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專題2.5 化學反應中的能量變化 考綱解讀 1、了解化學反應中能量轉化的原因及常見的能量轉化形式。 2、了解化學能與熱能的相互轉化。了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。 3、了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。 ②怎樣理解可逆反應中的反應熱？ 無論化學反應是否可逆，熱化學方程式中的反應熱ΔH都表示反應進行到底(完全轉化)時的能量變化。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.64 kJmol－1，△H是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全轉化為2 mol SO3(g)時放出的能量。若在相同的溫度和壓強下，向某容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反應達到平衡時放出的能量為Q，因反應不能完全轉化為SO3(g)，故Q<196.64 kJ。 ③物質具有的能量越高，越不穩(wěn)定。 二、熱化學方程式 1、定義：表示參加反應物質的物質的量和反應熱的關系的化學方程式。 3、書寫： （1）注明反應條件：反應熱與測定條件(溫度、壓強等)有關。絕大多數(shù)反應是在25 ℃、101 kPa下進行的，可不注明。 （2）熱化學方程式中必須標明反應物和生成物的聚集狀態(tài)（g，l，s分別表示固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)，水溶液中溶質用aq表示）。 （3）注意符號單位：△H應包括“＋”或“－”、數(shù)字和單位(kJmol－1)。 （4）注意守恒關系：①原子守恒和得失電子守恒； ②能量守恒 (△H與化學計量數(shù)相對應)。 （5）區(qū)別于普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“點燃”、“加熱”等。 （6）注意熱化學方程式的化學計量數(shù)：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，可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。且化學計量數(shù)必須與△H相對應，如果化學計量數(shù)加倍，則△H也要加倍。 （7）“五看”法判斷熱化學方程式的正誤: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kJmol－1；⑤看反應熱的數(shù)值與化學計量數(shù)是否對應。 三、中和熱和燃燒熱 1、燃燒熱 （1）概念：在101 kPa時，1 mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。燃燒熱的單位一般用kJ/mol表示。燃燒熱的限定詞有恒壓(101 kPa時)、可燃物的物質的量(1 mol)、完全燃燒、穩(wěn)定的氧化物等，其中的“完全燃燒”，是指物質中下列元素完全轉變成對應的氧化物：C→CO2，H→H2O(l)，S→SO2等。 （3）一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉換的各種能量和資源，它包括：原煤、原油、天然氣、太陽能等。 （4）二次能源是由一次能源經(jīng)過加工或轉換得到的其他種類和形式的能源，包括煤氣、焦炭、汽油、煤油、柴油等。 4、能源問題： （1）我國目前使用的主要能源是化石燃料，它們的蘊藏量有限，而且不能再生，最終將會枯竭。 （2）化石燃料的大量使用帶來嚴重的環(huán)境污染問題。 五、蓋斯定律 1．內容：對于一個化學反應，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應焓變都是一樣。即：化學反應的反應熱只與反應體系的始態(tài)（各反應物）和終態(tài)（各生成物）有關，而與反應途徑無關。 2.意義：間接計算某些反應的反應熱。 考點突破 考點1 熱化學方程式的書寫與判斷 【例1】下列熱化學方程式及其有關敘述正確的是 A．氫氣的燃燒熱為285.8kJmol-1,則水分解的熱化學方程式為2H2O(l)＝2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.8kJmol-1 B．已知2C(石墨,s)+O2(g)＝2CO(g) ΔH=-221kJmol-1,則石墨的燃燒熱110.5kJmol-1 C．已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJmol-1,則在一定條件下將1mol N2和3mol H2置于一密閉容器中充分反應,放出92.4kJ的熱量 D．已知乙炔的燃燒熱為1299.6kJ/mol,則表示乙炔燃燒熱的熱化學方程C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.6kJmol-1 【答案】D 【解析】 【詳解】 考點2 反應熱的有關計算 【例2】白磷與氧氣可發(fā)生如下反應:P4+5O2=P4O10已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為:P—P a kJmol-1、P—O b kJmol-1、P=O c kJmol-1、O=O d kJmol-1。根據(jù)圖示的分子結構和有關數(shù)據(jù)估算該反應的ΔH，其中正確的是( ) A．(4c+12b-6a-5d) kJmol-1 B．(6a+5d-4c-12b) kJmol-1 C．(4c+12b-4a-5d) kJmol-1 D．(4c+5d-4a-12b) kJmol-1 【答案】B 【解析】 【詳解】 【點睛】 解答本題的關鍵在于根據(jù)P4和P4O10分子結構弄清其中含有共價鍵的數(shù)目，如P4O10分子中，每個P原子形成三個P－O鍵和一個P＝O鍵，故一個P4O10分子中共含有4個P＝O鍵和12個P－O鍵。 考點3 反應熱(ΔH)的大小比較 【例3】下列說法不正確的是 A．ΔH1＝ΔH2+ΔH3 B．ΔH1<0 、 ΔH2>0 、 ΔH3<0 C．將煤轉化為 H2(g) 和 CO(g)后燃燒比煤直接燃燒放出熱量多 D．將煤轉化為水煤氣后再燃燒，從提高煤燃燒利用率看是得不償失 【答案】D 【解析】A.