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1、第一講 基本概念、基本理論 第五課時 化學反應與能量,,【知識精講】,考點一、反應熱與熱化學方程式 1、反應熱 （1）定義：化學反應中放出或吸收的熱量。,,（2）焓變：在恒壓條件下化學反應的熱效應，符號為H，單位為kJ/mol （kJmol-1）。放熱反應的H0。,（3）常見放熱反應 可燃物的燃燒； 酸堿中和反應；大多數(shù)化合反應； 金屬跟酸的置換反應；物質的緩慢氧化。,【知識精講】,（4）常見吸熱反應 大多數(shù)分解反應； 鹽的水解和弱電解質的電離； Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應；碳和水蒸氣、C和CO2的反應。,2、燃燒熱 （1）定義：在101kPa時，1mol物質完全燃燒生成穩(wěn)

2、定的氧化物時所放出的 熱量，叫做該物質的燃燒熱。 （2）單位：kJ/mol或（kJmol-1）。,【知識精講】,,（3）意義：C的燃燒熱為393.5kJ/mol，表示在250C101kPa條件下，1molC 完全燃燒生成CO2(g)放出393.5kJ的熱量。,（4）用熱化學方程式表示為： C（s）+O2（g）=CO2(g) H=-393.5kJ/mol。,（5）物質燃燒一定放熱，故物質燃燒的H一定為負值。,3、中和熱 （1）概念：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應而生成 1 molH2O， 這時的反應熱叫中和熱。 （2）中和熱的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O （l）；

3、H=-57.3kJmol。,【知識精講】,,理解中和熱時注意： 稀溶液是指溶于大量水的離子。 中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質電離的吸熱所伴隨的熱效應。中和反應的實質是H+和OH-化合生成 H2O，若反應過程中有其他物質生成， 這 部分反應熱也不在中和熱內。,4、中和熱的測定 （1）實驗用品：大燒杯(500 mL)、小燒杯(100 mL)、溫度計、兩個量筒 (50 mL)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板(中心有兩個小孔)、 環(huán)形玻璃攪拌棒。,【知識精講】,,,（2）測量方法與步驟： 測量原理：Hn(m酸m堿)c(t終t始) 操作步驟 a量取50 mL 0.50 m

4、ol/L的鹽酸，倒入小燒杯中，測定其溫度，記作 t（HCl），然后將溫度計上的酸用水沖洗干凈(洗液不倒入小燒杯)。,【知識精講】,,b用另一個量筒最取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，測定其溫度，記作 t（NaOH），然后將溫度計上的堿用水沖洗干凈。 c先將溫度計和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯中，然后把量筒中的NaOH 溶液一次倒入小燒杯中(注意不要灑到外面)，用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪 動溶液并準確讀取混合溶液的最高溫度，記作t終。 d重復上述實驗兩次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算數(shù)據(jù)。,5、熱化學方程式 （1）定義：表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式。,【知識精

5、講】,,,（2）意義：表明化學反應中的物質變化和能量變化,如H2(g)+ O2(g) =H2O(g) H=-241.8 kJmol-1表示的意義：在25 、101 kPa條件下,1 mol H2(g) 與0.5 mol O2(g)發(fā)生反應生成1 mol H2O(g)時放出241.8 kJ的熱量。,（3）書寫： H只能寫在標有反應物和生成物狀態(tài)的化學方程式的右邊，并用“；”隔開。 放熱反應，H為 0 。H的單位一般為kJ/mol。 注意熱化學方程式中各物質化學式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質的物質 的量，并不表示物質的個數(shù)。因此化學計量數(shù)可以是整數(shù)、也可以是分數(shù)。,,【知識精講】,,反應

6、物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應熱數(shù)值以及符號都可能不同。因此， 必須注明物質的聚集狀態(tài)(s、l、g)才能完整地體現(xiàn)出熱化學方程式的意義。 熱化學方程式中不用和，且一般不寫反應條件。 由于H與反應完成物質的量有關，所以方程式中化學式前面的化學計量數(shù) 必須與H相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則H也要加倍。 當反應向逆向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反。 如：相同條件(溫度、壓強)下，相同物質的化學反應(互逆反應,不一定是 可逆反應)，正向進行 的反應和逆向進行的反應,其反應熱H數(shù)值相等， 符號相反。,【方法精講】,1、使用燃燒熱的概念時要理解下列要點 （1）規(guī)定是在101 k

