高三化學化學反應與能量

第11課時1.化學反應中通常伴隨著能量變化，下列有關能量轉換的說法正確的是

A.硫在氧氣中燃燒時將化學能轉化為熱能和光能a

B.氫氧燃料電池工作時將熱能轉化為電能

C.動物體內葡萄糖被氧化成CO2時將熱能化成化學能

D.植物通過光合作用將CO2轉化為葡萄糖時將太陽能轉變成熱能【解析】考查化學反應中能量轉化的幾種形式。硫在氧氣中燃燒時反應中的化學能轉化為光能和熱能；燃料電池是將化學能直接轉化為電能；葡萄糖氧化放出熱量，化學能轉化為熱能；植物光合作用生成葡萄糖是太陽能轉化為化學能。2．以NA代表阿伏加德羅常數(shù)，則關于熱化學方程式

C2H2(g)+5/2O2(g)＝2CO2(g)+H2O(l)

ΔH＝-1300kJ/mol

的說法中，正確的是

A．有10NA個電子轉移時，該反應吸收1300kJ的能量

B．有NA個水分子生成且為液體時，吸收1300kJ的能量

C．有2NA個碳氧共用電子對生成時，放出1300kJ的能量

D．有8NA個碳氧共用電子對生成時，放出1300kJ的能量【解析】考查對熱化學方程式的理解。根據(jù)電子守恒原理：1molC2H2失去的電子數(shù)等于2.5molO2得到的電子數(shù)。2.5mol×4=10mol電子；每個CO2分子中含有4對碳氧共用電子對。3．1996年亞特蘭大奧運會火炬所用的燃料是丙烯，2008年北京奧運會的“祥云”火炬所用的燃料的主要成分是丙烷。下表中是一些化學鍵鍵能的數(shù)據(jù)。

（1）丙烷脫氫可得丙烯。

已知：C3H8(g)CH3CH＝CH2(g)+H2(g)ΔH=126kJ·mol-1。

試求C＝C雙鍵的鍵能x為；

（2）下列敘述正確的是

A．氫氣和氯氣反應生成氯化氫氣體的熱化學方程式為

H2(g)+Cl2(g)＝2HCl(g)

B．氫氣與氯氣反應生成2mol氯化氫氣體，反應的ΔH＝183kJ/mol

C．氫氣與氯氣反應生成2mol氯化氫氣體，反應的ΔH＝－183kJ/mol

D．氫氣與氯氣反應生成1mol氯化氫氣體，反應的ΔH＝－183kJ/mol化學鍵C—HC＝CC—CH—ClCl—ClH—H鍵能E(kJ/mol)414x347431243436613kJ/mol【解析】考查反應熱與鍵能的關系：

ΔH=反應物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。

（1）根據(jù)ΔH=∑E(反應物)－∑E(生成物)：

ΔH=[2E(C—C)+8E(C—H)]－[E(C＝C)+E(C—C)+6E(C—H)+E(H—H)]=126

kJ/mol所以E(C＝C)=613kJ/mol

（2）反應可表示為：H—H+Cl—Cl2H—Cl，可知斷裂了1molH—H鍵和1molCl—Cl鍵，同時生成了2molH—Cl鍵。根據(jù)反應熱與鍵能的關系：ΔH=∑E（反應物）－∑E（生成物）

=(436kJ/mol+243kJ/mol)－2×431kJ/mol＝－183kJ/mol。4．反應A(g)+B(g)＝C(g)+D(g)過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。(1)該反應是反應(填“吸熱”或“放熱”)。(2)當反應達到平衡時，升高溫度，A的轉化率(填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是(3)反應體系中加入催化劑對反應熱是否有影響?

。放熱減小該反應正反應為放熱反應，升高溫度使平衡向逆反應方向移動不影響，原因是催化劑不改變平衡的移動(4)在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E1和E2的變化是E1，E2(填“增大”、“減小”或“不變”)?！窘馕觥?/p>

（1）反應物的總能量高于生成物的總能量，該正反應是放熱反應；（2）升高溫度，根據(jù)平衡移動原理，平衡向吸熱方向（逆反應）移動，反應物A的轉化率減??；（3）反應熱只與反應物、生成物的狀態(tài)和物質的量有關，與反應過程無關，加入催化劑，平衡不移動，反應放出熱量不變；（4）加入催化劑可以降低活化能，故E1、E2均減?。ㄘ摯呋瘎┏?，一般不考慮）。減小減小【例1】下列各組熱化學方程式中，化學反應的ΔH前者大于后者的是（）

