，则0.5molOH－中和反应生成0.5molH2O时放出的热量为57.3kJ/mol×0.5mol＝28.65KJ，而2molH2SO4反应时能生成4molH2O，故放热57.3kJ/mol×4mol＝229.2KJ，由于醋酸在反应过程中电离时需吸收热量，故放出的热量少。
答案：
（1）28.65
（2）28.65（3）229.2KJ（4）小于
规律总结:
该题主要考查了对中和热的计算及其理解。
３.中和热测定中的八个为什么
（1）测定酸碱中和热为什么要用稀溶液？
答：
中和热是酸碱在稀溶液中发生中和反应生成1mol水时所放出的热量，为什么要指明在稀溶液中呢？
因为如果在浓溶液中，即使是强酸或强碱，由于得不到足够的水分子，因此也不能完全电离为自由移动的离子。
在中和反应过程中会伴随着酸或碱的电离及离子的水化，电离要吸收热量，离子的水化要放出热量，不同浓度时这个热量就不同，所以中和热的值就不同，这样就没有一个统一标准了。
（2）为什么强酸强碱的中和热是相同的？
答：
在稀溶液中，强酸和强碱完全电离，所以它们的反应就是H+与OH－结合成H2O的反应，每生成1mol水放出的热量（中和热）是相同的，均为57．3kJ／mol。
（3）为什么弱酸、弱碱参加的中和反应的中和热小于57．3kJ／mol？
答：
弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，存在着电离平衡。
弱酸或弱碱参与中和反应的同时，伴随着电离，电离过程要吸收热量，此热量就要由H+与OH－结合成水分子放出的热量来抵偿，所以总的来说中和热小于57．3kJ/mol。
（4）是什么原因使中和热测定结果往往偏低？
答：
按照课本中所示装置进行中和热测定，往往所测结果偏低，造成如此现象的主要原因有：
（a）仪器保温性能差。
课本中用大小烧杯间的碎纸片来隔热保温，其效果当然不好，免不了热量散失，所以结果偏低，这是主要原因；
（b）实验中忽略了小烧杯、温度计所吸收的热量，因此也使结果偏低；
（c）计算中假定溶液比热容为4．18J／（g·℃），密度为1g／cm3，实际上这是水的比热容和密度，酸碱溶液的比热容、密度均较此数大，所以也使结果偏低。
（5）为何说保温效果差是造成中和热测定值偏低的主要原因？
答：
实验中温度升高得不多，所以烧杯、玻璃棒吸收的热量甚小，影响不大；而酸、碱溶液是稀溶液，实际密度对比热容与水相差甚微；所以此影响更微弱。
因此说，结果偏低的主要原因是保温性能差，若能改进装置，比如用保温杯代替烧杯，使保温性能良好，就更能接近理论值。
（6）离子方程式H+＋OH－=H2O代表了酸碱中和反应的实质，能否用此代表所有中和反应的离子方程式？
答：
离子方程式书写要求“将难电离或难溶的物质以及气体等用化学式表示”，所以弱酸、弱碱参与中和反应时应以分子的形式保留。
例如，醋酸和NaOH反应的离子方程式就应当写为：
HAC+OH－=Ac－+H2O只有可溶性强酸强碱的离子方程式才可能如此表示。
（7）为什么中和热测定中要用稍过量的碱？
能不能用过量的酸？
答：
这是为了保证碱（或酸）能够完全被中和。
H+与OH－相互接触碰撞才能发生反应，如果用等量的酸、碱，随着反应的进行，H+与OH－相互碰撞接触的机会越来越少，越来越困难，可能有一部分H+与OH－就不能反应，而在一种微粒过量的情况下，则大大增加了另一种微粒完全反应的机会。
不能用过量的 酸，因为碱中含有杂质碳酸钠，酸过量就会有酸与碳酸盐反应导致中和热测定不准．
（8）为什么要用环形玻璃棒搅拌？
若用铁丝取代环行玻璃棒会不会有影响？
答:
为了使反应充分．若用铁丝取代环行玻璃棒会使铁与酸反应放出热量而且铁丝传热快，使测量值偏低
高考分析
热化学方程式的书写
热化学方程式的正误判断
有关反应热的计算与比较
中和热的测定
本部分知识是化学反应中能量变化的最基本知识，这是高考的热点之一，可单独设立题目，主要以选择题为主，也可能在某个大题中的小题中设置填空题。
【例7】（2007全国II）已知：
①1molH2分子中化学键断裂时需要吸收436kJ的能量
②1molCl2分子中化学键断裂时需要吸收243kJ的能量 ③由H原子和Cl原子形成1molHCl分子时释放431kJ的能量 下列叙述正确的是（ ）
A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2（g）+Cl（g）＝2HCl（g）
B．氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的△H＝183kJ/mol
C．氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的△H＝—183kJ/mol
D．氢气与氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的△H＝—183kJ/mol
解析：
A中无反应热△H，B项△H无正负号，D项△H的值错。
答案：
C
【例8】（2007重庆理综）已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ。