7、Pa壓強下測出熱量。書中提供的燃燒熱數(shù)據(jù)都是 在101kPa下測定出來的。因為壓強不同，反應熱有所不同。,（2） 規(guī)定可燃物的物質的量為1mol。因此，表示可燃物的燃燒熱的熱 化學方程式中，可燃物的化學計量數(shù)為1，其他物質的化學計量數(shù)常 出現(xiàn)分數(shù)。 例如，C8H18的燃燒熱為5518 kJmol-1，用熱化學方程式表示則為 C8H18（l）+O2（g）= 8CO2（g）+9H2O（l）；H=-5518 kJmol-1,（3）規(guī)定生成物為穩(wěn)定的氧化物 例如C CO2、H H2O(l)、S SO2等。 C（s）+O2（g）=CO（g）；H=-110.5 kJmol-1 C（s）+O

8、2（g）=CO2（g）；H=-393.5 kJmol-1 C的燃燒熱為393.5 kJmol-1，而不是110.5 kJmol-1。,【方法精講】,（4）敘述燃燒熱時，用正值，在熱化學方程式中用H表示時取負值。 例如，CH4的燃燒熱為890.3 kJmol-1，而H890.3 kJmol-1且 必須以1mol可燃物燃燒為標準。,2、從能量和鍵能角度再認識反應熱 （1）根據(jù)能量守恒，反應的H=生成物的能量之和-反應物的能量之和。 當反應物的能量之和大于生成物的能量之和，化學反應放熱，H0。,【方法精講】,（2）化學反應中存在舊鍵斷裂和新鍵形成的過程，且舊鍵斷裂吸收熱量， 新鍵形成過程中

9、放出熱量，化學反應的能量變化取決于吸收和放出熱量 的多少，當吸收熱量大于放出的熱量時反應吸熱；當放出的熱量大于吸 收的熱量時，反應放熱。且反應的H=反應物的鍵能之和=生成物的鍵 能之和。,3、熱化學方程式正誤的判斷 （1）看方程式是否配平； （2）看各物質的聚集狀態(tài)是否正確； （3）看H的“”、“”符號是否正確； （4）看反應熱的單位是否為kJmol1； （5）看反應熱的數(shù)值與化學計量數(shù)是否對應。,【方法精講】,【典例精講】,【例1】下列與化學反應能量變化相關的敘述正確的是 （ ） A生成物能量一定低于反應物總能量 B放熱反應的反應速率總是大于吸熱反應的反應速率 C應用蓋

10、斯定律，可計算某些難以直接測量的反應焓變 D同溫同壓下，H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的H不同,,,【答案】C 【解析】生成物的總能量低于反應總能量的反應，是放熱反應，若是吸熱反應則相反，故A錯；反應速率與反應是吸熱還是放熱沒有必然的聯(lián)系，故B錯；C是蓋斯定律的重要應用，正確；根據(jù) H =生成物的焓-反應物的焓可知，焓變與反應條件無關，故D錯。,【典例精講】,【例2】下列熱化學方程式書寫正確的是(H的絕對值均正確) （ ） AS(s)O2(g)=SO3(g) H315 kJmol1(燃燒熱) BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)

11、 H57.3 kJmol1 (中和熱) CC2H5OH3O2=2CO23H2O H1 368.8 kJmol1(反應熱) D2H2O(g)=2H2(g)O2(g) H483.6 kJmol1(反應熱),【答案】B 【解析】選項A中根據(jù)燃燒熱的定義可知產(chǎn)物應是SO2；選項C中熱化學方程式?jīng)]有標明各物質的聚集狀態(tài)；選項D中H應為正值。,【例3】下列關于熱化學反應的描述中正確的是 （ ） A已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，則H2SO4和 Ba(OH)2反應的反應熱H2(57.3) kJmol1 B燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的熱化學方程式是C

