高中化学选修四化学反应与能量

考点一焓变、反应热

1．焓变与反应热

(1)反应热：化学反应过程中吸收或放出的能量。

(2)焓变：生成物与反应物的内能差称为焓变。

符号为ΔH，单位是kJ·mol－1。

(3)注意事项

①在恒压条件下，焓变等于反应热。

②任何化学反应都伴随着能量的变化，不存在不发生能量变化的反应。

③化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。

④化学反应中既存在质量守恒，又存在能量守恒。

2．放热反应与吸热反应

放热反应吸热反应

概念放出热量的化学反应吸收热量的化学反应

常见反应

a.可燃物的燃烧

b．酸碱中和反应

c．金属与酸的置换反应

d．物质的缓慢氧化

e．铝热反应

f．大多数化合反应

a.弱电解质的电离

b．盐类的水解反应

c．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应

d．C和H2O(g)、C和CO2的反应

e．大多数的分解反应

[拓展归纳]

(1)放热反应、吸热反应与反应条件的关系

①需要加热才能发生的反应，不一定是吸热反应，如木炭的燃烧是放热反应。

②常温下不需要加热就能发生的反应不一定是放热反应。

如：Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl常温下的反应是吸热反应。

(2)吸热反应与放热反应的判断

①根据反应过程的图示判断

②根据反应过程中化学键的变化判断

3．燃烧热与中和反应反应热(简称中和热) (1)燃烧热

(2)中和热

(3)中和热的测定

①测定装置(请在横线上填写仪器名称)

②计算公式

ΔH＝－0.418(t2－t1)

0.025kJ·mol

－1

t1——起始温度，t2——终止温度。

③注意事项

a．泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。b．为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。

[拓展归纳]

燃烧热与中和热的比较

比较角度燃烧热中和热

相同点能量变化放热ΔHΔH<0，单位：kJ·mol－1

不同点反应物的

量

可燃性物质为1 mol 不限量

生成物的

量

不限量H2O(l)是1 mol

反应热的

含义

1 mol可燃物完全燃烧生成稳定

化合物时放出的热量；其中：

C―→CO2(g)，

H―→H2O(l)，

S→SO2(g)等

在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反

应，生成1 mol H2O(l)和可溶性盐时放

出的热量；不同反应物的中和热大致

相同，均约为57.3 kJ·mol－1

4．能源

(1)概念：能提供能量的资源。

(2)分类：

[题点全练]

题点(一)化学反应中的能量变化图像

1．(2018·北京东城区模拟)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是()

A．反应生成1 mol N2时转移4 mol e－

B．反应物能量之和大于生成物能量之和

C．N2O(g)＋NO(g)===N2(g)＋NO2(g) ΔH＝－139 kJ·mol－1

D．断键吸收能量之和小于成键释放能量之和

解析：选A N2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2O＋NO===N2＋NO2，反应生成1 mol N2时转移2 mol e－，A不正确；根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，B正确；该反应的反应热为(209－348)kJ·mol－1＝－139 kJ·mol－1，C正确；由于该反应放热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D正确。

2.(2018·河北三市二联)某反应使用催化剂后，其反应过程中

能量变化如图。下列说法错误的是()

A．总反应为放热反应

B．使用催化剂后，活化能不变

C．反应①是吸热反应，反应②是放热反应

D．ΔH＝ΔH1＋ΔH2

解析：选B由题图可知：反应①是吸热反应，反应②是放热反应，总反应是放热反应，且ΔH＝ΔH1＋ΔH2，A、C、D项正确；使用催化剂能降低反应所需的活化能，B项错误。

[规律方法]活化能与焓变的关系

(1)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。

(2)在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。

题点(二)燃烧热、中和热、能源

3．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一(√)

(2)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能(√)

(3)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH 3OH(g)＋1

2O 2(g)===CO 2(g)

＋2H 2 (g) ΔH ＝－192.9 kJ·mol －

1，则CH 3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol －

1(×)

(4)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol －

1，则电解水的热化学方程式为2H 2O(l)=====电解

2H 2(g)＋O 2(g) ΔH ＝＋285.5 kJ·mol －

1(×)

(5)已知稀溶液中，H ＋

(aq)＋OH －

(aq)===H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －

1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水时放出57.3 kJ 的热量(×)

(6)已知H ＋

(aq)＋OH －

(aq)===H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol －

1，则H 2SO 4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH ＝2×(－57.3)kJ·mol －

1(×)

4.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是( )

A ．H 2O 的分解反应是放热反应

B ．氢能源已被普遍使用

C ．2 mol 液态H 2O 具有的总能量低于2 mol H 2和1 mol O 2的能量

D ．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值

解析：选C 2H 2O(l)===2H 2(g)＋O 2(g)是吸热反应，说明2 mol 液态H 2O 的能量低于2 mol H 2和1 mol O 2的能量。因由水制取H 2耗能多且H 2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。

5．石墨的燃烧热为393.5 kJ·mol －

1，CO 的燃烧热为283.0 kJ·mol －

1，下列说法正确的是( )

A ．相同条件下C(石墨，s)燃烧生成CO 气体的热化学方程式：2C(石墨，s)＋O 2(g)===2CO(g) ΔH ＝＋110.5 kJ·mol －1

B ．1 mol C(石墨，s)不完全燃烧，生成CO 2和CO 混合气体时，放出热量283.0 kJ

C ．C(石墨，s)和CO 2(g)反应生成CO(g)的反应是放热反应

D ．如果金刚石的燃烧热大于石墨的燃烧热，则可以断定从石墨转变为金刚石需要吸热 解析：选D 石墨燃烧必放热，A 错；选项B 中由于没有告知生成物CO 和CO 2的物质的量之比，因此无法计算反应放出的热量，B 错；C 项石墨与CO 2反应是吸热反应，C 错。

[易错易混]