化学能与热能基础知识梳理

化学反应与能量

基础知识梳理

一、反应热焓变

1．含义：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为ΔH ，单位是kJ?mol-1测量仪器是量热计。

2．产生原因：

3．吸热反应和放热反应

一个确定的化学反应是吸热反应还是放热反应，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。

（1）吸热反应：反应物总能量< 生成物总能量。该过程中热能转化为化学能。

（2）放热反应：反应物总能量> 生成物总能量。该过程中化学能转化为热能。判断依据放热反应吸热反应

ΔH的符号ΔH<0（“-”号）ΔH>0（“+”号）

与物质能量

的关系

E反应物>E生成物E反应物

ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量

与化学键

的关系

生成物分子成键时释放出的总能量大

于反应物分子断裂时吸收的总能量

生成物分子成键时释放出的总能量小于

反应物分子断裂时吸收的总能量

ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和

反应过程

图示

常见

反应

①燃烧反应

②中和反应

③金属与水（或酸）的反应

①大多数的分解反应

②盐的水解

③NH4Cl与Ba(OH)2?8H2O的反应

【思考】

1、浓硫酸的稀释、NaOH固体溶解于水放热，NH4NO3(固体)溶于水吸热，这些是否属于放热反应或吸热反应？

2、判断某个反应是放热反应还是吸热反应，与反应条件有关吗？反应热的多少与反应途径有关吗？

3、物质所具有的能量和物质的键能之间有怎样的关系？

【特别提醒】

①不论放热反应还是吸热反应，均指化学反应，如浓硫酸的稀释、NaOH固体的溶解，三态的变化（如水的汽化、碘的升华）等都不是放热反应或吸热反应。

②判断某个反应是放热反应还是吸热反应，与反应条件（是否需要加热）无关，反应热的多少与反应途径无关，只与反应物和生成物相应状态的总能量大小有关。

③一般情况下，物质越稳定，具有的能量就越低，键能就大。利用放热反应和吸热反应可以比较反应物和生成物的相对稳定性，能量越低越稳定。

④一个反应若正反应为放热反应，则逆反应为吸热反应，如H2在O2中燃烧为放热反应，

则水的分解即为吸热反应

4．常见物质含共价键的物质的量

1 mol晶体硅中含

2 mol Si—Si键，1 mol金刚石含2 molC—C键，1 mol石墨含1.51 molC—C 键，1 mol SiO2中含4 mol Si—O键。

二热化学方程式

【知识梳理】

1、定义：表示参加反应的物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2、意义：表明了化学反应中的物质变化和完全反应时的能量变化。

如：2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（l）ΔH=-571.6 kJ/mol 表示在25℃、101Kpa下，2molH2（g）和1molO2（g）完全反应生成2molH2O（l）时释放571.6 kJ的热量。

3、书写要求：

（1）注明?H的“+”、“-”和单位，注意“+”不能省略

（2）注明各物质的聚集状态，如s、l、g、aq，如H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ?H 因为同种物质状态不同，具有的能量也不同，以物质A为例：A(g)>A(l)>A(s) （3）注明反应的温度和压强。若不注明，即指该反应的?H在常温常压下测定

（4）热化学方程式中的化学计量系数只表示物质的量，不表示分子数

因此化学计量系数既可以是整数，也可以是分数。且?H的大小与方程式中的化

学计量系数成正比，如果化学计量系数加倍时，则?H也要加倍。当反应逆向进行

时，逆反应的?H与正反应的?H 绝对值相等，符号相反。

如2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（l）?H1

H 2（g ）+1/2 O 2（g ）= H 2O （l ） ?H 2 2H 2O （l ）= 2H 2（g ）+ O 2（g ） ?H 3

（5）一般不需注明反应条件（如加热、点燃等）。 （6）中间用“=”不用“→”，常见的可逆反应仍用“”，但要注意理解其含义。

【要点深化】

1、 判断热化学方程式正误的“四看”法

（1）“一看”各物质的聚集状态是否正确； （2）“二看” ?H 的“+”、“-”是否正确； （3）“三看”反应热的单位是否为kJ/mol （4）“四看”反应热数值与化学计量数是否对应。 2、根据两个热化学方程式比较反应热大小时要注意：

（1）物质的聚集状态及其化学计量数；

（2）反应热所带的“+”、“-”号均具有化学意义，参与大小比较。

三 燃烧热和中和热

1．燃烧热

(1)概念：在101 kPa 时，1 mol 纯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。燃烧热的单位一般用kJ ·mol －1表示。

燃烧热的限定词有恒压(101 kPa 时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C →CO 2(g)，H →H 2O(l)，S →SO 2(g)等。

