化学能与热能基础知识梳理

化学反应与能量

基础知识梳理

一、反应热 焓变 1．含义：在 恒压 条件下化学反应的热效应，其符号为 ΔH ，单位是 kJ•mol-1 测量仪器是 量热计 。 2．产生原因：

3．吸热反应和放热反应 一个确定的化学反应是吸热反应还是放热反应，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 （1）吸热反应：反应物总能量 < 生成物总能量。该过程中 热 能转化为 化学 能。 （2）放热反应：反应物总能量 > 生成物总能量。该过程中 化学能转化为 热 能。 判断依据 放热反应 吸热反应 ΔH的符号 ΔH<0（“-”号） ΔH>0（“+”号） 与物质能量的关系 E反应物>E生成物 E反应物

ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量

与化学键 的关系

生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量 生成物分子成键时释放出的总能量小于

反应物分子断裂时吸收的总能量 ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和

反应过程 图示

常见 反应

①燃烧反应 ②中和反应 ③金属与水（或酸）的反应 ①大多数的分解反应

②盐的水解 ③NH4Cl与Ba(OH)2•8H2O的反应 ④大多数的化合反应 ⑤铝热反应 ④C和CO2、C和H2O（g）的反应，C、H2、CO与CuO等 【思考】 1、浓硫酸的稀释、NaOH固体溶解于水放热，NH4NO3(固体)溶于水吸热，这些是否属于放热反应或吸热反应？ 2、判断某个反应是放热反应还是吸热反应，与反应条件有关吗？反应热的多少与反应途径有关吗？ 3、物质所具有的能量和物质的键能之间有怎样的关系？ 【特别提醒】 ①不论放热反应还是吸热反应，均指 化学 反应，如浓硫酸的稀释、NaOH固体的溶解， 三态的变化（如水的汽化、碘的升华）等都 不是 放热反应或吸热反应。 ②判断某个反应是放热反应还是吸热反应，与反应条件（是否需要加热） 无关 ，反应热的多少与反应途径无关，只与反应物和生成物相应状态的总能量大小有关。 ③一般情况下，物质越稳定，具有的能量就越 低 ，键能就 大 。利用放热反应和吸热反应可以比较反应物和生成物的相对稳定性，能量越低越稳定。 ④一个反应若正反应为放热反应，则逆反应为 吸热 反应，如H2在O2中燃烧为放热反应， 则水的分解即为 吸热 反应 4．常见物质含共价键的物质的量 1 mol晶体硅中含2 mol Si—Si键，1 mol金刚石含2 molC—C键，1 mol石墨含 molC—C键，

1 mol SiO2中含4 mol Si—O键。 二 热化学方程式 【知识梳理】 1、定义：表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。 2、意义：表明了化学反应中的物质变化和完全反应时的能量变化。 如：2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（l）ΔH= kJ/mol 表示在25℃、101Kpa下，2molH2（g）和1molO2（g）完全反应生成2molH2O（l）时释放 kJ的热量。 3、书写要求： （1）注明∆H的 “+”、“-”和单位，注意“+”不能省略 （2）注明各物质的 聚集状态，如s、l、g、aq，如H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ∆H 因为同种物质状态不同，具有的能量也不同，以物质A为例： A(g)>A(l)>A(s) （3）注明反应的温度和压强。若不注明，即指该反应的∆H在 常温常压 下测定 （4）热化学方程式中的化学计量系数只表示 物质的量 ，不表示 分子数 因此化学计量系数既可以是 整数 ，也可以是 分数 。且∆H的大小与方程式中的化学计量系数成 正 比，如果化学计量系数加倍时，则∆H也要加倍。当反应逆向进行时，逆反应的∆H与正反应的∆H 绝对值 相等， 符号 相反。 如 2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（l） ∆H1 则 ∆H1、∆H2、∆H3三者之间的关系为：

