化學(xué)反應(yīng)中的防熱現(xiàn)象

化學(xué)反應(yīng)中的防熱現(xiàn)象

化學(xué)反應(yīng)中能量變化一、考情解讀1．能說明化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。

2．了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化及了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。

3．了解熱化學(xué)方程式的含義，能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算。

4．了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。

能源問題已成為全球性的熱點(diǎn)問題，這幾年高考中該類試題的數(shù)目呈上升趨勢(shì)，考查的內(nèi)容不斷拓展，難度有所提高，過去以考查熱化學(xué)方程式的書寫、燃燒熱、中和熱等概念及熱量計(jì)算為主，近兩年對(duì)化學(xué)鍵與能量的關(guān)系、蓋斯定律進(jìn)行了不同程度的考查。反應(yīng)熱是近幾年高考的重點(diǎn)考查內(nèi)容之一，考查的內(nèi)容主要有：①熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷；

②比較反應(yīng)熱的大?。?/p>

③有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算；

④化學(xué)鍵鍵能與反應(yīng)熱、反應(yīng)熱與能源的綜合考查。由于能源問題已成為社會(huì)熱點(diǎn)，從能源問題切入，從不同的角度設(shè)問，結(jié)合新能源的開發(fā)，把反應(yīng)熱與能源結(jié)合起來進(jìn)行考查，將是今后命題的方向。

二、知識(shí)梳理一、反應(yīng)中能量的變化1.基本概念：

⑴反應(yīng)熱：在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量。反應(yīng)熱用符號(hào)“ΔH”表示。單位“kJ/mol”。

⑵吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)：

在化學(xué)反應(yīng)過程中，通常用E反表示反應(yīng)物所具有的總能量，E生表示生成物所具有的總能量。

①若E反>E生，為放熱反應(yīng)；

當(dāng)△H為“-”或△H

②若E反

當(dāng)△H為“+”或△H>0。

2．吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法⑴根據(jù)反應(yīng)類型判斷：通常情況下燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬和酸反應(yīng)制氫氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

電解質(zhì)的電離、鹽類水解、大多數(shù)的分解反應(yīng)等為吸熱反應(yīng)。若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

⑵根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷：使反應(yīng)體系溫度升高的反應(yīng)，為放熱反應(yīng)。反之為吸熱反應(yīng)。

如：鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象：鈉“熔”成一個(gè)小球，可以說明這一反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

Fe粉與硫的混合物稍微受熱后反應(yīng)繼續(xù)劇烈進(jìn)行，且保持紅熱狀態(tài)，說明這一反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

在燃燒很旺的爐火中加入煤，爐火馬上“暗”下來，說明CO2與C反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；

Ba(OH)2與NH4Cl反應(yīng)，燒杯與玻璃片粘在一起，說明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

⑶由物質(zhì)的聚集狀態(tài)判斷：同種物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，其本身具有的能量也不相同。一般情況下：氣態(tài)物質(zhì)所具有的能量大于液態(tài)，液態(tài)具有的能量大于固態(tài)；

物質(zhì)處與穩(wěn)定狀態(tài)的能量小于不穩(wěn)定狀態(tài)的能量。如：硫蒸氣在氧氣中完全燃燒放出的能量大于固態(tài)硫完全燃燒放出的能量。石墨比金剛石穩(wěn)定，所以由石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

⑷由蓋斯定律判斷：

如一個(gè)反應(yīng)可分步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱相同，通過化學(xué)反應(yīng)的能量變化值來進(jìn)行計(jì)算，若ΔH>0，則反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反之則為放熱反應(yīng)。

