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1、第1节化学反应的热效应,考点一焓变热化学方程式【核心自主排查】1.焓变、反应热:(1)反应热:化学反应过程中吸收或放出的能量。(2)焓变:在恒压条件下进行的反应的热效应,符号:_,单位:_或_。,kJ/mol,kJmol-1,H,(3)产生原因。,吸热,放热,2.常见的吸热反应和放热反应:,3.热化学方程式:(1)概念:表示参加反应物质的量和_的关系的化学方程式。(2)意义:不仅表明化学反应中物质的变化,也表明了化学反应中的_变化。如2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),反应热,能量,H=-571.6 kJmol-1,表示在25、101 kPa条件下,2 mol H2(g)和1 mol O
2、2(g)完全反应生成_时放出_的能量。,2 mol液,态水,571.6 kJ,(3)书写“五步骤”,(4)热化学方程式的书写“五注意”,(5)热化学方程式中的反应热是表示反应物_反应时的热量变化。,完全,【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”)(1)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)和4SO2(g)+2O2(g)4SO3(g)的H相等。()提示:。H的数值与各物质前面的化学计量数成正比,故H不等。,(2)500、30 MPa下,将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出19.3 kJ的热量,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3
3、(g)H=-38.6 kJmol-1。()提示:。该反应为可逆反应,应用“”并且注明500、30 MPa下,且H-38.6 kJmol-1。,(3)碳在空气燃烧生成CO2,该反应中化学能全部转化为热能。()提示:。燃烧过程中化学能除了转化为热能还转化为光能等其他能量。,(4)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-QkJmol-1(Q0),则将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后放出QkJ的热量。()提示:。该反应是可逆反应,将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后,不能完全反应生成2 mol SO3(g),放
4、出的热量小于QkJ。,(5)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H相同。()提示:。H与反应条件无关。,【方法点拨】1.H的计算公式:以如图为例分析:,E1反应物活化能(反应物分子变成活化分子所需的能量)E2生成物活化能(生成物分子变成活化分子所需的能量)从能量相对大小的角度:H=Q生Q反从活化能角度:H=E1正反应活化能-E2逆反应活化能从总键能的角度:H=E反应物E生成物,2.物质具有的能量与稳定性和键能的关系:(1)物质所含能量越低,物质越稳定,键能越大,断裂其化学键所需能量越高,而形成其化学键所释放的能量也越多,反之亦然。(2)A=BHA。,3.
5、常见物质中化学键数目:,4.H的比较:比较H的大小时需考虑正负号。对放热反应,放热越多,H越小;对吸热反应,吸热越多,H越大。,【高考模拟预测】1.(2015乙卷节选)已知反应2HI(g)=H2(g)+I2(g)的H=+11 kJmol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。,【解析】根据焓变等于反应物总键能减去生成物总键能可知:2EHI-EHH-EII=+11 kJmol-1,得EHI=299 kJmol-1。答案:299,2.(2017东营模拟)在化学
6、反应中,只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应,这些分子被称为活化分子。使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其单位通常用kJmol-1表示。请认真观察下图,然后回答问题。,(1)图中所示反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)某硝酸厂处理尾气中NO的方法:催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知:,则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是_。(3)下列反应中,属于放热反应的是_,属于吸热反应的是_。物质燃烧炸药爆炸,酸碱中和反应二氧化碳通过炽热的碳Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应铁粉与稀盐酸反应【解析】(1)依据图象分析
7、反应物的总能量大于生成物的总能量,反应放热。,(2)N2和水蒸气反应生成NO和H2的过程可看作是N2先分解成氮原子,H2O先分解成氢原子和氧原子,然后氮原子、氢原子、氧原子再重新组合生成NO和H2,反应方程式:N2(g)+2H2O(g)=2NO(g)+2H2(g),故反应的H=945 kJmol-1+(4463 kJmol-1)-(2630 kJmol-1+2436 kJmol-1)=+665 kJmol-1。,(3)常见的放热反应有所有可燃物的燃烧,金属与酸反应,金属与水反应,所有中和反应,绝大多数化合反应和铝热反应;常见的吸热反应有:绝大多数分解反应,个别的化合反应(如C和CO2),某些复