且氧气中1molO＝O键完全断裂时吸收热量496kJ，水蒸气中1molH－O键形成时放出热量463kJ，则氢气中1molH－H键断裂时吸收热量为
A．920kJB．557kJC．436kJD．188kJ
解析：
化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，根据能量守恒，旧键断裂时吸收能量与新键生成时放出热量之和与该反应吸收或放出的能量相等。
但应该注意1molH2O中有2molH－O键。
答案：
C
【例9】（2007山东理综）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如：
CH4（g）+4NO2（g）＝4NO（g）＋CO2（g）+2H2O（g） ΔＨ＝－574kJ·mol-1
CH4（g）+4NO（g）＝2N2（g）＋CO2（g）+2H2O（g） ΔＨ＝－1160kJ·mol-1
若用标准状况下4.48ＬCH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为 （阿伏伽德罗常数用ＮＡ表示），放出的热量为kJ。
解析：
由题目中给的两个热化学方程式相加后再计算：
CH4（g）~N2（g）~△H=－867kJ·mol－1~转移电子数
22.4L867kJ8ＮＡ
4.48LQN（e－）
解之得：
Q=173.4kJN（e－）=1.6ＮＡ
答案：
1.6ＮＡ173.4
【例10】（2006江苏，8）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
解析：
由所给热化学方程式及△H的含意可以判断出：
△H１<△H２、△H３>△H４、
△H５>△H６、△H７>△H８，故C正确。
答案：
C
【例11】（2006天津，13）已知反应：
①
时，
；
②稀溶液中，
；
下列结论正确的是（）
A.碳的燃烧热大于
B.①的反应热为
C.稀硫酸与稀
溶液反应的中和热为
D.稀醋酸与稀
溶液反应生成
水，放出
热量
解析：
燃烧热是指1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。
由反应①可知，碳的燃烧热大于
，正确；①的反应热应为110.5kJ·mol－1,B不正确；中和热是指在常温下稀强酸和稀强碱溶液反应生成1mol水时所放出的热量，所以其中和热应为57.3KJ/mol，C错；稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水时，因为醋酸电离吸热放出的热量小于
，D错。
答案：
A
【例12】（2005江苏，4）氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为：
H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）；△H＝－285.8kJ/mol
CO（g）＋1/2O2（g）＝CO2（g）；△H＝－283.0kJ/mol
C8H18（l）＋25/2O2（g）＝8CO2（g）＋9H2O（l）；△H＝－5518kJ/mol
CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）；△H＝－89.3kJ/mol
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时，放出热量最少的是
AH2（g）BCO（g）CC8H18（l）DCH4（g）
解析：
由热化学方程式可知，相同质量（设均为１g）的H2、CO、C8H18、CH４完全燃烧时放出的热量分别为：
127.9kJ、10.1kJ、48.4kJ、55.6kJ，通过比较可知应选B。
答案：
B
同步验收
积累整合
1.下列说法正确的是（）
A.物质发生化学反应都伴随着能量变化
B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
D.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
解析：
物质发生化学反应都伴随着能量的变化，伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化、核变化（如原子弹的爆炸）也都伴有能量变化。
在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量（设为x）与生成物的总能量（设为y）之间的关系为：
①x＞y，化学反应为放热；②x＜y，化学反应为吸热反应。
答案：
AC
2.已知：
化学反应2C（s）＋O2（g）＝2CO（g）、2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）都是放热反应，据此判断，下列说法中不正确的是（）
A.12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量.
B.56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量.