①C(s)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH1

C(s)＋1/2O2(g)＝CO(g)ΔH2

②S(s)＋O2(g)＝SO2(g)ΔH3

S(g)＋O2(g)＝SO2(g)ΔH4

③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)ΔH5

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)ΔH6

④CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)ΔH7

CaO(s)＋H2O(l)＝Ca(OH)2(s)ΔH8

A．①B．④

C．②③④D．①②③典例精析典例精析D【解析】①由于氧氣與CO反應生成CO2放出熱量，所以：

ΔH1＜ΔH2；

②由于固態(tài)硫變?yōu)闅鈶B(tài)硫要吸收熱量，所以氣態(tài)硫燃燒放出的熱量比固態(tài)硫燃燒放出的熱量多，即ΔH3＞ΔH4；

③氣態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水要放出熱量，所以生成液態(tài)水比生成氣態(tài)水放出的熱量要多，即ΔH5＞ΔH6；

④碳酸鈣分解是吸熱反應，氧化鈣與水化合是放熱反應，所以ΔH7＞ΔH8。

答案：C典例精析【評注】反應放出或吸收熱量的多少，跟反應物和生成物的聚集狀態(tài)和物質的量有密切關系。比較ΔH大小時要包含正負號進行對照。

有關物質的能量關系如圖所示，下列熱化學方程式正確的是（）

A．A(g)+2B(g)＝3C(g)ΔH=a

a>0

B．3C(g)＝A(g)+2B(g)ΔH=a

a<0

C．A(g)+2B(g)＝3C(l)ΔH=a

a<0

D．3C(l)＝A(g)+2B(g)ΔH=a

a<0【解析】從圖中物質與能量關系可知：1molA（g）和2mol

B（g）總能量高于3molC（g）的總能量，所以由1mol

A（g）和2molB（g）反應生成3molC（g）是放熱反應，ΔH＜0；則其逆反應是吸熱反應；由于C（g）能量高于C（l）能量，所以1molA（g）和2molB（g）反應生成3molC（l）是放熱反應，ΔH＜0，C正確。典例精析變式1C81.5kJ·mol-1/58g·mol-1=1.41kJ·g-1、87.7kJ·mol-1/78g·mol-1=1.12kJ·g-1；單位質量的Mg(OH)2吸熱更多

【例2】往有機聚合物中添加阻燃劑，可增加聚合物的使用安全性，擴大其應用范圍。例如，在某聚乙烯樹脂中加入等質量由特殊工藝制備的阻燃型Mg(OH)2，樹脂可燃性大大降低。已知熱化學方程式：

Mg(OH)2(s)＝MgO(s)+H2O(g)ΔH1=+81.5kJ·mol-1

Al(OH)3(s)＝1/2Al2O3(s)+3/2H2O(g)ΔH2=+87.7kJ·mol-1

①Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是

。

②等質量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果較好的是

原因是

典例精析典例精析吸熱（或“吸熱分解”，或“分解反應是吸熱反應”）Mg(OH)2

單位質量Mg(OH)2和Al(OH)3的熱效應分別是：③常用阻燃劑主要有三類：A.鹵系，如四溴乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.無機類，主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。從環(huán)保的角度考慮，應用時較理想的阻燃劑是(填代號)

理由是。典例精析典例精析分解物（氧化物）不燃燒、無毒害C【例2】往有機聚合物中添加阻燃劑，可增加聚合物的使用安全性，擴大其應用范圍。例如，在某聚乙烯樹脂中加入等質量由特殊工藝制備的阻燃型Mg(OH)2，樹脂可燃性大大降低。已知熱化學方程式：

Mg(OH)2(s)＝MgO(s)+H2O(g)ΔH1=+81.5kJ·mol-1

Al(OH)3(s)＝1/2Al2O3(s)+3/2H2O(g)ΔH2=+87.7kJ·mol-1典例精析【評注】阻燃效果要從物質燃燒的條件（降低溫度和隔絕空氣等方面）進行分析化學反應原理的復習要注重與生產(chǎn)、生活等有關知識緊密結合，在實際應用中進一步深化理解?！窘馕觥竣費g(OH)2和Al(OH)3受熱分解時吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩(wěn)定性好的MgO、Al2O3覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳。②Mg(OH)2的吸熱效率為：81.5kJ·mol-1/58g·mol-1=1.41kJ·g-1；Al(OH)3的吸熱效率為：87.7kJ·mol-1/78g·mol-1=1.12kJ·g-1。即等質量的Mg(OH)2比Al(OH)3吸熱多。③因為四溴乙烷、磷酸三苯酯沸點低，高溫時有煙生成，且高溫時受熱分解易產(chǎn)生有毒、有害的污染物。無機類阻燃劑Mg(OH)2和Al(OH)3無煙、無毒、腐蝕性小。

