2015--基本概念4--化学能与热能

基本概念三 化学能与热能

一、基本知识：

1、化学键与化学反应中能量变化关系

E （断）>E（形）—— 吸收能量 E （形）>E（断）—— 放出能量

化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因。

反应热△H= 的键能总和— 的键能总和 键能越大>化学键越牢固>含该键的分子越稳定

例1、 断裂1moLH-H 键、1moLN-H 键、1moLN ≡N 键吸收的能量分别为436KJ 、391KJ 、946KJ ，试计算： ①1moLN 2与足量H 2完全反应生成NH 3需_______（填“放出”或“吸收”）热量____ ___KJ. ②1moLH 2与足量N 2完全反应生成NH 3需_______（填“放出”或“吸收”）热量____ ___KJ.

【练习】：1. 氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，反应中，破坏1moL H2中的化学键消耗的能量为Q 1KJ, 破坏1moL O2所消耗的能量为Q 2KJ, 形成1moLH-O 键释放的能量为Q 3KJ. 下列关系式中正确的是（ ） A.2 Q1+ Q2﹥4 Q3 B.2 Q1+ Q2﹤4 Q3 C.Q1+ Q2﹤Q 3 D.Q1+ Q2=Q3 2、反应物和生成物能量与化学反应能量的变化关系

E （反）>E（生）——放出能量 E （反）

化学反应中的能量变化取决于反应物的总能量与生成物总能量的相对大小。 反应热△H= 的能量总和— 的能量总和 3、放热反应和吸热反应

放出热量的化学反应--------放热反应 吸收热量的化学反应--------吸热反应

[讨论]那么，化学反应为什么有些是放热反应，有些是吸热反应呢？与什么有关?

常见的放热反应和吸热反应 放热反应：所有燃烧的反应 酸碱中和反应 大多数化合反应 金属与酸反应。 吸热反应： 大多数分解反应，

以碳、氢气、一氧化碳为还原剂的高温氧化还原反应 氢氧化钡晶体与氯化铵反应。 盐类水解

例2、金刚石在一定条件下可以转变为石墨，并放出能量，下列说法中正确的是（ ） A. 金刚石更稳定 B.金刚石所具有的能量更高

C. 反应中断开金刚石中的化学键所消耗的能量比形成石墨中化学键所放出的能量多 D.该变化为物理变化 【练习】2. 已知反应：X+Y=M+N为放热反应，下列说法正确的是（ ）

A.X 的能量一定高于M 的能量 B.Y的能量一定高于N 的能量 C.X 和Y 的总能量一定高于M 和N 的总能量 D.因为该反应为放热反应，故不必加热就可以反应 4、两条基本的自然定律

⑴质量守恒定律：化学反应前后物质发生转化，但是物质的总质量保持不变。

⑵能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途径和能量形式可以不同，但是体系包含的总能量不变，亦即总能量是守恒的。 5、热化学方程式的书写

1）热化学方程式定义：表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。 2）正确书写热化学方程式应注意：

（1）书写热化学方程式要注明反应的温度和压强，（为什么？）而常温、常压可以不注明，即不注明则

是常温、常压。

（2）标出了反应物与生成物的状态，（为什么要标出？） （3）写出了反应热，还注明了―＋‖，―－‖

（4）方程式中的计量系数可以是整数也可以是分数。 3）注意点：

反应物和生成物前的系数它代表了什么？在方程式中∆H 它表示了什么意义？ ∆H 的值与什么有关系？ 热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，表示对应物质的物质的量。∆H(KJ/mol)它表示每摩尔反应所放出的热量，∆H 的值与方程式中的计量系数有关，即对于相同的反应，当化学计量数不同时，其∆H 不同。 例3、已知

（1）H 2( g )＋1/2O2 ( g ) ＝ H 2O ( g ) ΔH 1 = a kJ/mol （2）2 H2 ( g )＋O 2 ( g ) ＝2 H2O ( g ) ΔH 2 = b kJ/mol （3） H 2 ( g )＋1/2 O2 ( g ) ＝ H 2O ( l ) ΔH 3 = c kJ/mol （4） 2 H2 ( g )＋O 2 ( g ) ＝2 H2O ( l ) ΔH 4 = d kJ/mol 则a 、b 、c 、d 的关系正确的是 。 A 、ad>0 C 、2a=b0 例4、在一定条件下，氢气和丙烷燃烧的化学方程式为： 2 H2 (g) + O2 (g) = 2 H2 O (l); ∆H= – 572 kJ/mol

