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1、化学反应与能量变化 高考二轮专题复习 一 反应热焓变 化学反应过程中 当反应物和生成物具有相同温度时 所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热 符号 H单位 kJ mol或kJ mol 1 在恒温 恒压的条件下 化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变 吸热反应 生成物 反应物 能量 图1 反应过程中能量变化曲线图 生成物 图2 反应物 能量 放热反应 规律 设E反 反应物的能量之和E生 生成物的能量之和 1 若E反 E生 2 若E反 E生 放出能量放热反应 吸收能量吸热反应 反应热 H E生 E反吸热反应 H 0或者值为 放热反应 H 0或者值为 吸热反应 放热反应 化学反应中热量的反应
2、化学反应中热量的反应 反应 吸收 放出 常见的放热反应和吸热反应 放热反应 吸热反应 燃料的燃烧中和反应金属与酸大多数化合反应 C CO2 H2 CuOC H2OBa OH 2 8H2O NH4ClCaCO3高温分解大多数分解反应 问题探究 从本质上分析化学反应为什么伴随能量的变化 化学反应的本质是什么 化学键的断裂和形成 旧键断裂需要能量 新键形成会能量 放出 吸收 结论 一个化学反应是放热还是吸热取决于 取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小 小结 H E 生成物 E 反应物 H 反应物键能 生成物键能 1 书写步骤 1 写出化学方程式 2 注明反应物和生成物的状态
3、 3 标明焓变 H 注意单位和 要注明反应的温度和压强 中学一般不注明 为一个大气压 250C 二 热化学方程式 写出下列反应的热化学方程式 1 已知在1 105Pa 298K条件下 2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量 2 已知在25 101kPa下 1gC8H18 辛烷 燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48 40kJ热量 2H2 g O2 g 2H2O g H 484kJ mol 1 C8H18 l 25 2O2 g 8CO2 g 9H2O l H 5518kJ mol 1 3 46gC2H5OH l 完全燃烧生成CO2 g 和H2O l 放出1366 8KJ热量 C2H5OH l
4、3O2 g 2CO2 g 3H2O l H 1366 8KJ mol 1 已知键能 N N 946KJ mol H H 436KJ mol H N 391KJ mol 写出合成氨反应的热化学方程式 练习 书写热化学方程式注意事项 1 反应物和生成物要标明其聚集状态 用g l s分别代表气态 液态 固态 2 H标明恒压 恒温条件下反应放出或吸收的热量 放热为负 吸热为正 3 方程式中各物质的计量数不表示分子个数 只表示物质的量 可是整数或分数 4 对于相同物质的反应 当化学计量数不同时 其 H也不同 即 H的值与计量数成正比 5 当化学反应逆向进行时 H数值不变 但符号相反 6 可逆反应中的 H
5、数值是指该反应完全进行时的数值 2 热化学方程式的意义 质 量 能 1 表示什么物质参加反应 结果生成什么物质 2 反应物和生成物之间的质量比 物质的量比 3 反应物完全变成生成物后所放出或吸收的热量 1 下列说法不正确的是 A 化学反应除了生成新物质外 还伴随着能量的变化B 放热反应不需要加热即可发生C 需要加热条件的化学反应都是吸热反应D 化学反应是吸热还是放热决定于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量 分解反应肯定是吸热反应 物质燃烧放出热量 CE 巩固练习 2 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰 已知破坏1molH H键消耗的能量为Q1kJ 破坏1molO O键消耗的能量为Q2kJ 形成1
6、molH O键释放的能量为Q3kJ 下列关系式中正确的是 A 2Q1 Q2 4Q3B 2Q1 Q2 4Q3C Q1 Q2 Q3D Q1 Q2 Q3 B 3 在同温同压下 下列各组热化学方程式中Q2 Q1的是 A H2 g Cl2 g 2HCl g H Q11 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g H Q2B C s 1 2O2 g CO g H Q1C s O2 g CO2 g H Q2C 2H2 g O2 g 2H2O l H Q12H2 g O2 g 2H2O g H Q2D S g O2 g SO2 g H Q1S s O2 g SO2 g H Q2 B 4 1molC与1mol水蒸
7、气反应生成1molCO和1molH2 需要吸收131 5kJ的热量 写出此反应的热化学方程式 C 6 已知 1 H2 g 1 2O2 g H2O g H1 akJ mol 2 2H2 g O2 g 2H2O g H2 bkJ mol 3 H2 g 1 2O2 g H2O l H3 ckJ mol 4 2H2 g O2 g 2H2O l H4 dkJ mol则a b c d的关系正确的是 A ad 0C 2a b0 C 在稀溶液中 酸和碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量 研究条件 稀溶液反应物 酸与碱生成物及其物质的量 1mol放出的热量 57 3kJ mol 注 强酸与弱碱反应 强碱与
8、弱酸 弱酸和弱碱反应生成1molH2O放出的热小于57 3KJ mol 1 中和热 三 反应热的测量与计算 2 中和热的测定 实验药品 0 50mol L和0 50mol L的盐酸和0 50mol L和0 50mol L的氢氧化钠溶液 实验仪器 简易量热计 实验原理 4 实验步骤 1 组装量热器在大烧杯底部垫泡沫塑料 或纸条 使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平 然后再在大 小烧杯之间填满碎泡沫塑料 或纸条 大烧杯上用泡沫塑料板 或硬纸板 作盖板 在板中间开两个小孔 正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过 如上图所示 用一个量筒最取50mL0 50mol L盐酸 倒入小烧杯中 并用温度计测量盐酸的温度
