物质变化中的能量变化
【5.1.1】溶解平衡与结晶过程
◇复述溶解平衡的概念与溶解平衡的建立过程
◇归纳溶解平衡的特征
◇从溶解平衡角度解释物质结晶的过程
【知识点】
【例题】
1、在一杯饱和食盐水溶液中，加入形状不规则的较大食盐颗粒，一段时间后，关于食盐颗粒出现的现象下列说法正确的是（）
A.食盐颗粒变小了
B.食盐颗粒变大了
C.形状改变了
D.没有变化
【解析】由于溶解和结晶速率一样（因为溶液已经饱和），所以颗粒大小不变，而结晶析出的位置可能不同，所以形貌会改变。
【答案】C
2、下列关于溶解平衡的说法中，不正确的是( )
A.溶解平衡是一个动态平衡，在物质溶解的同时又有物质的结晶
B.溶解平衡的本质是溶质的溶解速率等于结晶速率
C.当达到溶解平衡时，溶液固体的质量不再变化，但固体的形状可以变化
D.达到溶解平衡时，此溶液不一定为饱和溶液
【解析】达到溶解平衡时，此溶液一定为饱和溶液。
【答案】D
3、.把氯化钠晶体溶于水充分搅拌后，溶液中仍然有晶体存在，下列说法正确的是（）
A.溶解过程停止
B.此溶解速率等于结晶速率
C.此溶质不再溶解
D.结晶过程停止
【解析】溶液中仍然有晶体存在，则溶解达到平衡，溶解和结晶速率相等，溶解过程还在进行，故A、C、D错。
【答案】B
【5.1.2】溶解过程中的热效应
◇说出氢氧化钠、氯化铵、氯化钠等常见物质溶解的热效应
◇描述物质溶解于水包含的扩散和水合过程以及这两个过程的能量变化
◇综合扩散和水合两个过程解释物质溶解的热效应
【知识点】
【例题】
1、物质在溶解时，溶液温度发生变化的原因是（）
A.吸收热量
B.放出热量
C.扩散过程中吸收的热量大于水合过程中放出的热量
D.扩散过程中吸收的热量和水合过程中放出的热量不相等
【解析】物质在溶解时，物质溶解于水，当扩散过程中所吸收的热量大于水合过程中所放出的热量时，溶液的温度就下降。
【答案】D
2、溶质分子(或离子)和水分子结合成水合分子(或水合离子)的过程是（）
A.物理过程，吸收热量
B.化学过程，吸收热量
C.物理过程，放出热量
D.化学过程，放出热量
【答案】D
3、浓硫酸溶解于水时( )
A.只有物理过程
B.只有化学过程
C.既有物理过程，又有化学过程
D.没有任何过程
【解析】物质溶解通常有两个过程，一个是溶质的分子或离子在水分子作用下向水中扩散，在这一过程中，溶质分子或离子耍克服分子或离子之间的引力，需要向外界吸收热量，是物理过程；另一个是溶质分子或离子和水分子结合成水合分子或水合离子的过程，这一过程放出热量，是化学过程。
【答案】C
【5.2.1】放热反应和吸热反应
◇列举化学反应过程中能量变化的重要形式
◇复述反应的热效应、放热反应、吸热反应的概念
◇列举常见的放热反应和吸热反应
◇解释反应的热效应与反应物、生成物能量相对高低之间的关系
【知识点】
1．反应的热效应：化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化。反应时所放出或吸收的热量，叫做反应的热效应。
2．放热反应：化学中把有热量放出的化学反应叫做放热反应。
3．吸热反应：把吸收热量的化学反应叫做吸热反应。
4．吸热反应与放热反应的区别：
(1)中学化学中，用“Q”表示热量的符号，热量的单位常用焦(J)。放出热量的反应，在反应式右边用“+Q”表示；吸收热量的反应，在反应式右边用“—Q”表示。
(2)放热反应发生后，只要不断补充反应物，反应能持续进行下去；而吸热反应只补充反应物，不维持反应条件，反应就会停下来。因此，当反应开始后，放热反应能自发地进行下去，而吸热反应不能自发地进行下去。
因此，吸热反应是热能转化为物质内部的能量而储存起来的过程，放热反应为物质内部的能量部分转化为热能而释放出来的过程。
5．常见的放热反应与吸热反应
(1)常见的放热反应：炭的燃烧，氢气和氧气的化合反应，中和反应。
(2)常见的吸热反应：碳酸钙的分解、红热的碳与二氧化碳反应生成一氧化碳。