8、分解反应(如铵盐和强碱),所以放热反应有;吸热反应有。,答案:(1)放热(2)N2(g)+2H2O(g)=2NO(g)+2H2(g)H=+665 kJmol-1(3),【加固训练】1.已知CO还原SO2生成S(g)和CO2过程中,每转移1 mol电子需吸收2.0 kJ的热量,则该反应的热化学方程式为_。,【解析】根据得失电子守恒可知,每生成1 mol S时转移4 mol电子,吸收8.0 kJ热量,故反应的热化学方程式为2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g)H=+8.0 kJmol-1。答案:2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g)H=+8.0 kJmol-1,2.已知
9、化学反应A2(g)+B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是()A.每生成2分子AB吸收bkJ热量B.反应热H=+(a-b)kJmol-1C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D.断裂1 mol AA键和1 mol BB键,放出akJ能量,【解析】选B。该反应的反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,每生成2 mol AB吸收(a-b)kJ热量,A、C错误;反应热H=+(a-b)kJmol-1,B正确;化学反应过程中,化学键断裂为吸热过程,D错误。,考点二燃烧热和中和热能源【核心自主排查】1.燃烧热:,kJmol-1,C(s)+O2(g)=,CO2(g)H=-39
10、3.5kJmol-1,1mol,2.中和反应反应热(简称中和热):(1)概念及表示方法。,kJmol-1,H+(aq),+OH-(aq)=H2O(l)H=,-57.3kJmol-1,(2)注意事项。中和热的热化学方程式表示强酸和强碱稀溶液反应生成可溶性盐和1 mol H2O(l)时,均放出57.3 kJ的热量。,若是弱酸或弱碱,生成1 mol H2O(l)时所放出的热量_57.3 kJ,原因是_。若是浓硫酸与强碱反应,生成1 mol H2O(l)时所放出的热量_57.3 kJ,原因是_。,小于,弱酸或弱碱电离成离子时要吸,收热量,大于,浓硫酸稀释放热,若是稀硫酸和Ba(OH)2反应,生成1 m
11、ol H2O(l)时所放出的热量_57.3 kJ,原因是Ba2+和 结合成BaSO4沉淀会_。,大于,放热,3.中和热的测定:(1)装置。(请在横线上填写仪器名称),环形玻璃搅拌棒,(2)计算公式:H=kJmol-1t1起始温度,t2混合溶液的最高温度。(3)注意事项。泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是_。为保证酸完全中和,采取的措施是_。,保温,隔热,减少实验过程中的热量损失,碱稍过量,4.能源:,煤,石油,天然气,不可,【思维诊断】(正确的打“”,错误的打“”)(1)甲烷的标准燃烧热H=-890.3 kJmol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g)=CO2(
12、g)+2H2O(g)H=-890.3 kJmol-1。()提示:。标准燃烧热指1 mol物质完全燃烧,生成稳定氧化物时的反应热,故H2O应为液态。,(2)已知:NaOH(aq)+H2SO4(浓)=Na2SO4(aq)+H2O(l)H1;NaOH(aq)+CH3COOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l)H2,则H1H2。()提示:。浓硫酸稀释放出大量热,而CH3COOH为弱酸,电离时需吸收热量,故H1H2。,(3)化石燃料在空气中燃烧过程中化学能全部转化为热能。()提示:。化石燃料燃烧,发光放热,因而有一部分化学能转化为光能。,【方法点拨】1.判断燃烧热、中和热的要点:,2.中和热
13、测定实验中的误差分析:(1)用温度计测量酸的起始温度后,未用水冲洗干净直接测量碱的起始温度,此时因酸和碱发生反应导致起始温度偏高,而使温度差偏低,Q偏低,H偏大。(2)酸和碱混合过程中,未一次性倒入烧杯(操作慢)或部分洒出,均会使部分能量消失,Q偏低,H偏大。,(3)酸和碱混合之后,记录的温度不是最高温度,Q偏低,H偏大。(4)数据处理过程中,若有误差较大的数值,应舍去再求平均值;若未舍去,则产生较大误差。,【高考模拟预测】1.(2016海南高考)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:C57H104O6(s)+80O2(g)=57CO2(g)+52H2O(l),已知燃烧1
14、 kg该化合物释放出热量3.8104kJ,油酸甘油酯的燃烧热H为()A.3.8104kJmol-1 B.-3.8104kJmol-1C.3.4104kJmol-1 D.-3.4104kJmol-1【解析】选D。燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8 104kJ,则燃烧1 mol油酸甘油酯(质量是884 g)放出的热量是=3.4104kJ,所以油酸甘油酯的燃烧热H=-3.4104kJmol-1,D正确。,2.(2017荆州模拟)下列说法正确的是()A.氢气的燃烧热为285.5 kJmol-1,则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H=285.5 kJmol-1,B.已知H+
15、(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=-57.3 kJmol-1,则稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液反应的反应热H=2(-57.3)kJmol-1C.在CO2中,Mg燃烧生成MgO和C,该反应中化学能全部转化为热能,D.已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6和76,AX5的熔点为167。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5,放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为AX3(l)+X2(g)=AX5(s)H=-123.8 kJmol-1,【解析】选D。H2的燃烧热指1 mol H2完全燃烧生成液态水放出的热量,所以电解水的H=571 kJmol-1,A项错误;稀硫酸和稀Ba(O