⑸用儀器來測(cè)量：量熱計(jì)特別提醒我們不能通過看一個(gè)反應(yīng)是否需要加熱來判斷是吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，因?yàn)樾杓訜岬姆磻?yīng)不一定都是吸熱反應(yīng)，如物質(zhì)的燃燒一般需要加熱來引發(fā)反應(yīng)的進(jìn)行，但屬于放熱反應(yīng)，只有哪些需持續(xù)加熱的反應(yīng)才是吸熱反應(yīng)，而那些只是通過加熱來引起反應(yīng)，反應(yīng)開始后則無須加熱的反應(yīng)，則屬放熱反應(yīng)。所以注意兩點(diǎn)，若一個(gè)反應(yīng)需持續(xù)加熱才能進(jìn)行，一旦停止加熱，反應(yīng)則停止，這樣的反應(yīng)肯定是吸熱反應(yīng)，若一個(gè)反應(yīng)雖然需進(jìn)行加熱來引起反應(yīng)，但只要反應(yīng)開始后，不需加熱繼續(xù)反應(yīng)，則這樣的反應(yīng)屬放熱反應(yīng)。常見的放熱反應(yīng)有：酸堿中和反應(yīng)、活潑金屬和酸反應(yīng)、燃燒反應(yīng)；

常見的吸熱反應(yīng)有：大多數(shù)分解反應(yīng)；

氯化銨與八水合氫氧化鋇的反應(yīng)。

二、熱化學(xué)方程式的書寫1．定義：表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。

2．書寫熱化學(xué)方程式：

⑴先書寫化學(xué)方程式。

⑵有g(shù)（氣體）、l（液體）、s（固體）標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)。

⑶反應(yīng)熱用“ΔH”表示，標(biāo)在化學(xué)方程式后面，中間用“；

”隔開，吸收熱量用“＋”，放出熱量用“－”。

⑷ΔH與測(cè)定的條件有關(guān)，書寫時(shí)應(yīng)著名條件。若條件為25℃，103kPa，則可不注明。

⑸熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示分子個(gè)數(shù)，因此熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)可以是小數(shù)或分?jǐn)?shù)，表示熱量的單位“kJ/mol”表示的是對(duì)應(yīng)方程式中的物質(zhì)的量，所以熱量的數(shù)值必須與熱化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)相對(duì)應(yīng)。

⑹熱化學(xué)方程式中不注明反應(yīng)發(fā)生的條件。生成物中不能用“↑”或“↓”符號(hào)。

三、燃燒熱1．燃燒熱⑴定義：在101kPa時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。

⑵注意事項(xiàng)①燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來定義的，因此在書寫燃燒熱的化學(xué)方程式時(shí)，一般以燃燒物前系數(shù)為1的標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。

②燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，例如C→CO2，H→H2O(l)等。

⑶燃料的充分燃燒①化石燃料主要包括：煤、石油、天然氣以及它們的產(chǎn)品等。

②可燃物的燃燒條件是：溫度達(dá)到著火點(diǎn)、與氧氣充分接觸。

③充分燃燒的必要條件是：氧氣要充足、可燃物與氧氣接觸面要大。實(shí)施方案：故體燃料粉碎，或液化、汽化。

④不充分燃燒的危害是產(chǎn)熱少、浪費(fèi)資源、污染環(huán)境。

⑷化石燃料提供能量的弊端以及預(yù)防措施：

①弊端：化石燃料為不可再生能源、燃燒產(chǎn)物中含有SO2造成環(huán)境污染、CO2引起溫室效應(yīng)。

②預(yù)防措施：開發(fā)新能源、對(duì)燃料進(jìn)行脫硫或固硫處理。

四、中和熱1.中和熱⑴定義：在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1molH2O，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。

⑵注意事項(xiàng)中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+和OH—反應(yīng)生成H2O。若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成（如生成沉淀或弱電解質(zhì)），則其反應(yīng)熱不等于中和熱。

⑶對(duì)于強(qiáng)酸強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)，其中和熱基本上是相等的。都約為kJ/mol⑷對(duì)于強(qiáng)酸與弱堿或弱酸與強(qiáng)堿的反應(yīng),中和熱一般低于kJ/mol。因?yàn)槿蹼娊赓|(zhì)的電離屬于吸熱反應(yīng)。

2.中和熱的測(cè)定（1）實(shí)驗(yàn)步驟：

①保溫裝置的準(zhǔn)備：大燒杯底部墊泡沫塑料(或紙條)使放入的小燒杯口與大燒杯口相平。在大小燒杯之間也同時(shí)填滿碎泡沫塑料或紙條，大燒杯上用泡沫塑料板(或硬紙板)作蓋板，在板中間開兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過。