【例题】
1、已知化学反应A2(g)+B2(g)→2AB(g)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是（）A．该反应是放热反应
B．加入催化剂，（b-a）的差值减小
C．每生成2mol AB分子吸收b kJ热量
D．若反应生成AB为液态，吸收的热量小于（a-b）kJ
【解析】A. 由图像可知，该反应中反应物的能量低于生成物的能量，所以反应是吸热反应，故A错误；B. 加入催化剂只改变反应速率，不会改变反应前后能量的变化，故B错误；C. 反应热△H=反应物能量总和－生成物能量总和，所以反应热△H = +（a-b）kJ·mol-1，则每生成2molAB吸收（a-b）kJ热量，故C错误；D. AB(g)→AB(l)要放出热量，所以AB为液态时，吸收的热量小于（a-b）kJ，故D正确。
【答案】D
2、C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g) +Q，反应过程中能量（E）的变化如下图所示，下列说法正确的是（）
A．减小压强时，Q的值增大
B．升高温度时，Q的值减小
C．该反应是吸热反应D．Q=E3 — E1
1
E
3
E
2
E
反应物
生成物
【解析】A. 减小压强时，反应物、生成物的总能量不变，则Q的值不变，故A错误；B.升高温度，反应物、生成物总能量都增大，但能量的差值，即反应热不变，故B错误；C.由图像可知，反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，故C正确；D.反应热在数值上等于生成物总能量的差值，Q=E2 — E1，故D错误。
【答案】C
3、某反应A(g)+ B(g)C(g)的能量变化如右图所示，由图像可知，加入X后（）A．反应速率增大
B．反应物转化率增大
C．生成物能量降低
D．反应的热效应降低
【解析】A.由图所示，加入X是加入了催化剂降低了反应的活化能，反应速率加快，故A 正确；B.加入催化剂不改变化学平衡，反应物转化率不变，故B错误；C.物质能量是物质本性，与反应条件无关，生成物能量不变，故C错误；D.催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应热效应不变，故D错误。
【答案】A
【5.2.2】热化学方程式
◇解释热化学方程式的意义
◇辨析热化学方程式与化学方程式的异同
◇书写指定条件下相应的热化学方程式
◇应用热化学方程式解决有关化学变化中能量变化的简单问题
【知识点】
二、热化学方程式
1．热化学方程式的定义：表示化学反应所放出或吸收热量的化学方程式，叫做热化学方程式。
2．热化学方程式的意义：热化学方程式不仅表明了一个反应中的反应物和生成物，还表明了一定量物质在反应中所放出或吸收的热量。
3．热化学方程式的特点
(1)热化学方程式中化学式前面的化学计量数只表示物质的量，所以可用整数，也可用分数，但必须配平。
(2)反应热的数值与物质的聚集状态有关，故书写热化学方程式时必须注明物质的状态。
(3)反应放出或吸收的热量，如果写在化学方程式右边，则放热用符号“+”，吸热用符号“一”，热量的数值与反应物的物质的量相对应。
(4)当反应逆向进行时，其反应热与正向反应的反应热数值相等，但符号相反。
(5)热化学方程式之间可进行加减。
(6)反应热的数据与反应条件有关。未指明反应条件的通常指的是25℃、1.01×105Pa时的数据。
4．热化学方程式与一般化学方程式的区剐
(1)热化学方程式中要注明“+”或“一”号及热量的数值和单位。
(2)热化学方程式要注明各物质的聚集状态。
(3)热化学方程式中化学式前面的系数代表该物质的物质的量，反应热的大小要与系数相对应。
5．正确书写热化学方程式的方法
(1)根据已知条件先正确写出相应的化学方程式。
