化学反应中的能量变化

化学反应中的能量变化
高考分析：反应热在教材中的篇幅较少，高考内容主要包括：
1．书写热化学方程式或判断热化学方程式的正误；
2．有关反应热的计算；
3．比较反应热的大小
最近又出现反应热与能源结合起来进行考查。由于能源问题已成为社会热点，有关能源的试题也将成为
今后命题的重点：预计考查反应热的内容将不断拓宽，难度有所提高，题型也会有新的变化。由于反应热
与物理学中的“热”、生物学生态系统中的“能量传递”又有密切联系，有关能量的学科间的综合将会成为
“3+X”理科综合命题的热点。
知识框架
1、化学反应的能量

2、反应热的知识结构：

知识点拨
一、概念
1．化学反应及其能量变化
任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。在新物质产生的
同时总是伴随着能量的变化。
2．放热反应和吸热反应
(1)放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量。
(2)吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。
3．化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式：
由能量守恒可得：
反应物的总能量：生成物的总能量+热量(放热反应)
反应物的总能量：生成物的总能量-热量(吸热反应)

4．燃料充分燃烧的两个条件
(1)要有足够的空气
(2)燃料与空气要有足够大的接触面。
 热化学方程式与普通化学方程式的区别有三点不同
1．热化学方程式必须标有热量变化。
2．热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应物和
生成物的聚集状态有关。
3．热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量，因此，有时可用分数表示，但要注意
反应热也发生相应变化。
 书写热化学方程式时明确以下问题：
(1)反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，不注明的指101kPa和25℃时
的数据。

能
量
变
化

化
学
能
转化为热能

放热反应
吸热反应
类型 反应物的总能量大于生成物的总能反应物的总能量小于生成物的总能遵循能

量守恒

能量利用
燃料充分燃烧 新能源的开发 减少污染

化学反应中的能量的变化
反应热
含义
与键能的关
表示方法

种类

单位：kJ/mol

符号：△H
燃烧热
中和热

热化学方程
意义
书写方法

有关计算

能
量

反应过程 反应过程
反应物 生成物 能量 △H<0 △H>0 反应物 生成物
(2)物质的聚集状态不同，反应吸收和放出的热量不同，因此要注明反应物和生成物的聚集状态。
(3)热化学方程式中的热量数据，是与各化学计量数为物质的量时相对应的，不是几个分子反应的热效
应。因此式中化学计量数可以是整数，也可以是分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”
时其它物质才出现的。
(4)无论热化学方程式中化学计量数为多少，△H的单位总是KJ/mol，但△H的数值与反应式中的系数
有关。
二、燃烧热、中和热
1.燃烧热
(1)概念：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
燃烧热的单位一般用kJ／mol表示。
注意：完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：C→C02，H→H20，S→S02等。
(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ／mol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ
的热量。
2.中和热
(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 molH20，这时的反应热叫中和热。
(2)中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O (1)； △H=-57.3kJ／mol。
3.使用化石燃料的利弊及新能源的开发
(1)重要的化石燃料：煤、石油、天然气
(2)煤作燃料的利弊问题
①煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。
②煤直接燃烧时产生S02等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。
③煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。
④可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的
污染，提高煤燃烧的热利用率。
(3)新能源的开发
①调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水
电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。
②最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可
以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。
 理解中和热时注意：
①稀溶液是指溶于大量水的离子。②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴
随的热效应。③中和反应的实质是H+和OH-化合生成 H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也
不在中和热内。
三、中和热测定实验：
在50 mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液在下图装置中进行中和反应。通过测定反应过
程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题。
（1）大小烧杯间填满碎纸条的作用是什么？
（2）大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热的数值有何影响?
（3）改用60 mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，
所放热量是否相等?所求中和热数值是否相等？简述理由。
（4）用相同浓度和体积的氨水代替氢氧化钠溶液进行上述实验，为什么测得中和热的
数值偏低？
四、例题解析
例1 (全国)在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2>Ql的是 ( )
A、2H2(g)+02(g) =2H20(g)； △H=-Q1
2H2(g)+02(g)=2H20(1)； △H=-Q2
B、S(g)+O2(g)=S02(g)； △H=-Q1
S(s)+02(s)=S02(g)； △H=-Q2

C、C(s)+ 12O2 (g)=CO(g)； △H=-Q1

C(s)+02(g)=C02(S)； △H=-Q2
D、H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)； △H=-Q1
12H2(g)+ 12Cl2(g)= HCl(g)； △H=-Q2

[解析] 首先分析同一物质不同聚集状态转化时的能量变化，其次分析不同聚集状态在反应物中和在
生成物中对反应热的影响，最后得出比较结论。A中因H20 (g)→H20(”放热，故Q2>Ql；B中S(S)→S(g)吸
热，而且S在燃烧时必须由固态变为气态才能燃料，故Q2< Q1；C中是1molC不完全燃烧时放出的热量，而
CO气体还需要可以继续燃烧放出热量，因而Q2>Q1；D中在聚集状态完全相同的条件下，可燃物H2的量与燃
烧热的值成正比，因此Q2=1/2Q1 [答案] AC
例2 由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式:____________。
若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反应H2(g)+1202(g)= H20(1)的△H=___________JK／mol。氢气

的燃烧热为__________J／mol。
[解析] 根据热化学方程式的书写规则可得 ①H2(g)+1202(g)= H20(g)；△H=-241.8kJ／mol

1g水蒸气转化成液态放热2.444kJ，由此可计算1mol (18g)水蒸气转化成液态水放热18g×2.444kJ
／g=44.0kJ，此过程可表示为： ②H20(g)=H20(1)；△H=-44.0kJ／mol

由①+②，得热化学方程式：(盖斯定律)H2(g)+1202(g)= H20(1)；△H=-285.8kJ／mo1

答案： H2(g)+1202(g)= H20(g)；△H=-241.8kJ／mol ；285.8