②用量筒量取50ml，/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量其溫度。(tHCl)③另取一量筒量取50ml，0．55mol/LNaOH溶液，用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度:(tNaOH)④將量筒內(nèi)的NaOH溶液全部倒入盛有HCI的小燒杯中，用玻璃攪棒輕輕攪動(dòng)溶液，準(zhǔn)確記錄混合溶液的最高溫度(t2)。

⑤計(jì)算：起始溫度t10C=(tHCl+tNaOH)/2，終止溫度t20C，溫度差=(t2-t1)0C（2）注意的幾個(gè)問題：

①作為量熱器的儀器裝置，其保溫隔熱的效果一定要好。因此可以用保溫杯來做，也可按課本中方法做，一定要使小燒杯口與大燒杯口相平，這樣可以減少熱量的損失。

②鹽酸和NaOH溶液濃度的配制須準(zhǔn)確，且NaOH溶液的濃度須稍大于鹽酸的濃度。為使測(cè)得的中和熱更準(zhǔn)確，因此HC1和NaOH溶液的濃度宜小不宜大，如果濃度偏大，則溶液中陰、陽(yáng)離子間的相互牽制作用就大，表觀電離度就會(huì)減小．這樣酸堿中和時(shí)產(chǎn)生的熱量勢(shì)必要用去一部分來補(bǔ)未電離分子的離解熱，造成較大誤差。

③宜用有O．1分刻度的溫度計(jì)，且測(cè)量應(yīng)盡可能讀準(zhǔn)，并估讀到小數(shù)點(diǎn)后第二位。溫度計(jì)的水銀球部分要完全浸沒在溶液中，而且要穩(wěn)定一段時(shí)間后再讀數(shù)，以提高所測(cè)溫度的精度。

④不宜用弱酸、弱堿代替強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，來測(cè)中和熱，否則會(huì)因中和過程中電離吸熱，使測(cè)得的中和熱數(shù)值不準(zhǔn)確。

⑤實(shí)驗(yàn)操作時(shí)動(dòng)作要快。以盡量減少熱量的散失。

⑥實(shí)驗(yàn)過程要至少重復(fù)兩次，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù)，可以使中和熱測(cè)定盡量準(zhǔn)確。

特別提醒燃燒熱中和熱相同點(diǎn)能量變化放熱反應(yīng)△H△H＜0，單位：KJ/mol不同點(diǎn)反應(yīng)物的量1mol（O2的量不限）可能是1mol，也可能是生成物的量不限量H2O是1mol反應(yīng)熱的含義1mol反應(yīng)物完全燃燒時(shí)放出的熱量；

不同反應(yīng)物，燃燒熱不同生成1molH2O時(shí)放出的熱量，不同反應(yīng)物的中和熱大致相同，均為/mol五、蓋斯定律的應(yīng)用1.理論依據(jù)：反應(yīng)熱只與反應(yīng)始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與具體反應(yīng)的途徑無關(guān)。

2．計(jì)算模式：

3．主要應(yīng)用：計(jì)算某些難以直接測(cè)量的反應(yīng)熱。

4．注意事項(xiàng)：應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)反應(yīng)途徑。

(1)當(dāng)反應(yīng)式乘以或除以某數(shù)時(shí)，ΔH也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。

(2)熱化學(xué)方程式加減運(yùn)算以及比較反應(yīng)熱的大小時(shí)，ΔH都要帶“＋”、“－”號(hào)進(jìn)行計(jì)算、比較，即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行分析判斷。

(3)在設(shè)計(jì)的反應(yīng)途徑中常會(huì)遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，狀態(tài)由固→液→氣變化時(shí)，會(huì)吸熱；

反之會(huì)放熱。

(4)當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí)，其ΔH與正反應(yīng)的ΔH數(shù)值相等，符號(hào)相反。

三、高頻考點(diǎn)突破考點(diǎn)一反應(yīng)熱及其計(jì)算例1．最新報(bào)道：科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下：

下列說法正確的是()A．CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)B．在該過程中，CO斷鍵形成C和OC．CO和O形成了具有極性共價(jià)鍵的CO2D．狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程答案：C。