16、H)2溶液反应除酸碱中和外还有Ba2+与 的反应,同样有热效应,B项错误;燃烧反应中还有化学能转化为光能等,C项错误;由题给信息可知,室温时AX3为液态,AX5为固态,D项正确。,【加固训练】1.已知C(石墨)、H2和CO的燃烧热分别为393.5 kJmol-1、285.8 kJmol-1和282.8 kJmol-1。现有H2和CO组成的混合气体56.0 L(标准状况),经充分燃烧后,放出的总热量为710.0 kJ,并生成液态水。下列热化学方程式或叙述中正确的是(),A.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H=+282.8 kJmol-1B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H=-5
17、71.6 kJmol-1C.C(石墨,s)+O2(g)=CO(g)H=-110.7 kJmol-1D.燃烧前的混合气体中H2体积分数为60%,【解析】选C。根据C(石墨)、H2和CO的燃烧热来判断A项中的H=-565.6 kJmol-1;B项生成的水应为H2O(l);C项根据C(石墨)、CO的燃烧热分别为393.5 kJmol-1、282.8 kJmol-1写出对应的热化学方程式为C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g)H=-393.5 kJmol-1,CO(g)+O2(g)=CO2(g)H=-282.8 kJmol-1将-得:C(石墨,s)+O2(g)=CO(g)H=-110.7 kJmol
18、-1,C正确;设混合气体中H2体积分数为x,则混合气体中CO体积分数为1-x,根据题意得:285.8 kJmol-1+282.8 kJmol-1=710.0 kJmol-1解得:x=40%,D错误。,2.随着现代工业的发展,能源问题已越来越引起人们的重视。科学家预言,未来最理想的燃料是绿色植物,即将植物的秸秆(主要成分是纤维素)用适当的催化剂作用水解成葡萄糖,再将葡萄糖转化为乙醇,用作燃料。请回答下列问题:(1)已知:CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H=-1 367 kJmol-1,CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)H=-890 kJm
19、ol-1。若某种植物的秸秆含纤维素为50%,由植物秸秆经过一系列转化得乙醇,已知原料的总利用率为80%,则用1 000 g秸秆为原料制得的乙醇燃料,完全燃烧所产生的热量与_L甲烷燃烧所产生的热量相当(在标准状况下)。,(2)科学家用新型高能燃料气体乙硼烷(B2H6)作火箭发射用的燃料,已知0.3 mol气态乙硼烷在O2中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5 kJ的热量,则表示乙硼烷燃烧热的热化学方程式为_。【解析】(1)1 000 g秸秆中所含纤维素的质量是1 000 g50%=500 g,根据(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6;,C6H12O62CH3CH2OH+2C
20、O2CH3CH2OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H=-1 367 kJmol-1,得关系式为(C6H10O5)n2nCH3CH2OH(2n1 367)kJ162ng放出的热量(2n1 367)kJ500 g80%放出的热量Q求得:Q6 750.6 kJ,CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)H=-890 kJmol-122.4 L放出的热量890 kJV(CH4)放出的热量6 750.6 kJ求得:V(CH4)170 L,(2)1 mol乙硼烷完全燃烧生成固态三氧化二硼和液态水,放出的热量为649.5 kJ0.3=2 165 kJ,则表示乙硼烷燃烧热的
21、热化学方程式为B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)H=-2 165 kJmol-1,答案:(1)170(2)B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)H=-2 165 kJmol-1,考点三盖斯定律及其应用【核心自主排查】1.盖斯定律及应用:(1)内容:对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。即:化学反应的反应热只与反应体系的_有关,而与反应的途径无关。(2)意义:间接计算某些反应的反应热。,始态和终态,(3)应用。,aH2,-H2,H1+H2,2.应用盖斯定律的注意事项:(1)当热化学方程式乘、除以某一个数时,H也应相应地乘
22、、除以某一个数;方程式进行加减运算时,H也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号。,(2)将一个热化学方程式颠倒书写时,H的符号也随之改变,但数值不变。(3)同一物质的三态变化(固、液、气),状态由固液气变化时,会吸热;反之会放热。,【高考命题探究】【高考母题示例】(2015重庆高考改编)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)H=xkJmol-1;已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)H1=akJmol-1,S(s)+2K(s)=K2S(s)H2=bkJmol-12K(s)+N2(g)+3O2