12、H3OH(g) O2(g) = CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，則CH3OH(g)的燃燒熱為 192.9 kJmol1 CH2(g)的燃燒熱是285.8 kJmol1，則2H2O(g)===2H2(g)O2(g) H571.6 kJmol1 D葡萄糖燃燒熱是2 800 kJmol1，則C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g) 3H2O(l) H1400 kJmol1,【典例精講】,【答案】D 【解析】本題考查熱化學方程式的有關知識，關鍵在于明確有關反應熱的各種概念及熱化學方程式的書寫方法及正誤判斷。H2SO4和Ba(OH)2反應時還生成BaSO4沉

13、淀，故反應熱還應包括BaSO4沉淀的生成熱，A錯；甲醇蒸氣的燃燒熱是1 mol CH3OH(g)完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量，B錯；燃燒熱的定義是1 mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物所放出的熱量，C錯；葡萄糖的燃燒熱是2 800kJmol1，故C6H12O6(s)3O2(g)===3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1，D正確,【典例精講】,【考題精練】,1在25、1.01105Pa下，將22gCO2通入到750mL1.0mol/L的NaOH溶液 中充分反應，放出xkJ熱量。已知該條件下，1mol CO2通入到2L1.0mol/L NaOH溶液中充分反應，放

14、出y kJ的熱量則CO2與NaOH溶液反應生成 NaHCO3的熱化學方程式正確為（ ） ACO2（g）+NaOH（aq）=NaHCO3（aq）H=（2y-x）kJ/mol BCO2（g）+NaOH（aq）=NaHCO3（aq）H=（4x-y）kJ/mol CCO2（g）+NaOH（aq）=NaHCO3（aq）H=（2x-y）kJ/mol DCO2（g）+NaOH（aq）=2NaHCO3（aq）H=（8x-2y）kJ/mol,【考題精練】,【考點】B 【解析】 試題分析：根據(jù)題意，22gCO2通入1mol/LNaOH溶液750mL中充分反應，n（CO2）=22g44g/mol=0.5m

15、ol，n（NaOH）=1mol/L0.75L=0.75mol，該反應既生成碳酸鈉又生成碳酸氫鈉，方程式為2CO2+3NaOHNaHCO3+ Na2CO3+H2O。由0.5molCO2反應放出熱量為xkJ，則2molCO2反應放出熱量為4xkJ，即熱化學反應方程式為2CO2（g）+3NaOH（aq）NaHCO3 （aq）+Na2CO3（aq）+H2O（l）H=4xkJ/mol，又1mol CO2通入1mol/L NaOH溶液2L中充分反應放出y kJ的熱量，則熱化學方程式為 2NaOH（aq）+CO2（g）Na2CO3（aq）+H2O（l）H=ykJ/mol，由蓋斯定律可知，-可得，NaOH（a

16、q）+CO2（g）NaHCO3（aq）H=（4x-y）kJ/mol，答案選B。,2下列有關熱化學方程式的敘述正確的是（ ） A已知2H2(g)+O2(g) = 2H2O(g) H= - 483.6 kJmol-1，則氫氣的燃燒熱 為241.8kJmol-1 B已知C（石墨，s）= C（金剛石，s） H=+1.9kJmol-1，則金剛石比 石墨穩(wěn)定 C含0.5mol NaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出26.7kJ的熱量，則 表示該反應中和熱的熱化學方程式為：OH-（aq） +H+（aq）= H2O（l） H =-53.4kJmol-1 D已知2H2S（g）+ O2（

17、g）= 2S（g）+2H2O（l） H1 ； 2H2S（g ）+ 3O2（g）=2SO2（g）+2H2O（l）H2，則H1H2,【考題精練】,【考題精練】,【答案】D 【解析】A、燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，氫氣的穩(wěn)定產(chǎn)物是液態(tài)水，A錯誤；B、已知C（石墨，s）= C（金剛石，s） H=+1.9kJmol-1，這說明金剛石的能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，則石墨比金剛石比穩(wěn)定，B錯誤；C、醋酸是弱電解質，存在電離平衡，電離吸熱，則中和熱的實際數(shù)值大于53.4，C錯誤；D、硫化氫完全燃燒放熱多，放熱越多H越小，則H1H2，D正確，答案選D。,,【