(2)注明各物质的聚集状态。
(3)根据方程式中反应物的系数及相关条件，计算出相应的反应热，在方程式的后面要注明“+”或“一”号
及热量的数值和单位。
(4)反应热的大小要与系数相对应。
例如：燃烧1 g CH4生成液态水和CO2，放出55.6 kJ热量的热化学方程式为：
CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(1)
1 mol CH4燃烧放出的热量：55.6kJ／g×16 g=889.6 kJ
则热化学方程式为：CH4(g)+2O2(g) →CO2 (g)+2H2O (1)+889.6 kJ
6．热化学方程式的计算
计算的理论依据：热化学方程式中的系数表示反应中该物质的物质的量。
【例题】
1、室温下，2H2(g)+ O2(g) →2H2O(1)+ 566kJ。下列说法错误的是（）
A．H2→H+H的过程需要吸收热量
B．若生成2mol水蒸气，则放出的能量大于566 kJ
C．2g氢气完全燃烧生成液态水所释放的能量为283kJ
D．2mol氢气与1mol氧气的能量之和大于2mol液态水的能量
【解析】A.化学键的断裂要吸收能量，故A正确。对于放热反应，当反应物相同时，生成物的能量越高，则反应放热越少，故当2mol氢气燃烧生成2mol水蒸汽时，放出的热量小于566KJ，故B错误；C. 根据热化学方程式可知，2mol氢气燃烧生成2mol液态水时放热566KJ，而2g氢气的物质的量为1mol，故燃烧生成液态水时放热283KJ，故C正确；D. 放热反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，故2mol氢气和1mol氧气的能量高于2mol 液态水的能量，故D正确。
【答案】B
2、已知：2SO 2(g)+ O2(g) 2SO3(g) + 196.64KJ，则下列判断正确的是（）
A．2SO 2(g) +O2(g)2SO3(l) +Q，Q>196.64kJ
B．2mol SO2气体和过量的O2充分反应放出196.64kJ热量
C．1L SO2(g)完全反应生成1L SO3(g)，放出98.32 KJ热量
D．使用催化剂，可以减少反应放出的热量
【解析】A. 气态变成液态要放出热量,所以2SO2(g)+O2(g)═2SO3(l)+Q，Q>196.64kJ，故A 正确；B. 热化学方程式是2mol的二氧化硫完全转化,而2mol SO2气体和过量的O2充分反应不可能完全反应，所以热量放出小于196.64kJ，故B错误；C. 状况不知无法由体积求物质的量，故C错误；D. 使用催化剂平衡不移动，不影响热效应，所以放出的热量不变，故D 错误.
【答案】A
3、根据碘与氢气反应的热化学方程式判断正确的是（）
①I 2(g) + H2(g)2HI(g) + Q1
②I 2(s) + H2(g)2HI(g) - Q2
A．1mol I2(g)与1mol H2(g)充分反应放热Q1 kJ
B．1mol气态碘与1mol固态碘所含的能量相差(Q1 + Q2)kJ
C．反应①的生成物总能量比反应②的生成物总能量高
D．稳定性：I2(g)＞I2(s)
【解析】A. 因为是可逆反应,所以不能进行完全,反应吸热小于Q1kJ，故A错误；B. 根据盖斯定律,用题干中热化学方程式②?①得到I2(S)?I2(g)?(Q1+Q2)，故B正确；C. 两个反应中的产物均为HI，能量相同，稳定性相同，故C错误；D. 气体I2比固体I2能量高，能量越高越活泼，故D正确。
【答案】B
【5.2.3】燃料的充分利用
◇说出燃料充分利用的意义
◇列举燃料充分燃烧以及热能充分利用的途径和方法
【知识点】
1．燃料充分利用的意义：
世界各国所需的燃料几乎全部来自化石燃料，而在自然界经历几百万年才形成的化石燃料，极有可能在几百年内全部被耗尽。故充分利用燃料，节约能源具有非常重要的意义。