變式探究某反應(yīng)過程能量變化如圖所示，下列說法正確的是()A．反應(yīng)過程a有催化劑參與B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)等于ΔHC．改變催化劑，不能改變?cè)摲磻?yīng)的活化能D．有催化劑的條件下，反應(yīng)的活化能等于E1＋E2答案：B考點(diǎn)二熱化學(xué)方程式的書寫與判斷例2．通過以下反應(yīng)可獲得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列說法不正確的是①C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)ΔH1=akJ·mol?1②CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)ΔH2=bkJ·mol?1③CO2(g)+3H2(g)==CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=ckJ·mol?1④2CH3OH(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH4=dkJ·mol?1A．反應(yīng)①、②為反應(yīng)③提供原料氣B．反應(yīng)③也是CO2資源化利用的方法之一C．反應(yīng)CH3OH(g)==CH3OCH3(g)+H2O(l)的ΔH=kJ·mol?1D．反應(yīng)2CO(g)+4H2(g)==CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol?1答案C變式探究下列敘述中正確的是()A．甲烷的燃燒熱為kJ·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＝－kJ·mol－1B．500℃、30MPa下，將molN2和molH2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g)，放熱kJ，其熱化學(xué)方程式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－kJ·mol－1C．氫氣的燃燒熱為kJ·mol－1，則電解水的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋kJ·mol－1D．稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1，則H2SO4與Ba(OH)2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－kJ·mol－1答案：C考點(diǎn)三蓋斯定律及其應(yīng)用例3．已知：

C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1CO2(g)＋C(s)===2CO(g)ΔH22CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH34Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)ΔH43CO(g)＋Fe2O3(s)===3CO2(g)＋2Fe(s)ΔH5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是()A．ΔH1＞0，ΔH3＜0B．ΔH2＞0，ΔH4＞0C．ΔH1＝ΔH2＋ΔH3D．ΔH3＝ΔH4＋ΔH5答案：C。ΔH3＝四、真題再現(xiàn)1．20XX年高考海南卷油酸甘油酯（相對(duì)分子質(zhì)量884）在體內(nèi)代謝時(shí)可發(fā)生如下反應(yīng)：

C57H104O6(s)+80O2(g)=57CO2(g)+52H2O(l)已知燃燒1kg該化合物釋放出熱量×104kJ。油酸甘油酯的燃燒熱△H為（）A．×104kJ·mol-1B．－×104kJ·mol-1C．×104kJ·mol-1D．－×104kJ·mol-12．20XX年高考海南卷由反應(yīng)物X轉(zhuǎn)化為Y和Z的能量變化如圖所示。下列說法正確的是（）A．由反應(yīng)的ΔH=E5?E2B．由反應(yīng)的ΔH

（2）氫氣可用于制備H2O2。已知：

H2(g)+A(l)=B(l)ΔH1O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)ΔH2其中A、B為有機(jī)物，兩反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng)，則H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“

5．20XX年高考新課標(biāo)Ⅱ卷聯(lián)氨（又稱聯(lián)肼，N2H4，無色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列問題：

（1）聯(lián)氨分子的電子式為_________，其中氮的化合價(jià)為______。

（2）實(shí)驗(yàn)室可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

（3）①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l)△H1②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)△H2③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)△H3④2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H4=-/mol上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H4=________________，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)開________________________________________________。

6．20XX年高考新課標(biāo)Ⅲ卷（15分）煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝，回答下列問題：

（4）如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。

①?gòu)幕瘜W(xué)平衡原理分析，Ca（ClO）2相比NaClO具有的有點(diǎn)是_______。

②已知下列反應(yīng)：

SO2(g)+2OH?(aq)===SO32?(aq)+H2O(l)ΔH1ClO?(aq)+SO32?(aq)===SO42?(aq)+Cl?(aq)ΔH2CaSO4(s)===Ca2+（aq）+SO42?（aq）ΔH3則反應(yīng)SO2(g)+Ca2+（aq）+ClO?(aq)+2OH?(aq)===CaSO4(s)+H2O(l)+Cl?(aq)的ΔH=______。

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