模块 2 化学反应原理
第四单元 化学反应与能量转化
第1节 化学反应与热能
考纲点击:1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能
量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、
放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义,能正
确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重
要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变
(ΔH)与反应热的含义。6.理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进
行有关反应焓变的计算。
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一、焓变与反应热
1.化学反应的实质与特征
物质 能量
热量
(1)实质:反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。
(2)特征:既有_____变化,又伴有_____变化;能量转化主
要表现为_____的变化。
2.焓变与反应热
放出或吸收
生成物
反应物
(1)反应热:化学反应过程中__________的热量。
(2) 焓变:生成物与反应物的内能差 , ΔH = H(_______)
- H(______),单位:______(或 kJ·mol-1)。kJ/mol
(3)反应热与焓变的关系:恒压条件下的反应热等于焓变。
3.吸热反应和放热反应
(1)宏观角度:从反应物和生成物的总能量相对大小的角度
分析,如图所示:
放
<
吸
>
(2)微观角度:从化学键变化的角度分析。
(3)常见放热反应
①可燃物的燃烧;
②酸碱中和反应;
③大多数化合反应(特例:C+CO2 2CO 是吸热反应);
>
<
④金属与酸(或水)的置换反应;
⑤物质的缓慢氧化;
⑥铝热反应等(如 2Al+Fe2O3
(4)常见吸热反应
①大多数分解反应(如 NH4Cl
Al2O3+2Fe)。
NH3↑+HCl↑);
②盐的水解;
③Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 反应;
④碳与水蒸气、C 与 CO2、CO 与 CuO、H2 与 CuO 等的反
应。
[特别提醒](1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键
形成,任何化学反应都具有热效应。
(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热,需要加热
才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反
应也不一定是放热反应。
(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水
结成冰放热但不属于放热反应。浓H2SO4、NaOH 固体溶于水
放热、NH4NO3 溶于水吸热,因为不是化学反应,其放出或吸
收的热量不是反应热。
4.燃烧热、中和热
(1)燃烧热
1 mol
稳定的氧化物
kJ·mol-1
①概念:25 ℃、101 kPa 时,________纯物质完全燃烧生
成______________时所放出的能量。
②单位:__________。
CO2(g) H2O(l) SO2(g)
③意义:C 的燃烧热为 393.5 kJ·mol-1,表示在 25 ℃、101
kPa 条件下,__________________________________________。
④元素燃烧生成的稳定氧化物:
C―→______、H―→______、S―→________。
1 mol C完全燃烧生成CO2气体时放出393.5 kJ 热量
(2)中和热
1 mol H2O
①定义及表示方法
H+(aq)+OH-(aq)
ΔH=-57.3 kJ·mol-1
小
===H2O(l)
②中和热的测定
a.装置
环形玻璃搅拌棒
温度计
③注意事项
隔热,防止热量散失
碱
小
a.碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是
_________________________。
b.为保证酸、碱完全中和,常使________稍稍过量。
c. 实验中若使用弱酸或弱碱,会使测得的中和热数值偏
________。
二、热化学方程式
1.热化学方程式及其意义
(1)定义:表示参加反应的物质的________和________的关
系的化学方程式。
物质的量 反应热
能量变化
2.热化学方程式的书写
(1)书写步骤。
(2)注意事项
①注明反应条件:反应热与测定条件(温度、压强等)有关。
绝大多数反应是在 25 ℃、101 kPa 下进行的,可不注明。
②注明物质状态:常用____、____、____、____分别表示
固体、液体、气体、溶液。
s l g aq
③注意符号单位:ΔH 应包括“+”或“-”和单位(kJ·mol-1)。
mol-1 不是指的物质,而是指的 mol-1 反应。
④注意守恒关系:a.原子守恒和得失电子守恒;b.能量守恒。
(ΔH 与化学计量数相对应)
⑤注意热化学方程式的化学计量数:
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该
物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数,且化学计量数
与ΔH 成正比。
⑥正向反应的ΔH 与逆向反应的ΔH 互为相反数。
三、盖斯定律及应用
1.盖斯定律
始态和终态 反应的途径
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________________无关。
2.反应热的计算
H(生成物)-H(反应物)
(1)根据热化学方程式计算
反应热与反应物和生成物各物质的物质的量成正比。
(2)根据反应物和生成物的总能量计算
ΔH=____________________________。
(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的
能量变化计算
ΔH=____________________________。
(4)根据盖斯定律计算
应用盖斯定律常用以下两种方法。
①热化学方程式相加或相减:如由
E(断键吸收)-E(成键放出)
②合理设计反应途径。如:
则ΔH=ΔH1+ΔH2。
四、能源的主要类型及其利用
不可
可再生
基础测评
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化( )。
(2)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能
反应( )。
(3)同温同压下,反应 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点
燃条件下的ΔH 不同( )。
(4)N2 分子中含 3 个共价键,键能大,故 N2 的能量(焓)也大
( )。
答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
(7)× (8)× (9)× (10)×
解析:燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8×104 kJ,则燃烧
1 mol 油酸甘油酯(质量是 884 g)放出的热量是 884×3.8×104
1000
kJ
=3.4×104 kJ,所以油酸甘油酯的燃烧热ΔH=-3.4×104
kJ·mol-1,D 正确。
答案:D
3.反应 A+B―→C(ΔH0)、②X→C(ΔH0),X 具有的总能量大于 A 和 B 具
有的总能量,排除 A、C 选项;②X→C(ΔH