一.化学反应中的热效应
第1讲 化学反应中的热效应
[考纲要求] 1. 了解化学反应中能量转化的原因，了解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、焓变和反应热等概念。3. 了解热化学方程式的含义，了解盖斯定律。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问题中的重要作用。
考点一 焓变与反应热
思考
1．同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)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 (2)物质发生化学变化都伴有能量的变化
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化 (4)吸热反应在任何条件都不能发生
＋
(5)Na转化为Na 时，吸收的能量就是该过程的反应热 (6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热
例题1．(2011·重庆理综，13)SF 6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S —F 键。已知：1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 mol F—F 、S —F 键需要吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ，则S(s)＋3F 2(g)===SF6(g)的反应热ΔH 为________。
相关练习:通常把拆开1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(ΔH ) ，化学反应的ΔH 等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。
42(ΔH ) 为________。
拓展练习1：1mol SiO2 晶体中有 mol Si-O键，1mol SiC晶体中有 mol Si-C键
考点二 热化学方程式
1．概念
表示参与化学反应的物质的 和 的关系的化学方程式。 2．意义
表明了化学反应中的 变化和 变化。 如：2H 2(g)＋O 2(g)===2H2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol 1
－
表示： 3．书写
(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等) 有关。绝大多数反应是在下进行的，可不注明。
(2)注明物质状态：常用、、 (3)注意符号单位：ΔH 应包括“＋”或“－”（“+”常省略）、数字和单位(kJ·mol 1) 。
－
(4)注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH 与化学计量数相对应) (5)区别于普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。 (6)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。且化学计量数必须与ΔH 相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH 也要加倍。 4. 中和热 与 燃烧热 思考
1．ΔH 的单位“kJ·mol 1”的含义是什么？
－
2．怎样理解可逆反应中的反应热？
3．实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应： 2SO 2(g)＋O 2
(g) ________。
例题2．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)适量的N 2和O 2完全反应，每生成23 g NO2吸收16.95 kJ 热量。N 2与O 2反应的热化学方程式为____________________________________________________________________________________。 (2)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO 2和液态H 2O 。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH 4自燃的热化学方程式为________________________________________。 (3)已知拆开1 mol H—H 键、1 mol N—H 键、1 mol N≡N 键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ ，则N 2与H 2反应生成NH 3的热化学方程式为__________________ ______。 例题3．实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO 2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是 ①CH 4(g)＋2O 2(g)===CO2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝890.3 kJ·mol 1
－
2SO 3(g) ΔH ＝－196.64 kJ·mol 1，当放出314.624 kJ 热量时，SO 2的转化率为
－
( )
②CH 4(g)＋2O 2(g)===CO2(g)＋2H 2O(l) ΔH ＝－890.3 kJ·mol 1
－
③CH 4(g)＋2O 2(g)===CO2(g)＋2H 2O(g) ΔH ＝－890.3 kJ·mol 1
－
④2H 2(g)＋O 2(g)===2H2O(l) ΔH ＝－571.6 kJ·mol 1
－
A ．仅有② B ．仅有②④ C ．仅有②③④ D ．全部符合要求
相关练习:下列热化学方程式书写正确的是(ΔH 的绝对值均正确) ( )
3－
A ．S(s)＋O2(g)===SO3(g) ΔH＝－315 kJ·mol 1(燃烧热)
2
－
B ．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H 2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol 1(中和热) C ．C 2H 5OH ＋3O 2===2CO2＋3H 2O ΔH ＝－1 368.8 kJ·mol 1(反应热)
－
D ．2H 2O(g)===2H2(g)＋O 2(g) ΔH ＝－483.6 kJ·mol 1(反应热)
－
1．已知反应：
①101 kPa时，2C(s)＋O 2(g)===2CO(g) ΔH ＝－221 kJ·mol 1
－
②稀溶液中，H (aq)＋OH (aq)===H2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol 1。
＋
－
－
下列结论正确的是
－
( )
A ．碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol 1 B ．反应①的反应热为221 kJ·mol 1
－
C ．98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水的中和热为－57.3 kJ·mol 1
－
D ．稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量 2．下列关于热化学反应的描述中正确的是
＋
－
－
( )
A ．已知H (aq)＋OH (aq)===H2O(l) ΔH ＝－57.3 kJ·mol 1，则H 2SO 4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH ＝2×(－57.3) kJ·mol 1
－
1
B ．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH 3OH(g)2(g)===CO2(g)＋2H 2(g)
