4.1化学反应与能量复习与训练

化学反应与能量复习

【知识梳理】

一、吸热反应、放热反应

常见的放热反应有：化合反应、酸碱中和反应、燃烧反应、活泼金属与酸的反应等

常见的吸热反应有：分解反应、碳与一氧化碳的反应、氢氧化钡与氯化铵固体的反应等。

二、反应热和焓变

1．焓是与内能有关的物理量，反应在一定条件下是吸热还是放热由生成物和反应物的焓值

差即焓变（△H）决定。ΔH＝H

生成物－H

反应物

2．在化学反应过程中所释放或吸收的能量都可用热量（或换成相应的热量）来表示，叫反应热，又称“焓变”，符号用△H表示，单位一般采用kJ/mol。

从宏观角度：焓变（△H）：ΔH＝H

生成物－H

反应物

（宏观），其中：H

生成物

表示生成物的焓

的总量；H

反应物

表示反应物的焓的总量；ΔH为“＋”表示吸热反应，ΔH为“－”表示放热反应。

从微观角度：ΔH＝E

吸收－E

放出

（微观），其中：E

吸收

表示反应物断键时吸收的总能量，

E

放出

表示生成物成键时放出的总能量；ΔH为“＋”表示吸热反应，ΔH为“－”表示放热反应。反应热和焓变的单位都是“kJ/mol或kJ·mol－1”，其中mol－1是指每摩尔某一反应，而不是指某一物质的微粒等。

三、热化学方程式

1．热化学方程式：能表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

与化学方程式相比，正确书写热化学方程式时应注意：

①必须标明各种物质的状态（s、l、g、aq）。（不同状态的物质中贮存的能量不同）；

②方程式后面必须标明反应热，吸热反应ΔH为“＋”、放热反应ΔH为“－”；

③热化学方程式中各物质化学式前面的系数仅表示该物质的物质的量，所以，可以用分数表示；

④不需要注明反应的条件。

2．热化学方程式的意义：表明了物质的种类（质变的过程）；

表明了物质宏观量的变化（量变的过程）；

表明了化学反应中能量的变化（焓变）。

四、中和热和燃烧热

1．中和热强酸和强碱的稀溶液完全中和生成1mol水时所放出的热量称为中和热；常温常压下，酸和碱的稀溶液反应产生的中和热为△H＝－57.3kJ/mol。

注意：

（1）中和热必须是强酸和强碱的溶液之间的反应，如果有一种是弱酸或弱碱，则由于弱酸和弱碱在反应过程中要不断电离，而电离过程是一个吸热过程，就会导致放出的热量减少，中和热的值减小。

（2）酸和碱的溶液必须是稀溶液，因为酸和碱的浓溶液或固体在溶解和稀释时会放出热量，使所测定的中和热的数值偏大。

（3）酸和碱的中和热还必须是生成1mol水时所放出的热量。因此，只要温度和压强保持不变，酸和碱的中和热理论上是应该保持恒定的。

中和热测定实验时的注意事项：①所用装置要尽可能做到保温、隔热②所用药品溶液浓度的配制必须准确，且浓度尽可能的要小③为保证盐酸完全被氢氧化钠中和，须使氢氧化钠

的浓度稍大于盐酸溶液的浓度④两次读数的时间间隔要短，这样才能读到最高温度，即最终温度⑤实验操作时动作要快，以尽量减少热量的损失⑥中和反应时只能用环形玻璃搅拌棒搅拌，不能用一般的玻璃棒搅拌（以免打破温度计的水银球），也不能用铜搅拌棒（铜散热快，使测得的温度不准）⑦采用多次测量取平均值的方法，减少实验误差。

2．燃烧热 在25℃、101kPa 时，1mol 纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ ／mol 表示。

（1）燃烧不一定要有氧气参与，如氢气在氯气中燃烧，钠在氯气中燃烧等。

（2）物质在氧气中燃烧的条件是：要与空气（即氧气）接触；并且温度要达到物质的着火点；而燃料充分燃烧的条件则是：要有适当过量的氧气，可燃物与空气要有足够多的接触面积。

（3）燃料不完全燃烧时主要存在以下问题：浪费能源的同时可能对环境产生污染。

（4）理解燃烧热时，抓住四要素：

①25℃、101kPa ；②1mol 纯物质；③完全燃烧；

④稳定的化合物，一般情况下，：C →CO 2；H →H 2O （液态）；S →SO 2。

（5）燃烧热是以1mol 物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以1mol 可燃物为标准来配平其余物质的化学计量数。

（6）计算一定量物质完全燃烧时所放出的热量：Q ＝n （可燃物）×△H c ；式中Q 为可燃物燃

烧反应放出的热量，n （可燃物）为可燃物的物质的量，△H c 为可燃物的燃烧热。

五、能源

1．能源是指提供能量的自然资源，它包括化石能源（煤、石油、天然气）、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。我国目前使用的能源主要是化石燃料。

2．一级能源指在自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。如化石能源、流水、潮汐等为一级能源，而氢气、电能等则为二级能源。

（1）在选择燃料时我们可从：物质的燃烧热、燃料的储量、开采、运输、储存的条件、价格、对生态环境的影响等各方面综合考虑。

（2）煤作为燃料在开采时造成地面塌陷，煤的燃烧产生有毒气体和烟尘对环境造成严重污染，同时化石能源不可再生，储量也极其有限。

（3）提高煤的燃烧效率，减少污染的方法：可以将煤气化或液化。如煤和水蒸气反应生成CO 和H 2（水煤气），也可以把煤经过处理变成甲醇、乙醇等液体燃烧，从而提高煤的燃烧

效率。

（4）未来的新能源主要有：太阳能、燃料电池、风能、氢能、生物能、地热能、海洋能等，新能源的特点是：资源丰富、可以再生、对环境污染少或没有污染等。

六、盖斯定律的应用

已知：2Al (s)+

23O 2（g ）=== Al 2O 3(s) △H = -1 644.3 kJ• mol -1 2Fe (s) +23

O 2（g ）=== Fe 2O 3(s) △H = -815.88 kJ• mol -1

试写出铝粉与氧化铁粉末发生铝热反应的热化学方程式___________________________。