C 3H 8(g) +5 O2g)= 3C O2 (g) +4 H2 O (l);∆H = – 2220 kJ/mol

5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ ，则氢气和丙烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1 6、燃烧热

什么是燃烧热？是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢？定义：在25℃,101 kPa时，1 mol 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 7、中和热

1）定义：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生成1mol 水时的反应热叫做中和热。

2）中和热的表示：H +(aq)+OH-(aq)=H2O (l)；△H=-57.3kJ／mol 。 3）要点

①条件：稀溶液。稀溶液是指溶于大量水的离子。

②反应物：（强）酸与（强）碱。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生成1mol 水，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。 ④放出的热量：57.3kJ/mol

例：已知H +(aq)+OH-(aq)=H2O(l)；△ H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反应中放出的热量。 （1）用20gNaOH 配稀溶液跟足量稀盐酸反应放出____________ kJ的热量。 （2）用2molH 2SO 4配稀溶液跟足量稀NaOH 反应，放出____________kJ的热量。 8、燃烧热和中和热的区别与联系

9、盖斯定律：

不管化学反应是分一步完成或分几步完成，其反应热是相同的。化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。

10、反应热大小比较

1．同一反应生成物的状态不同时：

A(g)十B(g)=C(g) △H 1

因为△H 3 所以△H 2H 1

2．同一反应反应物状态不同时：

S(g)+O2(g)=SO2(g)；△H 1

3．两个有联系的不同反应相比

1

C(s)+O2(g)=CO2(g)；△H 1

2所以△H lH 2

并且据此可写出反应的热化学方程式：

1

CO(g)+ —O 2(g)=CO2(g)；△H 3

2例题

1）同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”。已知P 4(s、白磷)+5O2(g)=P4O 10(s)；ΔH = -2983.2 kJ/mol P(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O 10(s)；ΔH = -738.5 kJ/mol 试写出白磷转化为红磷的热化学方程式 _________________________________。

2）在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q 2>Q1的是（ ） A ．H 2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);△H=-Q1 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);△H =-Q2 B.C(s)+1/2O2(g)=CO (g); △H= -Q1

C(s)+O2(g)=CO2 (g); △H= -Q2

C.2H 2(g)+O2(g)=2H2O(l); △H= -Q1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g); △H= -Q2 D. S(g)+O2(g)=SO2 (g); △H= -Q1 S(s)+O2(g)=SO2 (g); △H= -Q2 3、氨在国民经济中占有重要地位。

（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2 mol NH3，放出92.2 kJ热量。 ① 工业合成氨的热化学方程式是 。

② 若起始时向容器内放入2 mol N2和6 mol H2，达平衡后放出的热量为Q ，则

Q （填―>‖、―

③ 已知：

1 mol N-H键断裂吸收的能量约等于_______kJ。

4、目前工业上有一种方法是用CO 2和H 2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2转化率达80%时的能量变化示意图。 ．．

写出该反应的热化学方程式：

。

作业：

1、以N A 代表阿伏加德罗常数，则关于热化学方程式 C 2H 2（g ）+

5

2

O O(l) ；ΔH =－1 300 kJ·mol

－2(g) 2CO 2(g)+H21

的说法中，正确的是

A ．当10N A 个电子转移时，该反应放出1 300 kJ的能量 B ．当1N A 个水分子生成且为液体时，吸收1 300 kJ的能量 C ．当2N A 个碳氧共用电子对生成时，放出1 300 kJ的能量 D ．当8N A 个碳氧共用电子对生成时，放出1 300 kJ的能量

2. 已知：C(s)＋O 2(g)＝CO 2(g) △H 1 CO 2(g)＋C(s)＝2CO(g) △H 2

2CO(g)＋O 2(g)＝2CO 2(g) △H 3 4Fe(s)＋3O 3(g)＝2Fe 2O 3(s) △H 4 3 CO(g)＋Fe 2O 3(s)＝3CO 2(g)＋2Fe(s) △H 5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是

A ．△H 1＞0，△H 3＜0 B ．△H 2＞0，△H 4＞0 C ．△H 1＝△H 2＋△H 3 D ．△H 3＝△H 4＋△H 5 3、已知1mol 白磷转化成4mol 红磷，放出18.39 kJ热量， 又知：P 4(白，s)+5O2 = 2P2O 5(s) ΔH 1,

