化学反应与能量讲义

高三化学———化学反应与能量

第一讲化学反应的热效应

【课标解读】

【知识结构】

一、化学键与化学反应中的能量变化

1. 化学键的断裂和形成是化学反应中__________________的主要原因。

【例1】化学反应中常常伴有能量变化，下列说法错误的是

A．电解饱和食盐水时，化学能转变成电能

B．原电池是将部分化学能转化为电能，铝热反应是将部分化学能转化为热能

C．TNT爆炸是将部分化学能转化为动能，甲烷燃烧是将全部的化学能转化为热能

D．当反应物的总能量比生成物的总能量高时，为放热反应；当生成物的总能量比反应物的总能量高时，则为吸热反应

2. 思考：下图表示的是_______反应？并画出另一种反应的能量变化图。

【例2】化学反应中一定伴随着能量的变化，下列有关能量的说法错误的是

A．水的电离是吸热过程B．将NH4Cl（s）投入水中，溶液温度降低C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D．任何中和反应都是放热过程

3. 常见的放热反应：

4. 常见的吸热反应：

二、反应热焓变热化学方程式

【例3】（2009·上海高考）已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2均为正值）：H2(g) + Cl2(g) ==== 2HCl(g) ΔH1 = -Q1（Q1＞0) kJ·mol-1

H2(g) + Br2(g) ==== 2HBr(g) ΔH2 = -Q2 (Q2＞0) kJ·mol-1 有关上述反应的叙述正确的是

A. Q1＞Q2

B. 生成物总能量均高于反应物总能量

C. 生成1 mol HCl气体时放出Q1热量

D. 1 mol HBr(g)具有的能量大于1 mol HBr(l)具有的能量

【归纳】：1、概念2、符号：3、单位：。

4、说明：①一般情况下物质越稳定，具有能量就越；物质越不稳定，具有的能量就越。

②ΔH=物的总能量- 物的总能量；

③根据化学键的键能大小可粗略计算化学反应的反应热。

【例4】（08·海南）白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2====P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：P—P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、P＝O c kJ·mol-1、O＝O d kJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH，其中正确的是

A.（6a+5d-4c-12b）kJ·mol-1

B.（4c+12b-6a-5d）kJ·mol-1

C.（4c+12b-4a-5d）kJ·mol-1

D.（4a+5d-4c-12b）kJ·mol-1

5、反应热的大小的比较

思考：（06江苏）下列热化学方程式中，化学反应的△H前者大于后者的是

①C(s)＋O2(g)====CO2(g)；△H1C(s)＋1/2 O2(g)====CO(g)；△H2

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

③H2(g)＋1/2 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

【规律总结】：

三、燃烧热中和热

【例5】（2009·重庆高考）下列热化学方程式书写正确的是（ΔH的绝对值均正确）

A. C2H5OH(l)+3O2(g)====2CO2(g)+3H2O(g) ; ΔH=-1367.0 kJ/mol（燃烧热）

B. NaOH(aq)+HCl(aq)====NaCl(aq)+H2O(l) ; ΔH=+57.3 kJ/mol（中和热）

C. S(s)+O2(g)====SO2(g) ; ΔH=-296.8 kJ/mol（反应热）

D. 2NO2====O2+2NO ; ΔH=+116.2 kJ/mol（反应热）

【思考1】：1克H2燃烧生成液态水释放出142.9kJ的热量，请写出表示H2燃烧热的热化学反应方程式：____________________________________________________________。【思考2】：H2SO4(浓aq)+2NaOH(aq)==Na2SO4(aq)+2H2O(l) ; △H1

H2SO4(aq)+2NaOH(aq)==Na2SO4(aq)+2H20(l) ; △H2

HCl(aq)+NaOH(aq)==NaCl(aq)+H2O(l) ; △H3

HAc(aq)+NaOH(aq)==NaAc(aq)+H2O(l) ; △H4

△H1、△H2、△H3、△H4满足什么关系：_____________________________.

【例6】50mL 0.50mol/L盐酸与50mL 0.55mo1/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”或“无影响”)。

(4)该实验常用0．50 mol／L HCl和0．55 mol／L的NaOH溶液各

50 mL。NaOH的浓度大于HCl的浓度的作用是，

(5)实验中改用60mL0．50mol·L-1盐酸与50mL0．55mol·L-1NaOH溶液进行反应，与上述

实验相比，所求中和热(填“相等”或“不相等”)，简述理由：

(6)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会

(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

四、盖斯定律及其应用

【例7】将煤转化为水煤气的主要化学反应为：C (s) + H2O (g) ==== CO (g) + H2 (g);

C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为：C(s)+O2(g)====CO2(g) ΔH=-393 kJ/mol H2(g)+ O2(g)==H2O(g) ΔH=-242 kJ/mol；CO(g)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-283 kJ/mol 请回答：（1）根据以上数据，写出C(s)与水蒸气反应的热化学方程式：__________________________。（2）比较反应热数据可知，1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”；乙同学根据盖斯定律作出下列循环图：

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出

的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。

请分析：甲、乙两同学观点正确的是______

（填“甲”或“乙”）；判断的理由是______________。

【针对训练】

1. (08广东)下列有关能量转换的说法不正确的是

A. 煤燃烧是化学能转化为热能的过程

B. 化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能

C. 动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程

D. 植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程

2．下列变化过程，属于放热过程的是

①液态水变成水蒸气②酸碱中和反应③浓H 2SO4稀释固体氢氧化钠溶于水

⑤H2在Ｃl2中燃烧⑥弱酸电离⑦NH4Cl晶体与Ba(OH)2·8H2O混合搅拌

A．②③④⑤B．①⑥⑦C．②③④D．①③⑤

3．(08上海)已知：H2（g）+F2(g) ===2HF(g)；ΔH=-270 kJ/mol，下列说法正确的是

A．44.8 L氟化氢气体分解成22.4 L氢气与22.4 L氟气吸收270 kJ热量

B．1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ

C．在相同条件下，1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量

D．断开2 mol H—F键所需要的能量比断开1 mol H—H键和1 mol F—F键所需要的能量之和大于270 kJ

4.（09四川）9.25 ℃，101 k Pa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，

辛烷的燃烧热为5518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是

A. 2H+(aq) + SO42- (aq)+ Ba2+ (aq)+2OH-(aq)=BaSO4(s)+2H2O(1);∆H=-57.3 kJ/mol

B. KOH(aq) + 1/2 H2 SO4(aq)= 1/2 K2SO4(aq) + H2O(l);∆H=-57.3kJ/mol

C. C8H18(I) + 25/2 O2 (g)= 8 CO2 (g)+ 9H2O(g);∆H=-5518 kJ/mol

D. 2C8H18(g) + 25O2 (g)= 16 CO2 (g) + 18 H2O(1);∆H=-5518 kJ/mol