C.12gC和32gO2所具有的总能量大于44gCO2所具有的总能量
D.将一定质量的C燃烧，生成CO2比生成CO时放出的热量多
解析：
虽然两个反应都是放热反应，但放热的多少不清楚，故A错；由第二个反应可知B是正确的；由反应C（s）＋O2（g）＝CO2（g）是放热反应也可知道C是正确的；一定质量的炭完全燃烧生成CO2要比不完全燃烧生成CO放热要多，故D也正确。
答案：
A
3.已知①2C（s）＋O2（g）＝2CO（g）；ΔH1＝－221.0kJ·mol－1②2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）；ΔH2＝－483.6kJ·mol－1。
则制备水煤气的反应C（s）＋H2（g）＝CO（g）＋H2（g）;ΔH为（）
A.262.6kJ·mol－1 B.－131.3kJ·mol－1
C.－352.3kJ·mol－1 D.131.3kJ·mol－1
解析：
将反应（①－②）÷2得：
C（s）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g），所以ΔH＝（ΔH1－ΔH2）÷2＝［－221.0kJ·mol－1－（－483.6kJ·mol－1）］÷2＝131.3kJ·mol－1。
答案：
D
4.H（g）＋H（g）＝H2（g）；△H＝－435.7KJ/mol，这个式子说明的意义是（）
A．氢原子的能量比氢分子的能量低
B．一个氢原子与一个氢原子结合生成1个氢分子，且放出435.7KJ的能量
C．1mol氢分子分解成2mol氢原子要吸收435.7KJ能量
D．2mol氢原子结合成1mol氢分子要吸收435.7KJ能量
解析：
因为原反应是一个放热反应，由△H的意义可知该式子表示的是2mol氢原子结合成1mol氢分子能放出435.7KJ能量，也相当于1mol氢分子分解成2mol氢原子要吸收435.7KJ能量，故选C项。
答案：
C
5.下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是
A．铝片与稀盐酸反应B．Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应
C．灼热的碳与CO2反应D．甲烷在氧气中的燃烧
解析：
2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑属于氧化还原反应，又属于放热反应，故A错；
Ba（OH）2·8H2O＋2NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O属于非氧化还原反应，且是吸热反应，故B错。
甲烷在空气中燃烧是氧化还原反应，也是放热反应，故D错。
答案：
C
6.已知葡萄糖的燃烧热是2804kJ·mol－1，当它氧化生成1g水时放出的热量是（）
A.26.0kJB.51.9kJC.155.8kJD.467.3kJ
解析：
根据葡萄糖燃烧的热化学方程式C6H12O6（g）＋6O2（g）＝6CO2（g）＋6H2O（l）△H＝－2804kJ·mol－1可知：
生成6mol×18g·mol－1＝108g水时放热2804kJ，则生成1g水时放热为26.0kJ。
故答案为A项。
答案：
A
7.已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为：
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
解析：
等质量的石墨和金刚石即等物质的量的石墨和金刚石，由题给热化学方程式：
将
（1）式和
（2）式相减并整理得：
即由石墨制备金刚石是吸热反应，此时反应物的能量低于生成物的能量。
A项正确。
答案：
A
8.对于放热反应2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l），下列说法正确的是（）
A.产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B.反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量
C.反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D.反应物H2和O2具有的能量相等
【解析】首先应明确题中所给反应为放热反应，且放热反应是由于反应物所具有的总能量高于产物所具有的总能量，在发生化学反应时，这部分能量以热的形式放出。
答案：
B
9.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是
A2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）；ΔH＝－2bkJ/mol
BC2H2（g）＋5/2O2（g）＝2CO2（g）＋H2O（l）；ΔH＝2bkJ/mol
C2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）；ΔH＝－4bkJ/mol
D2C2H2（g）＋5O2（g）＝4CO2（g）＋2H2O（l）；ΔH＝bkJ/mol
解析：
由燃烧充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态放出热量bkJ，则燃1mol乙炔放出的热量是2bkJ，分析可知选项C正确。
答案：
C
10．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—1。
1L0.5mol·L－1的NaOH溶液中加入下列物质：
①稀醋酸②浓硫酸③稀硝酸恰好完全反应的热效应△H1、△H2、△H3的关系正确的是
A.△H1＞△H2＞△H3B.△H1＜△H3＜△H2
C.△H2＞△H1＞△H3D.△H1＞△H3＞△H2
解析：
强酸和强碱的稀溶液发生的中和反应的△H为一恒值，把它作为参照标准，弱酸（醋酸）电离要吸热，而浓硫酸稀释放出热量；另外，△H比较要注意它的正与负，而反应热的比较没有正与负。
答案：
D
拓展提高
11.在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2>Ql的是（）
A.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）；△H＝－Q1
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O
（1）；△H＝－Q2
B.S（g）＋O2（g）＝SO2（g）；△H＝－Q1
S（s）＋O2（s）＝SO2（g）；△H＝－Q2
C.C（s）＋1/2O2（g）＝CO（g）；△H＝－Q1
C（s）＋O2（g）＝CO2（s）；△H＝－Q2
D.H2（g）＋Cl2（g）＝2HCl（g）；△H＝－Q1
1/2H2（g）＋1
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