4P （红，s ）+5O2 = 2P2O 5 （s ）ΔH 2 则ΔH 1和ΔH 2的关系正确的是( ) A ．ΔH 1＞ΔH 2 B ．ΔH 1＜ΔH 2 C ．ΔH 1=ΔH 2 D ．无法确定 4、 今有如下三个热化学方程式：

H 2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=a kJ/ mol H 2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=b kJ/ mol 2H 2(g)+ O2(g)=2H2O(l) ΔH=c kJ/ mol 关于它们的下列表述正确的是 ( )

A ．它们都是吸热反应 B ．a 、b 和c 均为正值 C ．a=b D ．2b=c

5、我国发射的―神舟五号‖载人飞船的燃料是铝粉与高氯酸铵的混合物。点燃时，铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应2NH 4ClO 4=N2↑+4H2O+Cl2↑+O2↑；△H

A ．该反应属于分解反应、氧化还原反应、放热反应 B ．该反应瞬间能产生大量高温气体，推动飞船飞行 C ．从能量变化上看，该反应是化学能转变为热能和动能 D ．反应中NH 4ClO 4只起到氧化剂的作用

6、已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成1mol 二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是

A.2C 2H 2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)；△H = －4b KJ/mol B.C 2H 2(g) + 5/2O2(g) = 2CO2(g) + H2O(l)；△H = 2b KJ/mol C.2C 2H 2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)；△H = －2b KJ/mol D2C 2H 2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l)；△H = b KJ/mol 7、下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是 A 生成物能量一定低于反应物总能量

B 放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率 C 根据盖斯定律，可计算某些难以直接侧脸房的反应焓变

D 同温同压下，H 2(g ) +Cl 2(g ) =2HCl (g ) 在光照和点燃条件的∆H 不同 8、(2014北京) 降低温度，将NO 2（g ）转化为N 2O 4（l ）

○

1 已知：2NO 2（g ） N 2O 4（g ） ΔH 1 2NO 2（g ） N 2O 4（l ） ΔH 2 下列能量变化示意图中，正确的是（选填字母） 。

A B C ○

2 N 2O 4与O 2、H 2O 化合的化学方程式是。

9、H 2 + F2 = 2HF H 2 + Cl2 = 2HCl 预测当生成2 mol HF和2 mol HCl时，哪个反应放出的热量多？

若干化学键的键能（ kJ/mol，25 ℃ ）

10、在火箭推进器中装有强还原剂肼（N 2H 4）和强氧化剂（H 2O 2），当它们混合时、即产生大量的N 2

和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol 液态肼和足量H 2O 2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65KJ 的热量。

（1）写出该反应的热化学方程式_____________________________________。

mol -1，则16g 液态水气化时，吸收的热量是（2）已知H 2O （l ）== H 2O （g ）；ΔH ＝+44 kJ·

能量变化如图。问：

（1）a 、b 、c 分别代表什么意义？ a

b H 2

c (2)该反应是放热还是吸热？ △H 大于0还是小于0？

(3)加入催化剂后如何变化？

13、北京2012高考26、用生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1。利用反应A ，可实现氯的循环利用。反应A:

CuO-CuCl2

4 HCl+O2 ＝=== 2Cl2+2H2O 400 ℃

⑴ 知:Ⅰ反应A 中， 4mol HCl被氧化，放出115.6kJ 的热量。 Ⅱ

__________________KJ。

（3）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是________________________。

mol -1, N2H 4(g)+ O2(g)== N2(g)+ 2H2O （4）已知N 2(g)+ 2O2(g)== 2NO2(g)；ΔH ＝+67.7 kJ·（g ）；ΔH ＝–534

kJ·mol -1。根据盖斯定律写出肼与___________________________________。

NO 2

完全反应的热化学方程式

11、家用液化气中的主要成分之一是丁烷，当10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量为5×105kJ

, 试写出丁烷燃烧反应的热化学方程式_______________。已知1 mol液态水汽化时需要

① H 2O 的电子式是_______________.

②反应A 的热化学方程式是_______________。

吸收44 kJ的热量，则1 mol丁烷完全燃烧并生成气态水时放出的热量为______kJ。

12、已知：H 2(g)+

1

2

③断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为__________KJ，中H —O 键比HCl 中H —Cl 键（填“强”或“弱”）_______________

O 2(g)=H2O(g), 反应过程中