2
－1－1
ΔH ＝－192.9 kJ·mol ，则CH 3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol C ．H 2(g)的燃烧热是285.8 kJ·mol 1，则2H 2O(g)===2H2(g)＋O 2(g) ΔH ＝571.6 kJ·mol 1
－
－
1－D ．葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol 1，则C 6H 12O 6(s)＋3O 2(g)===3CO2(g)＋3H 2O(l) ΔH ＝－1 400
2
－1
kJ·mol
考点三 有关反应热的比较、计算 思考
试比较下列三组ΔH 的大小 (1)同一反应，生成物状态不同时
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH 1
S(g)＋O 2(g)===SO2(g) ΔH 1
1
C(s)＋O 2(g)===CO2(g) ΔH 1
2盖斯定律的应用
例题4．已知下列热化学方程式
Fe 2O 3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO 2(g) ΔH 1＝－25 kJ·mol
－1
①
3Fe －2O 3(s)＋CO(g)===2Fe3O 4(s)＋CO 2(g) ΔH 2＝－47 kJ·mol 1 ② Fe 3O 4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO 2(g) ΔH 3＝19 kJ·mol
－1
③
写出FeO(s)被CO 还原成Fe 和CO 2的热化学方程式________________________ ______________________________________________________________________。
相关训练：在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：
H 3
2S(g)＋2
O 2(g)===SO2(g)＋H 2O(g)
ΔH 1 2H ＋SO 3
2S(g)22
2(g)＋2H 2O(g)
ΔH 2 H 1
2S(g)＋2
O 2(g)===S(g)＋H 2O(g)
ΔH 3 2S(g)===S2(g)
ΔH 4
则ΔH 4的正确表达式为
( )
A ．ΔH 2
4＝3(ΔH 1＋ΔH 2－3ΔH 3)
B ．ΔH 2
4＝3(3ΔH 3－ΔH 1－ΔH 2)
C ．ΔH 3
4＝2(ΔH 1＋ΔH 2－3ΔH 3)
D ．ΔH 3
4＝2(ΔH 1－ΔH 2－3ΔH 3)
作业：
1．对热化学方程式C(s)＋H H ＝131.3 kJ·mol －
2O(g)===CO(g)＋H 2(g) Δ1最准确的理解是（ A ．碳和水反应吸收131.3 kJ热量 B ．1 mol碳和1 mol水反应生成一氧化碳和氢气，同时放出131.3 kJ热量
C ．1 mol碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol CO和1 mol H2，同时吸收131.3 kJ热量
）
D ．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸热131.1 kJ
2．已知下列各反应均为放热反应，同温同压下，下列各热化学方程式中的ΔH 最小的是 A ．2A(l)＋B(l)===2C(g) ΔH 1 B ．2A(g)＋B(g)===2C(g) ΔH 2 C ．2A(g)＋B(g)===2C(l) ΔH 3 D ．2A(l)＋B(l)===2C(l) ΔH 4 3．下列说法正确的是
( )
( )
A ．已知a g乙烯气体充分燃烧时生成1 mol CO2和液态水，放出b kJ的热量，则表示乙烯燃烧热的热化学方程式为2C 2H 4(g)＋6O 2(g)===4CO2(g)＋4H 2O(l) ΔH ＝－4b kJ·mol 1
－
B ．已知：H 2(g)＋F 2(g)===2HF(g) ΔH ＝－270 kJ·mol 1，则1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol
－
液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
C ．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH 3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N 2(g)＋3H 2(g)
500 ℃30 MPa
2NH 3(g) ΔH ＝－38.6 kJ·mol 1
－
－
D ．已知：①C(s，石墨) ＋O 2(g)===CO2(g) ΔH ＝－393.5 kJ·mol 1，②C(s，金刚石) ＋O 2(g)===CO2(g) ΔH ＝－395.0 kJ·mol 1，则C(s，金刚石)===C(s，石墨) ΔH ＝－1.5 kJ·mol 1
－
－
4．氧气(O2) 和臭氧(O3) 是氧元素的两种同素异形体，已知热化学方程式： 4Al(s)＋3O 2(g)===2Al2O 3(s) ΔH 1 4Al(s)＋2O 3(g)===2Al2O 3(s) ΔH 2 3O 2(g)===2O3(g) ΔH 3 则
① ② ③
( )
A ．ΔH 1－ΔH 2＝ΔH 3 C ．ΔH 2－ΔH 1＝ΔH 3
－
B ．ΔH 1＋ΔH 2＝ΔH 3 D ．ΔH 1＋ΔH 2＋ΔH 3＝0
5．已知：常温下，0.01 mol·L 1 MOH溶液的pH 为10，MOH(aq)与H 2SO 4(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH ＝－24.2 kJ·mol 1，强酸与强碱的稀溶液的中和热为ΔH ＝－57.3 kJ·mol 1。则MOH 在水溶液中电
－
－
离的ΔH 为
－
( )
－
A ．－69.4 kJ·mol 1 C ．69.4 kJ·mol 1
－
B ．－45.2 kJ·mol 1 D ．45.2 kJ·mol 1
－
6．断开1 mol AB(g)分子中的化学键使其分别生成气态A 原子和气态B 原子所吸收的能量称为A —B
键的键能。下表列出了一些化学键的键能E ：
(1)如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为
__________(填“吸热”或“放热”) 反应，其中ΔH ＝ ______________(用含有a 、b 的关系式表示) 。 1
(2)若图示中表示反应H 2(g)＋O 2(g)===H2O(g)
2
ΔH ＝－241.8 kJ·mol 1，则b ＝________kJ·mol 1，x ＝__________。
－
－
(3)历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl 2作催化剂，在450 ℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。反应的化学方程式为_____________________。
若忽略温度和压强对反应热的影响，根据上题中的有关数据，计算当反应中有1 mol电子转移时，反应的能量变化为______________。
7．(1)已知单质硫在通常条件下以S 8(斜方硫) 的形式存在，而在蒸气状态时，含有S 2、S 4、S 6及S 8等多
种同素异形体，其中S 4、S 6和S 8具有相似的结构特点，其结构如下图所示：
①在一定温度下，测得硫蒸气的平均摩尔质量为80 g·mol 1，则该蒸气中S 2分子的体积分数不小
－
于__________。
②若已知硫氧键的键能为d kJ·mol 1，氧氧键的键能为e kJ·mol 1，S(s)＋O 2(g)===SO2(g) ΔH ＝－
－
－
a kJ·mol 1，则S 8分子硫硫键的键能为____________。
－
(2)下表是部分化学键的键能数据：
446410 则上表中X ＝________；
②0.5 mol白磷(P4) 与O 2完全反应生成固态P 4O 6，放出的热量为________kJ。