化學(xué)反應(yīng)中的能量變化定稿

化學(xué)反應(yīng)與能量變化●考綱研讀①了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)；②了解焓變與反應(yīng)熱的含義；③能夠正確書寫熱化學(xué)方程式，并利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算；④學(xué)會(huì)測(cè)定化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱的實(shí)驗(yàn)方法；⑤理解蓋斯定律的內(nèi)容，能運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱；1.反應(yīng)熱(1)定義：為了定量描述化學(xué)反應(yīng)

的熱量，化學(xué)上規(guī)定，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的

，簡(jiǎn)稱為反應(yīng)熱釋放或吸收熱效應(yīng)(2)吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常主要表現(xiàn)為熱量的變化——吸熱或放熱，也就是說，在物質(zhì)變化的同時(shí)，伴隨著能量的變化。(1)放熱反應(yīng)：有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)叫放熱反應(yīng)。(2)吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫吸熱反應(yīng)。放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的區(qū)別類型比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸的總能量生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量表示方法ΔH<0ΔH>0類型比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)圖示實(shí)例2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6kJ·mol－12HI(g)===H2(g)＋I(xiàn)2(g)

ΔH＝＋14.9kJ·mol－1(3)反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因：在化學(xué)反應(yīng)過程中，舊化學(xué)鍵斷裂要吸收能量，新化學(xué)鍵形成時(shí)釋放出能量從而引起反應(yīng)過程中產(chǎn)生能量的變化，這種能量變化以熱的形式體現(xiàn)出來就形成了化學(xué)反應(yīng)的

。反應(yīng)熱2、化學(xué)反應(yīng)的焓變焓：熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)。焓變：在恒溫、恒壓條件下,化學(xué)反應(yīng)過程中所吸收或放出的熱量。①焓變符號(hào)：△H②焓變單位：kJ/mol

③測(cè)量條件：恒壓下，一般為敞口容器中④“+”：吸熱，環(huán)境對(duì)體系做功自身能量增加

“-”：放熱，體系對(duì)環(huán)境做功自身能量減少[例1]下列變化一定為放熱的化學(xué)反應(yīng)的是 (

)A．H2O(g)===H2O(l)；ΔH＝－44.0kJ/mol－1B．2HI(g)===H2(g)＋I(xiàn)2(g)；ΔH＝＋14.9kJ/mol－1C．形成化學(xué)鍵時(shí)共放出能量862kJ的化學(xué)反應(yīng)D．能量變化如右圖所示的化學(xué)反應(yīng)【答案】

D例3、下列與化學(xué)反應(yīng)能量變化相關(guān)的敘述正確的是 (

)A．生成物總能量一定低于反應(yīng)物總能量B．放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是大于吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率C．應(yīng)用蓋斯定律，可計(jì)算某些難以直接測(cè)量的反應(yīng)焓變D．同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH不同例4、(已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)；ΔH＝－72kJ/mol，蒸發(fā)1molBr2(l)需要吸收的能量為30kJ，其他的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：則表中a為 (

)A．404

B．260

C．230

D．200H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收的能量/kJ436a3693．熱化學(xué)方程式(1)定義：能夠表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式。(2)表示意義：不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的

變化。(3)熱化學(xué)方程式的書寫注意事項(xiàng)：①ΔH寫在熱化學(xué)方程式的右邊，并用“空格”隔開。若為

熱，ΔH為“－”；若為

熱，ΔH為“＋”。ΔH的單位一般為kJ·mol－1。若反應(yīng)逆向進(jìn)行，其反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號(hào)(“＋”“－”)相反。能量放吸②需注明反應(yīng)的條件(

等)。因條件不同，ΔH不同。若不注明，指常壓(

kPa)、常溫(

℃)。③需注明物質(zhì)的狀態(tài)(s表示

、1表示

、g表示

、aq表示

)，因?yàn)槲镔|(zhì)的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱不同。如：生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量

生成氣態(tài)水時(shí)放出的熱量。在熱化學(xué)方程式中不用“↑”和“↓”號(hào)，因已標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)。溫度、壓強(qiáng)10125固態(tài)液態(tài)氣態(tài)水溶液>④熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示

，不表示分子數(shù)或原子數(shù)。因此可以是整數(shù)、

數(shù)?；瘜W(xué)計(jì)量數(shù)不同，ΔH不同；化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，ΔH也加倍。物質(zhì)的量分例5、已知某溫度下的熱化學(xué)方程式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)△H=-197kJ/mol試寫出SO3分解的熱化學(xué)反應(yīng)方程式。2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)△H=+197kJ/mol注意：對(duì)于可逆反應(yīng)，①當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的數(shù)值相等，符號(hào)相反。②其反應(yīng)熱是指反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)變成生成物放出或吸收的熱量。4、可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱問題【答案】

(1)N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋183kJ·mol－1(2)增大【答案】

A5、.燃燒熱和中和熱(1)燃燒熱：在101kPa時(shí)，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量。燃燒熱是指1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，因此在書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時(shí)，一般以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來書寫，例如：(2)中和熱：在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱如：KOH(aq)＋HNO3(aq)===KNO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1或H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1注意：燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，是指C→CO2、H2→H2O(l)等；由于弱電解質(zhì)的電離是吸熱的，故強(qiáng)酸與弱堿，或弱酸與強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)，中和熱一般低于57.3kJ·mol－1。中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H＋和OH－結(jié)合生成H2O，若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應(yīng)熱不包含在中和熱內(nèi)。

例9、25℃，101kPa時(shí)，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為57.3kJ/mol，辛烷的燃燒熱為5518kJ/mol。下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(

)A．2H＋(aq)＋SO42－(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)＝BaSO4(s)＋2H2O(l)；ΔH＝－57.3kJ/mol例10、下列熱化學(xué)方程式或離子方程式中，正確的是(