∆H1 = 2∆H2 = -∆H3 H2（g）+1/2 O2（g）= H2O（l） ∆H2 2H2O（l）= 2H2（g）+ O2（g） ∆H3

（5）一般不需注明反应条件（如加热、点燃等）。

（6）中间用“=”不用“→”，常见的可逆反应仍用“”，但要注意理解其含义。 【要点深化】 1、 判断热化学方程式正误的“四看”法 （1）“一看”各物质的聚集状态是否正确； （2）“二看” ∆H的“+”、“-”是否正确； （3）“三看”反应热的单位是否为kJ/mol （4）“四看”反应热数值与化学计量数是否对应。 2、根据两个热化学方程式比较反应热大小时要注意： （1）物质的聚集状态及其化学计量数； （2）反应热所带的“+”、“-”号均具有化学意义，参与大小比较。 三 燃烧热和中和热 1．燃烧热 (1)概念：在101 kPa时，1 mol纯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－1表示。 燃烧热的限定词有恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。 (2)表示的意义：例如C的燃烧热为 kJ·mol－1，表示在101 kPa时，1 mol C完全燃烧放出 kJ的热量。 (3)书写热化学方程式：燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如： C8H18(l)＋252O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l) ΔH＝－5 518 kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热为5 518 kJ·mol－1。 (4)燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n(可燃物)×ΔH式中：Q

放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的燃烧热。 2．中和热 (1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol液态H2O时的反应热叫中和热。 (2)注意几个限定词：①稀溶液；②产物是1 mol液态H2O；③用离子方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)ΔH＝－ kJ·mol－1。 (3)中和热的测定 ①测定原理：ΔH＝m酸＋m碱·c·t终－t始n c＝ J·g－1·℃－1＝×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。

②装置如图(在横线上填出仪器的名称) 四 有关反应热的比较、计算 1．ΔH的比较：比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。 2．反应热的有关计算 (1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物的物质的量成正比。 (2)根据盖斯定律求算：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意： ①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。 ②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。 ③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。 ④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。 (3)根据物质燃烧放热的数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|

反应热与焓变的区别： 当系统发生了化学反应之后，使反应产物的温度回到反应前始态的温度，系统放出或吸收的热量就称为该反应的热效应，简称反应热，用Q表示，Q与过程有关，不是状态函数，即使始末状态相同，只要过程不同（如等压过程和等容过程），Q值就不同。 我们研究的反应热通常有两种：等容反应热和等压反应热。等容过程反应的热效应(Qv)等于反应的内能变化(ΔU)；等压过程反应的热效应(Qp)等于反应的焓变(ΔH)。通常反应是在等压条件下进行的，所以我们经常提及的反应热如无特别注明都是指等压下的热效应Qp。 焓是热力学中表示物质系统能量的一个状态函数，用符号H表示，H=U+pV。焓的变化是系统在等压可逆过程中所吸收的热量的度量。焓是状态函数，它的值只与状态有关而与过程无关，例如系统由状态1（H1）➝状态2（H2），不管经过什么样的过程由1➝2，只要始末状态相同，焓变ΔH=H2-H1就是不变的。这与Q不同，过程变化，Q值就发生变化。只有过程是等压过程时，Q值与焓变相等，此时二者可以互求，其它过程二者均不相同，当然计算公式也就不同啦。 近五年新课标卷 3、－ 污染小、腐蚀性小等 4、大于

5、2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=mol； 6、×103 kJ 7、（1）2858 （2）CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l） △H=· mol-1；

2014年其它省市高考试题 9、(1)AX3(l)＋X2(g)===AX5(s) ΔH＝－ kJ/mol 10、(1)b (2)氩 Na＋(或钠离子) (3)MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本 AlCl3是共价化合物，熔融态难导电 (4)

SiCl4(g)＋2H2(g)=====1100 ℃Si(s)＋4HCl(g) ΔH＝＋ kJ·mol－1 (5)b

(6)4KClO3=====400 ℃KCl＋3KClO4 11、(1)三 Ⅰ A 2 1s22s22p63s23p2 (2) < > < < (3)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－ kJ·mol－1(合理答案均可) (4)2ClO－2＋C2e－l2===2ClO2＋2Cl－(合理答案均可)

12、(1) (2)b、c (3)①1NaCl＋3H2O===1NaClO3＋3H2↑ ②复分解反应 室温下，氯酸钾在水中的溶解度明显小于其他晶体 (4)①ClO－4 ②3ClO－(aq)===ClO－3(aq)＋2Cl－(aq) ΔH＝－117 kJ·mol－1 13．(1)A、C (2)消耗溶液中的酸，促进Al3＋和Fe3＋水解生成氢氧化物沉淀 (3)MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ/mol (4)Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋ (5)MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－

(6)1500c－87ab2500 14．(1)4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3 (2)a.放热反应， lg K随T增大而减小；吸热反应， lg K随T增大而增大 b．焓变越大，lgK随T的变化程度越大 (3)99%