23、(g)=2KNO3(s)H3=ckJmol-1则x为(),A.3a+b-cB.c-3a-bC.a+b-cD.c-a-b【解析】选A。根据盖斯定律,可得H=3H1+H2-H3,即x=3a+b-c。,【高考母题变式】(1)写出S(s)与KNO3(s)反应的热化学方程式:_提示:S(s)+2KNO3(s)=K2S(s)+N2(g)+3O2(g)H=(b-c)kJmol-1。将-即得所求的热化学方程式。,(2)写出KNO3(s)与C(s)反应的热化学方程式:_提示:2KNO3(s)+3C(s)=2K(s)+N2(g)+3CO2(g)H3=(3a-c)kJmol-1。将3-即得所求的热化学方程式。,【探
24、究归纳总结】“五步”解决有关盖斯定律的计算问题,【模拟母题示例】(2017厦门模拟)SiO2广泛存在于自然界中,其在工业生产中有着广泛的用途。(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下:,2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=6CaO(s)+P4(s)+10CO(g)H1=3 359.26 kJmol-1CaO(s)+SiO2(s)=CaSiO3(s)H2=-89.61 kJmol-12Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)=6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g)H3则H3=_kJmol-1。,(2)工业上
25、用石英砂和焦炭可制得粗硅。已知:,请将以下反应的热化学方程式补充完整:SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)H=_。【解析】(1)根据反应2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=6CaO(s)+P4(s)+10CO(g)H1=3 359.26 kJmol-1,CaO(s)+SiO2(s)=CaSiO3(s)H2=-89.61 kJmol-1,运用盖斯定律将+6得,2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)=6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g),则H3=3 359.26 kJmol-1-89.61 kJmol-16=2 821.6 kJmol-1。(2
26、)由题图可知Si(s)+O2(g)=SiO2(s)H1=-859.4 kJmol-1,2C(s)+O2(g)=2CO(g)H2=-221.0 kJmol-1,根据盖斯定律有:H=H2-H1=638.4 kJmol-1。答案:(1)2 821.6(2)638.4 kJmol-1,【高考模拟预测】1.(2016甲卷节选)已知:2O2(g)+N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)H4=-1 048.9 kJmol-1,上述反应热效应之间的关系式为H4=_,联氨
27、和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。,【解析】根据盖斯定律,反应热效应之间的关系应该是H4=2H3-2H2-H1。联氨有强的还原性,N2O4有强氧化性,二者在一起发生自发的氧化还原反应,反应放热量多,产生大量的气体,所以联氨和N2O4可以作为火箭的推进剂。答案:2H3-2H2-H1反应放热量多、产生大量气体,2.工业上制二甲醚(CH3OCH3)是在一定温度(230280)、压强(2.010.0 MPa)和催化剂作用下进行的,反应器中发生了下列反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1=-90.7 kJmol-12CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H2=-23.5
28、kJmol-1,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H3=-41.2 kJmol-1反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),则该反应的H=_。,【解析】根据盖斯定律,由2+可得:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)H=2H1+H2+H3=-246.1 kJmol-1。答案:-246.1 kJmol-1,【加固训练】已知下列反应热化学方程式:6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l)H12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H2C(s)+O2(g)=CO2(g)H3,则反
29、应4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的H为()A.12H3+5H2-2H1B.2H1-5H2-12H3C.12H3-5H2-2H1D.H1-5H2-12H3,【解析】选A。目标反应可由12+5-2得到,故H=12H3+5H2-2H1。,【课时小结 构建知识体系 明确掌控重点】【脉络构建】1.化学反应与能量:,2.化学反应热的计算:,【核心要素】1.物质能量与反应吸、放热之间的两个关系:(1)E(反应物)E(生成物),放热反应,H0。2.明确热化学方程式书写与判断的4点注意事项:(1)标明物质的聚集状态。,(2)H的符号与单位。(3)H的数值与化学计量数是否对应。(4)燃烧热、中和热等条件的限制。3.把握盖斯定律的两个关键:(1)化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关。(2)利用盖斯定律可间接计算某些反应的反应热。,