)A．甲烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為－890.3kJ·mol－1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．500℃、30MPa下，將0.5molN2和1.5molH2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g)，放熱19.3kJ，其熱化學(xué)方程式為：C．氯化鎂溶液與氨水反應(yīng)：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓D．氧化鋁溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2AlO2－＋H2O練習(xí)

用0.1molBa(OH)2配成稀溶液跟足量稀硝酸反應(yīng)，放出熱量為11.46kJ,試寫出表示該反應(yīng)中和熱的熱化學(xué)方程式：

。1/2Ba(OH)2(aq)+HNO3(aq)=1/2Ba(NO3)2(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ/mol6.中和熱的測(cè)定(1)裝置(如下圖)(2)酸、堿的選擇①酸與堿：要選擇

酸、

堿；二者濃度相近，且都約0.5mol·L－1左右(過濃，會(huì)有溶解熱；過稀，溫差小，測(cè)量誤差大)；二者配好后要

才能使用。②為了保證酸、堿完全中和，常采用

稍過量的方法。(3)操作注意事項(xiàng)(為了減少誤差)①操作要快、隔熱效果要好，以確保

盡可能少的散失。強(qiáng)強(qiáng)冷卻至室溫酸或堿其中一種熱量②環(huán)狀攪拌棒不能用易導(dǎo)熱的金屬制品，以防熱量通過金屬傳導(dǎo)而消散。攪拌時(shí)，要輕輕攪動(dòng)，以防碰破溫度計(jì)，也可

攪動(dòng)。③在測(cè)量酸、堿、混合溶液的溫度時(shí)，要使用

溫度計(jì)，且數(shù)據(jù)穩(wěn)定后再記錄下

溫度。測(cè)量酸液的溫度后，在測(cè)量堿液之前，要洗凈溫度計(jì)上的酸。測(cè)量溶液的溫度應(yīng)將溫度計(jì)懸掛起來，使水銀球處于

，不要靠在燒杯壁上或插到燒杯底部。不可將溫度計(jì)當(dāng)

使用。上下同一支最高溶液中間攪拌棒④實(shí)驗(yàn)要重復(fù)做2次，取測(cè)量數(shù)據(jù)(溫度差Δt)的

作計(jì)算依據(jù)。平均值思考：如何提高中和熱測(cè)定的準(zhǔn)確度呢？增強(qiáng)保溫、隔熱措施，減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量的損失。不斷攪動(dòng)，使熱量分散均勻使用稀酸溶液和稀堿溶液，減少溶解熱的干擾使用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液，減少電離熱效應(yīng)的干擾誤差分析:可能的原因有：1.量取溶液的體積有誤差2.溫度計(jì)的讀數(shù)有誤。3.測(cè)了酸后的溫度計(jì)未用水清洗而便立即去測(cè)堿的溫度，致使熱量損失而引起誤差。4.實(shí)驗(yàn)過程中有液體灑在外面。5.混合酸、堿溶液時(shí)，動(dòng)作緩慢，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差6.隔熱操作不到位，致使實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失而導(dǎo)致誤差。3、判斷下列實(shí)驗(yàn)操作對(duì)中和熱測(cè)定的數(shù)值有如何影響？填變大、變小或者不變。①大燒杯上沒有蓋硬紙板②用相同濃度和體積的氨水代替NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)③用相同濃度和體積的醋酸代替稀鹽酸溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)④實(shí)驗(yàn)中改用100mL0.50mol/L鹽酸跟100mL0.50mol/LNaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)變小變小變小不變7．蓋斯定律及其應(yīng)用(1)蓋斯定律化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變是一樣的。也就是說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的

(各反應(yīng)物)和

(各生成物)有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的

無關(guān)。如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的

之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱相同，這就是

(Hess'slaw)。始態(tài)終態(tài)途徑反應(yīng)熱蓋斯定律(2)若一個(gè)化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為這幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和；若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則焓變也

；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則ΔH改變

，但絕對(duì)值相等。加倍符號(hào)例11、已知：HCN(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)的ΔH＝－12.1kJ·mol－1；HCl(aq)與NaOH(aq)反應(yīng)的ΔH＝－55.6kJ·mol－1，則HCN在水溶液中電離的ΔH等于(

)A．－67.7kJ·mol－1

B．－43.5kJ·mol－1C．＋43.5kJ·mol－1

D．＋67.7kJ·mol－1[解析]本題考查化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算，意在考查考生對(duì)蓋斯定律的巧妙運(yùn)用能力。反應(yīng)的離子方程式為：HCN(aq)＋OH－(aq)===CN－(aq)＋H2O(l)

ΔH＝－12.1kJ/mol…①，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)

ΔH＝－55.6kJ/mol…②，①－②得HCN(aq)===H＋(aq)＋CN－(aq)

ΔH＝＋43.5kJ/mol。[答案]C[方法點(diǎn)撥]反應(yīng)熱的大小比較1．同一反應(yīng)生成物狀態(tài)不同時(shí)A(g)＋B(g)===C(g)

ΔH1<0A(g)＋B(g)===C(l)

ΔH2<0C(g)===C(l)

ΔH3<0，因?yàn)棣3＝ΔH2－ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0所以ΔH2<ΔH1。若按以下思路分析：ΔH1＋ΔH3＝ΔH2，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0所以ΔH2<ΔH1。2．同一反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)S(g)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH1<0S(s)＋O2(g)===SO2(g)

ΔH2<0S(g)===S(s)

ΔH3<0ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，ΔH1<0，ΔH2<0，ΔH3<0所以ΔH1<ΔH2。3．兩個(gè)有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH1<0C(s)＋O2(g)===CO(g