由蓋斯定律可知，反應熱與反應的路徑無關，只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，所以 ΔH1＝ΔH2+ΔH3，A正確；B. 反應1是放熱反應、反應2是吸熱反應、反應3是放熱反應，所以，ΔH1<0 、 ΔH2>0 、 ΔH3<0，B正確；C. 將煤轉化為 H2(g) 和 CO(g)后燃燒與煤直接燃燒放出熱量相同，C不正確；D. 將煤轉化為水煤氣后再燃燒，提高了煤燃燒利用率，D不正確。本題選D。 3．物質A在一定條件下可發(fā)生一系列轉化，由圖判斷下列關系錯誤的是( ) A．A→F,△H =一△H6 B．△H1 +△H2 + △H3 + △H4 + △H5 + △H6=0 C．C→F, △H= △H1+ △H2 + △H6 D．若A→C為放熱過程，則△H3 + △H4 + △H5 + △H6 >0 【答案】C 【解析】 【詳解】 【點睛】 本題考查了蓋斯定律的含義理解和計算應用，主要是焓變的分析判斷，化學反應的焓變只與各反應物的始態(tài)和各生成物的終態(tài)有關，而與具體的反應途徑無關；注意反應的方向改變，焓變符號改變。 4．下列說法正確的是 A．將NaOH溶液分多次緩慢注入鹽酸中，還是一次性快速注入鹽酸中，都不影響中和熱測定 B．已知反應的中和熱為ΔH= -57.3 kJmol-1，則稀H2SO4和稀Ca(OH)2溶液反應的中和熱ΔH= -257.3 kJmol-1 C．燃燒熱是指在101 kPa時可燃物完全燃燒時所放出的熱量，故S(s)+3/2O2(g)═SO3(g) ΔH= -315 kJmol-1 即為硫的燃燒熱 D．化學鍵斷裂時吸收能量，形成時釋放能量 【答案】D 【解析】 【詳解】 【點睛】 在25攝氏度,101 kPa時，1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。定義要點：①規(guī)定在101 kPa壓強，常溫25度下測出熱量，因為壓強和溫度不定，反應熱數(shù)值不相同。②規(guī)定可燃物物質的量為1 mol。③規(guī)定可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物所放出的熱量為標準。 5．下列有關反應熱的敘述正確的是 A．常溫下，反應 C(s)＋CO2(g)=2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0 B．已知 C（石墨，s）=C（金剛石，s） ΔH>0，則金剛石比石墨穩(wěn)定 C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJmol－1，則氫氣的燃燒熱為 241.8 kJmol－1 D．已知 2C（s）＋2O2（g）=2CO2（g）ΔH1，2C（s）＋O2（g）=2CO（g）ΔH2， 則ΔH1<ΔH2 【答案】D 【解析】 【詳解】 A．反應C（s）+CO2（g）=2CO（g）的△S>0，由不能自發(fā)進行可知，△H-T△S>0，所以△H>T△S>0，故A錯誤； 【點睛】 選項D是解答的易錯點，注意對于放熱反應來說，ΔH＝－Q kJ/mol，雖然“－”僅表示放熱的意思，但在比較大小時要將其看成真正意義上的“負號”，即放熱越多，ΔH反而越小。 6．以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環(huán)分解水是一種高效、環(huán)保的制氫方法，其流程圖如下： 相關反應的熱化學方程式為： 反應I：SO2(g) + I2(g) + 2H2O(l) === 2HI(aq) + H2SO4(aq) ΔH1 =﹣213 kJmol-1 反應II：H2SO4(aq) === SO2(g) + H2O(l) + O2(g) ΔH2 = +327 kJmol-1 反應III：2HI(aq) === H2(g) + I2(g) ΔH3 = +172 kJmol-1 下列說法不正確的是： A．該過程實現(xiàn)了太陽能到化學能的轉化 B．SO2和I2對總反應起到了催化劑的作用 C．總反應的熱化學方程式為：2H2O(l) === 2H2 (g)+O2(g) ΔH = +286 kJmol-1 D．該過程降低了水分解制氫反應的活化能，但總反應的ΔH不變 【答案】C 【解析】 【詳解】 A、通過流程圖，反應II和III，實現(xiàn)了太陽能到化學能的轉化，故A說法正確； 10．按要求作答： (1)1.00gCH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2，放出55.6kJ的熱量，計算CH4的燃燒熱為_____kJ/mol (2)4.0g硫粉在O2中完全燃燒生成SO2，放出37kJ熱量，計算S的燃燒熱為____________kJ/mol (3)已知下列反應： ①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-870.3kJ/mol ②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5kJ/mol ③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H3=-285.8kJ/mol 則反應2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l)的反應熱為△H=_____________kJ/mol 【答案】-889.6 -296 -488.3 【解析】 【分析】 燃燒熱的概念中，必須保證可燃物的物質的量為1 mol，生成的氧化物為穩(wěn)定狀態(tài)，再根據(jù)n = 先計算出可燃物的物質的量，再結合反應放出的熱量與反應物相應的物質的量成正比，分析作答第（1）、（2）問，第（3）問則利用蓋斯定律計算即可。 【詳解】 （3）①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-870.3kJ/mol ②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-393.5kJ/mol ③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H3=-285.8kJ/mol 結合蓋斯定律可知，（②+③）2?①得到2C(s)+2H2(g)+O2(g)═CH3COOH(l)，則△H = (?393.5kJ/mol?285.5kJ/mol)2?(?870.3kJ/mol) = ?488.3 kJ/mol， 故答案為：?488.3。