9、 记入下表 然后把温度计上的酸用水冲洗干净 2药品取用 用另一个量筒量取50mL0 55mol LNaOH溶液 并用温度计测量NaOH溶液的温度 记入下表 把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计 注意不要洒到外面 立即盖上盖板 用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液 并准确读取混合溶液的最高温度 记为终止温度 记入下表 3酸碱混合 4数据处理 5重复以上实验两次 议一议 你所测得的数据是否为57 4kJ mol 若不是 分析产生误差的原因 6可能的原因有 1 量取溶液的体积有误差 2 药品的选用不当引起的误差 3 实验过程中有液体洒在外面 4 混合酸 碱溶液时 动作缓慢 导致实验误差 5 隔热操作不到位
10、致使实验过程中热量损失而导致误差 6 测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度 致使热量损失而引起误差 问题探究 1 大 小烧杯放置时 为何要使两杯口相平 填碎纸条的作用是什么 减少热量损失 2 酸 碱混合时 为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入 问题探究 减少热量损失 3 实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒 为什么 问题探究 不能 因为铜丝易导热 使热量损失较大 问题探究 4 有人建议用50mL0 55mol LNaOH进行上述实验 测得的中和热数值会更加准确 为什么 可以保证盐酸完全反应 使测得的热量更加准确 问题探究 4 判断下列实验操作对中和热测定的
11、数值有如何影响 填变大变小或者不变 大烧杯上没有盖硬纸板 用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行实验 用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液进行实验 实验中改用60mL0 50mol L盐酸跟50mL0 55mol LNaOH溶液进行实验 变小 变小 变小 不变 1 为了减小误差 某同学在实验中两次测定中和热 第一次是用50mL0 50mol L的盐酸和50mL0 50mol L氢氧化钠 第二次是用100mL0 50mol L的盐酸和100mL0 50mol L的NaOH溶液 请你预测该同学两次测得的中和热结果 相等或者不相等 概念辨析 相等 概念辨析 2 若将1L1mol LNaOH溶液中
12、加入稀醋酸 浓硫酸 稀硝酸 恰好完全反应时的热效应分别为 H1 H2 H3 则三者的大小关系为 H1 H3 H2 讨论 是不是任一反应的反应热均能直接测出 如何测出这个反应的反应热 C s 1 2O2 g CO g H1 CO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol C s O2 g CO2 g H3 393 5kJ mol 则 H1 H2 H3 H1 H3 H2 393 5kJ mol 283 0kJ mol 110 5kJ mol 应用了什么规律 盖斯定律 不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应热是相同的 化学反应的焓变 H 只与反应体系的始态和终态有关 而与反应
13、的途径无关 如何理解盖斯定律 H H1 H2之间有何关系 H H1 H2 B H 某次发射火箭 用N2H4 肼 在NO2中燃烧 生成N2 液态H2O 已知 N2 g 2O2 g 2NO2 g H1 67 2kJ molN2H4 g O2 g N2 g 2H2O l H2 534kJ mol假如都在相同状态下 请写出发射火箭反应的热化学方程式 2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O l H 1135 2kJ mol 例题 例题 已知 C s O2 g CO2 g H1 393 5kJ molCO g 1 2O2 g CO2 g H2 283 0kJ mol求 C s 1 2O2 g
14、CO g 的 H3 110 5kJ mol 已知 H2 g 1 2O2 g H2O g H1 241 8kJ molH2 g 1 2O2 g H2O l H2 285 8kJ molH2O l H2O g 则 H1 H2 H3的关系 H1 H2 H3 课堂练习 H3 44 0kJ mol 已知 金刚石 石墨的热化学方程式 C s 金刚石 O2 g CO2 g H 395 4kJ molC s 石墨 O2 g CO2 g H 393 5kJ mol则石墨转化为金刚石的反应热 H 两物质中较为稳定 1 9kJ mol 石墨 课堂练习 四 能源的充分利用 一 标准燃烧热 1 定义 在101kPa时
15、lmol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热 热值 定义 在101kPa时 lg物质完全燃烧的反应热 2 注意 燃烧的条件是在101kPa 可燃物以1mol作为标准 因此书写热化学方程式时 其它物质的化学计量数可用分数表示 物质燃烧都是放热反应 所以表达物质燃烧时的 H均为负值 燃烧要完全 如H2S的标准燃烧热是指生成SO2 而不是生成S的不完全燃烧 生成的产物是稳定的氧化物 C的标准燃烧热是指生成CO2 而不是CO H2的标准燃烧热是指生成H2O l 而不是H2O g 如 H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ mol 思考 燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同 答 燃烧
16、放出的热量与物质的多少有关 燃烧的物质越多 放出的热量就越多 而标准燃烧热规定是1mol的可燃物 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态 而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物 所以 不同量的同一物质完全燃烧 放出的热量可能不同 但标准燃烧热是一定的 概念辨析 1 下列各组物质的标准燃烧热相等的是 A 碳和一氧化碳B 1mol碳和2mol碳C 1mol乙炔和2mol碳D 淀粉和纤维素 B 285 8kJ mol 297kJ mol 1 S s O2 g SO2 g H 297kJ mol 1 有关标准燃烧热的计算 例 10g硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2 放出的热量能使500gH2O温度由18 升至62 4 则硫磺的标准燃烧热为 热化学方程式为 已知每克水温度每升高1 所需热量为4 18J 4 研究物质标准燃烧热的意义了解化学反应完成时产生热量的多少 以便更好地控制反应条件 充分利用能源 5 小结 标准燃烧热和中和热的区别与联系 1mol反应物完全燃烧时放出的热量 不同反应物 标准燃烧热不同 生成1mol水时放出的热量 强酸与强碱的中和热都约为57 3kJ mol 放热反应 H
