第6讲 化学反应与热能

第6讲 化学能与热能

【考点1】 焓变与热化学方程式 1．反应热(焓变)

(1)定义：在恒压条件下进行的反应的热效应。 符号：ΔH 。 单位：kJ·mol －1

或kJ/mol 。

(2)表示方法

吸热反应：ΔH >0；放热反应：ΔH <0。 (3)产生原因

化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等，故化学反应均伴随着能量变化。

(4)常见的放热反应和吸热反应

放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应等。

吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③

Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 反应；④碳和水蒸气、C 和CO 2的反应等。

2．反应热的本质

3.热化学方程式 (1)概念

表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

(2)意义

表明了化学反应中的物质变化和能量变化。

如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1

表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。

(3)热化学方程式的书写要求

①注明反应的温度和压强(25 ℃、101 kPa下进行的反应可不注明)。

②注明反应物和生成物的状态：固态(s)、液态(l)、水溶液(aq)、气态(g)。

③热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量，而不表示分子个数(或原子个数)，因此可以写成分数。

④热化学方程式中不用“↑”和“↓”。

⑤热化学方程式能反映出该反应已完成的数量。由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。

【小思提示】

正确理解活化能与反应热的关系

(1)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。

(2)在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|。根据键能计算反应中的焓变

(1)计算公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。

(2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的数目，如H2O分子中含有2个H—O共价键，NH3分子中含有3个N—H共价键等。要注意晶体结构中化学键的情况，常见的有1 mol P4含有6 mol P—P键，1 mol晶体硅含有2 mol Si—Si键，1 mol 石墨晶体中含有1.5 mol C—C键，1 mol金刚石含有2 mol C—C键，1 mol SiO2含有4 mol Si—O 键等。

书写热化学方程式要“五查”

(1)查热化学方程式是否配平。(2)查各物质的聚集状态是否正确。(3)查ΔH的“＋”“－”符号是否正确。(4)查反应热的单位是否为kJ·mol－1。(5)查反应热的数值与化学计量数是否对应。

【例1】某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E 1表示正反应的活化能，E 2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是( )

A ．该反应为放热反应

B ．催化剂能改变该反应的焓变

C ．催化剂能降低该反应的活化能

D ．逆反应的活化能大于正反应的活化能

【小思点评】 由题图可以看出，反应物的总能量低于生成物的总能量，故该反应为吸热反应，A 项错误；催化剂不能改变反应的焓变，B 项错误；由图像可以看出，催化剂能降低该反应的活化能，C 项正确；由图像可以看出E 1＞E 2，即逆反应的活化能小于正反应的活化能，D 项错误。本题答案为C

【例2】某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是( )

A ．反应过程可表示为 A ＋BC (反应物)―→[A…B…C] (过渡态)―→ A

B ＋C

(生成物)

B ．E 1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能

C ．正反应的热效应ΔH ＝E 1－E 2＜0，所以正反应为放热反应

D ．此图中逆反应的热效应ΔH ＝

E 1－E 2＜0，所以逆反应为放热反应

【小思点评】由图可知，正反应放热，ΔH 为负值；逆反应吸热，ΔH 为正值，D 错误。。故答案为D 。

【例3】已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ,18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如下表：

则表中x为(

A．920 B．557 C．463 D．188

【小思点评】根据题意，可得热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－572 kJ·mol －1；而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量，则2H

(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－484

2

kJ·mol－1，即－484 kJ＝2×436 kJ＋496 kJ－4x kJ，解得x＝463。故答案为C。

【例4】已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

【小思点评】由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1。本题答案为A2(g)＋B2(g)===2AB(g)ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1

【例5】写出下列反应的热化学方程式

(1)一定量N2(g)与一定量H2(g)在一定条件下反应生成2 mol NH3(g)，放出92.2 kJ热量。

________________________________________________________________________。

(2)14 g N2(g)与适量的O2(g)在一定条件下反应生成NO(g)，吸收34 kJ热量。

________________________________________________________________________。

(3)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为___________________________。

(4)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为____________。

(5)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 ℃、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是_________________________。