18、考題精練】,3已知:某溫度下，合成氨工業(yè)合成塔中每產(chǎn)生2 mol NH3,放出92.2 kJ熱量。 下列相關敘述正確的是() A加入高效催化劑可提高氨氣的產(chǎn)率 B斷裂1 mol NH鍵吸收的能量約等于391 kJ C該工業(yè)合成氨的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H=-92.2 kJ D該溫度下合成塔中放入2 mol N2和6 mol H2,達平衡后放出的熱量為 184.4 kJ,【考題精練】,【答案】B 【解析】 試題分析：催化劑只能加快化學反應速率,不能使化學平衡移動,A項錯誤; H=E(反應物鍵能之和)-E(生成物鍵能之和),即-92.2 kJmol

19、-1=945.8 kJ mol-1+436 kJmol-13-6E(NH),解得E(NH)=391 kJmol-1,B項正確; C項中熱化學反應方程式中H的單位錯誤;由于反應是可逆的,不能反應徹底, 2 mol N2和6 mol H2達平衡后放出的熱量小于184.4 kJ,D項錯誤。,【知識精講】,考點二、反應熱的相關計算 蓋斯定律 1、蓋斯定律 （1）蓋斯定律的提出 1840年，瑞士化學家蓋斯（G.H.Hess,18021850）通過大量實驗證明，不 管化學反應是一步完成或分幾步完成，其反應熱是相同的。換句話說，化學 反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，而與反應的途徑無關。,,（2

20、）蓋斯定律的應用 蓋斯定律的應用價值在于可以根據(jù)已準確測定的反應熱來求知實驗難測或 根 本無法測定的反應熱，它在熱化學方程式中的主要應用在于求未知反應的反 應熱，物質蒸發(fā)時所需能量的計算 ，不完全燃燒時損失熱量的計算，,2、化學反應熱的計算 （1）根據(jù)蓋斯定律進行計算,【知識精講】,,利用關系圖找出反應熱之間的關系 找起點和終點（起點是A，終點是C）； 找途徑：一個是ABC，一個是AC； 列式：H3=H1+H2。,（2）根據(jù)鍵能進行計算 化學反應中最主要的變化是舊化學鍵發(fā)生斷裂和新化學鍵的形成?；瘜W反應中能量的變化也主要決定于這兩個方面吸熱與放熱，可以通過鍵能計算 H（反應熱）=

21、反應物的鍵能總和生成物鍵能總和。,【知識精講】,,【方法精講】,1、利用蓋斯定律進行H計算時的注意事項 應用蓋斯定律進行簡單計算時，關鍵在于設計反應過程，同時注意： （1）參照新的熱化學方程式(目標熱化學方程式)，結合原熱化學方程式(一般 23個)進行合理“變形”，如熱化學方程式顛倒、乘除以某一個數(shù)，然后將 它們相加、減，得到目標熱化學方程式，求出目標熱化學方程式的H與原 熱化學方程式之間H的換算關系。,（2）當熱化學方程式乘、除以某一個數(shù)時，H也應相應地乘、除以某一個數(shù)； 方程式進行加減運算時，H也同樣要進行加減運算，且要帶“”“”符號， 即把H看作一個整體進行運算。 （3）將一

22、個熱化學方程式顛倒書寫時，H的符號也隨之改變，但數(shù)值不變。,2、根據(jù)鍵能計算方法的理解 為方便記憶，可作如下理解：斷裂舊化學鍵需吸熱（用號表示），形成 新化學鍵則放熱（用號表示），化學反應的熱效應等于反應物和生成物 鍵能的代數(shù)和，即H=（反應物的鍵能總和）（生成物鍵能總和）,【方法精講】,【典例精講】,【例1】已知下列反應的熱化學方程式 6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l) H1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H2 C(s)+O2(g)=CO2(g) H3 H2O(g)=H2O(l) H4 則反應4