(2)表示的意义：例如C 的燃烧热为393.5 kJ ·mol －1，表示在101 kPa 时，1 mol C 完全燃烧放出393.5 kJ 的热量。

(3)书写热化学方程式：燃烧热是以1 mol 物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：

C 8H 18(l)＋25

2

O 2(g)===8CO 2(g)＋9H 2O(l) ΔH ＝－5 518 kJ ·mol －1，即C 8H 18的燃烧热为5 518

kJ ·mol －1。

(4)燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q 放＝n (可燃物)×ΔH 式中：Q

放

为可燃物燃烧反应放出的热量；n 为可燃物的物质的量；ΔH 为可燃物的燃烧热。 2．中和热

(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol 液态H 2O 时的反应热叫中和热。 (2)注意几个限定词：①稀溶液；②产物是1 mol 液态H 2O ；③用离子方程式可表示为OH －

(aq)＋H ＋(aq)===H 2O(l)ΔH ＝－57.3 kJ ·mol －1。

(3)中和热的测定

①测定原理：ΔH ＝(m 酸＋m 碱)·c ·(t 终－t 始)

n

c ＝4.18 J ·g －1

·℃－1

＝4.18×10－3 kJ ·g －1·℃－1；n 为生成H 2O 的物

质的量。

②装置如图(在横线上填出仪器的名称)

四有关反应热的比较、计算

1．ΔH的比较：比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。

2．反应热的有关计算

(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物的物质的量成正比。

(2)根据盖斯定律求算：应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：

①参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。

②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。

③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。

④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。

(3)根据物质燃烧放热的数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|

反应热与焓变的区别：

当系统发生了化学反应之后，使反应产物的温度回到反应前始态的温度，系统放出或吸收的热量就称为该反应的热效应，简称反应热，用Q表示，Q与过程有关，不是状态函数，即使始末状态相同，只要过程不同（如等压过程和等容过程），Q值就不同。

我们研究的反应热通常有两种：等容反应热和等压反应热。等容过程反应的热效应(Qv)等于反应的能变化(ΔU)；等压过程反应的热效应(Qp)等于反应的焓变(ΔH)。通常反应是在等压条件下进行的，所以我们经常提及的反应热如无特别注明都是指等压下的热效应Qp。

焓是热力学中表示物质系统能量的一个状态函数，用符号H表示，H=U+pV。

焓的变化是系统在等压可逆过程中所吸收的热量的度量。焓是状态函数，它的值只与状态有关而与过程无关，例如系统由状态1（H1）?状态2（H2），不管经过什么样的过程由1?2，只要始末状态相同，焓变ΔH=H2-H1就是不变的。这与Q 不同，过程变化，Q 值就发生变化。只有过程是等压过程时，Q 值与焓变相等，此时二者可以互求，其它过程二者均不相同，当然计算公式也就不同啦。

近五年新课标卷

3、－45.5 污染小、腐蚀性小等

4、大于

5、2CO(g)+4H 2(g)=CH 3OCH 3(g)+H 2O(g)；ΔH=-204.7kJ/mol ；

6、5.52×103 kJ

7、（1）2858

（2）CH 3OH （l ）+O 2（g ）=CO （g ）+2H 2O （l ） △H=-443.5kJ · mol -1；

2014年其它省市高考试题

9、(1)AX 3(l)＋X 2(g)===AX 5(s) ΔH ＝－123.8 kJ/mol

10、(1)b (2)氩 Na ＋(或钠离子)

(3)MgO 的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本

SiCl 4(g)＋2H 2(g)=====1100 ℃

Si(s)＋4HCl(g) ΔH ＝＋0.025a kJ ·mol －1 (5)b

(6)4KClO 3=====400 ℃

KCl ＋3KClO 4 11、(1)三 Ⅰ A 2 1s 22s 22p 63s 23p 2 (2)

(3)4CuCl(s)＋O 2(g)===2CuCl 2(s)＋2CuO(s) ΔH ＝－177.6 kJ ·mol －1(合理答案均可)

－－l 2===2ClO 2＋2Cl －

(合理答案均可) 12、(1)

(2)b 、c (3)①1NaCl ＋3H 2O===1NaClO 3＋3H 2↑

②复分解反应

室温下，氯酸钾在水中的溶解度明显小于其他晶体

(4)①ClO －4 ②3ClO －(aq)===ClO －3(aq)＋2Cl －(aq) ΔH ＝－117 kJ ·mol －1

13．(1)A 、C

(2)消耗溶液中的酸，促进Al 3＋和Fe 3＋水解生成氢氧化物沉淀 (3)MnO 2(s)＋SO 2(g)===MnSO 4(s) ΔH ＝－248 kJ/mol

(4)Mn 2＋＋2H 2O －2e －===MnO 2＋4H ＋ (5)MnO 2＋H 2O ＋e －===MnO(OH)＋OH － (6)1500c －87ab 2500

14．(1)4ΔH 1＋ΔH 2＋2ΔH 3

(2)a.放热反应， lg K 随T 增大而减小；吸热反应， lg K 随T 增大而增大 b ．焓变越

大，lg K 随T 的变化程度越大

(3)99%

(4)Ca(ClO)2(或KClO 3、KMnO 4等氧化性物质)

(5)CaS ＋2O 2=====一定条件

CaSO 4