另外，大量使用化石燃料：(1)能引起温室效应；(2)煤燃烧排放二氧化硫，导致酸雨；
(3)煤燃烧会产生大量的烟尘；(4)会造成化石燃料蕴藏量的枯竭。所以，如何节约能源，提高能源的利用率和减少污染是世界各国能源研究的主要目标之一。
2．燃烧充分利用的方法：(1)燃料充分燃烧。(2)热能充分利用。
3．使燃料充分燃烧的方法：
(1)鼓入适量的空气。
空气不足，燃料燃烧得不充分，放出的热量少，且还会造成空气污染。空气太多，冷空气会带走一部分热量，造成热量损失。
(2)将燃料与空气充分接触。
增加接触面积有利于燃料充分燃烧。大块的固体燃料和液体燃料与空气接触面有限，燃烧不充分。将固体燃料粉碎，把液体燃料雾化，均可增加与空气的接触面，提高燃料的利用率。
(3)进行燃料加工。
煤直接燃烧不仅燃烧不充分，热值不高，且会产生大量的粉尘和二氧化硫，造成环境污染。将煤液化或汽化，可提高煤的利用率，并能改善生活环境。
4．使热能充分利用的方法：
(1)利用余热。如在灶具上增加一个利用余热加热水的装置。
(2)防止热量损失。如在燃料燃烧时加一个挡风罩。
(3)进行热交换。工厂里常用热交换器将化学反应放出的热量加热反应物或加热生活用水等。
5．新能源的开发措施主要有两个方面：
(1)调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比例，节约煤气资源；
(2)加快开发水电、热电和新能源。其中最有希望的是太阳能、燃料电池、风能和氢能。【例题】
1、我国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多。采用沸腾炉好处在于 ( ) A ．增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源 B ．减少炉中杂质气体(如SO 2等)的形成 C ．提高煤炭的热效率并减少CO 的排放
D ．使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率
【解析】由于大块的固体燃料与空气的接触面有限，燃烧往往不够充分，采用沸腾炉是将固体燃料粉碎，以增大燃料与空气的接触面，提高燃烧效率，同时又能防止煤炭不充分燃烧产生的CO 污染大气。煤中所舍的硫在燃烧时会生成SO 2，沸腾炉并不能减少SO 2的排放。目前一般采用在煤中混入适量的CaO ，可减少SO 2的排放。 【答案】CD
2、有一套以天然气(主要含CH 4)为燃料的灶具，若改用石油气(假设主要含C 3H 8)为燃料，使用时，应采取的措施是____________________________，其原因是____________________________。
【解析】天然气和石油气完全燃烧的化学方程式分别为：CH 4+2O 2→CO 2+2H 2O ，C 3H 8+5O 2→3CO 2+4H 2O 。等体积的石油气与天然气相比，石油气的耗氧量较大，因此，使用石油气的燃气灶具空气的进量应相对较大。
【答案】灶具的空气的进量要适当增大；等体积的石油气与天然气，石油气的耗氧量较大。
3、天然气(CH 4)、液化石油气(C 3H 8)燃烧的化学方程式为CH 4+2O 2???
→点燃
CO 2 +2H 2O ，C 3H 8+5O 2???
→点燃
CO 2+4H 2O ，现有一套以天然气为燃料的灶具，欲改为燃烧液化石油气，应采取的正确措施是( )
(A)减小空气进入量，增大石油气进入量 (B)增大空气进入量，减小石油气进入量 (c)增大空气进入量，也增大石油气进入量 (D)增大空气进人量，或减小石油气进入量
【解析】该题实际考察的是燃料充分燃烧问题，从题给化学方程式可知液化石油气充分燃烧时需要的氧气量比天然气多，故正确措施应为D 选项。A 选项显然错误。B 选项会使空气大大过量，造成热量损失，也不正确。C 选项两者同时增大，也会使液化石油气燃烧不充分，不符题意。 【答案】D