23、 C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)+10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的H為（ ） A12H3+5H2-2H1+10H4 B2H1-5H2-12H3+10H4 C12H3-5H2-2H1+10H4 DH1-5H2-12H3+10H4,【典例精講】,【答案】A 【解析】根據(jù)蓋斯定律，將所給熱化學方程式中的C（s）、H2O(g)、H2(g)消去，2C3H5(ONO2)3(l)= 5H2(g)+3N2(g)+3O2(g)+6CO2(g) H=6H3-H1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=H2+2H4；所以4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)

24、 +10H2O(l)+O2(g)+6N2(g)的H為12H3+5H2-2H1+10H4，答案選A。,【典例精講】,【例2】【2015新課標卷理綜化學】甲醇是重要的化工原料，又可稱為燃料。 利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā) 生的主反應如下： CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) H1 CO2(g)+3H2(g) CH3OH（g）+H2O(g) H2 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H3 回答下列問題：,【典例精講】,已知反應中的相關的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下： 由此計算H1 kJmol-1，已知H2-58k

25、Jmol-1，則H3 kJmol-1。,【典例精講】,【答案】99；41 【解析】反應熱等于斷鍵吸收的能量與形成化學鍵所放出的能量的差值，則根據(jù)表中數(shù)據(jù)和反應的化學方程式CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)可知反應熱H11076kJ/mol2436 kJ/mol3413 kJ/mol343 kJ/mol465 kJ/mol99kJ.mol-1。根據(jù)蓋斯定律可知即可得到反應，則H358 kJ/mol99 kJ/mol41kJ.mol-1。,【考題精練】,1已知： 2H2(g)O2(g)2H2O (g) H1 3H2(g)Fe2O3(s)2Fe(s)3H2O (g) H2 2

26、Fe(s)3/2O2(g)Fe2O3(s) H3 2Al(s)3/2O2(g)Al2O3(s) H4 2Al(s)Fe2O3(s)Al2O3(s)2Fe(s) H5 下列關于上述反應焓變的判斷正確的是（ ） AH10，H30 BH50，H4H3 CH1H2H3 DH3H4H5,【典例精講】,【答案】B 【解析】A、反應2Fe(s)3/2O2(g)Fe2O3(s)為放熱反應，H30，錯誤；B、反應2Al(s)Fe2O3(s)Al2O3(s)2Fe(s)為放熱反應，H50，鋁比鐵活潑，具有的能量高，等量的鋁與氧氣反應放出的熱量比等量的鐵多，H4H3，正確；C、根據(jù)

27、蓋斯定律：=（+）2/3，H1（H2H3）2/3，錯誤；根據(jù)蓋斯定律：=，H3H4H5，錯誤。,2已知：P4(s)6Cl2(g)4PCl3(g) HakJmol1 P4(s)10Cl2(g)4PCl5(g) HbkJmol1 P4具有正四面體結構，PCl5中PCl鍵的鍵能為ckJmol1,PCl3中PCl 鍵的鍵能為1.2ckJmol1 下列敘述正確的是( ) APP鍵的鍵能大于PCl鍵的鍵能 B可求Cl2(g)PCl3(g)PCl5(s)的反應熱H CClCl鍵的鍵能 kJmol1 DPP鍵的鍵能為 kJmol1,【考題精練】,【典例精講】,【答案】C 【

28、解析】不同物質中P-Cl的鍵能不同，無法與P-P的鍵能比較，故A項錯誤；B項中PCl5的狀態(tài)為固態(tài)，與已知反應狀態(tài)不同，無法求算，故B項錯誤；式減去式，消去了P4，可得4Cl2(g)+4PCl3(g)=4PCl5(g) H=(b-a)kJmol1,把鍵能帶入H的表達式可得：4E(Cl-Cl)+431.2kJmol1-45CkJmol1=(b-a)kJmol1,得出E(Cl-Cl)=(b-a+5.6c)/4kJmol1，故C項正確；式5減去式3，消去了Cl2，可得2P4（g）+12PCl5(g)=20PCl3(g) H=(5a-3b)kJmol1, 把鍵能帶入H的表達式可得： 26E(P-P)+125c kJmol1-2031.2c=(5a-3b)kJmol1,得出E(P-P)=（5a-3b+12c）/12 kJmol1,故D項錯誤；,