一些鹽的結晶水合物，在溫度不太高時就有熔化現(xiàn)象，既熔溶于自身的結晶水中，又同時吸收熱量，它們在塑料袋中經(jīng)日曬能熔化，在日落后又可緩慢凝結而釋放熱量，用以調節(jié)室溫，稱為潛熱材料。現(xiàn)有幾種鹽的水合晶體有關數(shù)據(jù)如下：典例精析變式2水合晶體熔點OＣ熔化熱（kJ/mol）Na2S2O3·5H2O40~5049.7CaCl2·6H2O29.9237.3Na2SO4·10H2O32.3877.0Na2HPO4·12H2O35.1100.1（1）上述潛熱材料中最適宜應用的兩種鹽是。Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O

典例精析（2）實際應用時最常用的（根據(jù)來源和成本考慮）應該是Na2SO4·10H2O

一些鹽的結晶水合物，在溫度不太高時就有熔化現(xiàn)象，既熔溶于自身的結晶水中，又同時吸收熱量，它們在塑料袋中經(jīng)日曬能熔化，在日落后又可緩慢凝結而釋放熱量，用以調節(jié)室溫，稱為潛熱材料?，F(xiàn)有幾種鹽的水合晶體有關數(shù)據(jù)如下：變式2水合晶體熔點OＣ熔化熱（kJ/mol）Na2S2O3·5H2O40~5049.7CaCl2·6H2O29.9237.3Na2SO4·10H2O32.3877.0Na2HPO4·12H2O35.1100.1典例精析【解析】熔點越低，越有利于鹽吸收太陽能而熔化，故排除Na2S2O3·5H2O。進一步比較單位質量吸熱效率：CaCl2·6H2ONa2SO4·10H2ONa2HPO4·12H2O

0.17kJ/g0.24kJ/g0.28kJ/g

很明顯，Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O吸收率較高。又因前者比后者價廉而易獲得。實際應選用Na2SO4·10H2O【備選題】工業(yè)上制備BaCl2的工藝流程圖如下：

某研究小組在實驗室用重晶石（主要成分BaSO4）對工業(yè)過程進行模擬實驗。查表得

BaSO4(s)+4C(s)

高溫4CO(g)+BaS(s)ΔH1=571.2kJ·mol-1①BaSO4(s)+2C(s)高溫2CO2(g)+BaS(s)ΔH2=226.2kJ·mol-1②

典例精析（1）氣體用過量NaOH溶液吸收,得到硫化鈉。Na2S水解的離子方程式為S2-+H2O＝HS-+OH-(HS-+H2O＝H2S+OH-)（2）向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr，當兩種沉淀共存時，c(Br-)/c(Cl-)=。

[Ksp(AgBr)=5.4×10-13，Ksp(AgCl)=2.0×10-10]

（3）反應C(s)+CO2(g)高溫

2CO(g)的ΔH=kJ·mol-1。

（4）實際生產(chǎn)中必須加入過量的炭，同時還要通入空氣，其目的是，典例精析2.7×10-3

172.5使BaSO4得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量）①②為吸熱反應，炭和氧氣反應放熱維持反應所需高溫【解析】（1）注意水解是可逆的、分步的，也不會生成氣體。（2）根據(jù)沉淀溶解平衡原理可知：當AgBr和AgCl兩種沉淀共存時，滿足的關系：

c(Ag+)c(Br-)=5.4×10-13，c(Ag+)c(Cl-)=2.0×10-10，則c(Br-)/c(Cl-)=[5.4×10-13/c(Ag+)]÷[2.0×10-10/c(Ag+)]=2.7×10-3。（3）由①－②得：C(s)+CO2(g)＝2CO(g)ΔH=172.5kJ/mol（4）加入過量的炭，使BaSO4得到充分的還原（或提高BaS的產(chǎn)量）；由于反應①②均為吸熱反應，炭和氧氣反應放熱可以維持反應所需的高溫狀態(tài)。

典例精析方法指導

1.化學反應中能量變化和物質的穩(wěn)定性①宏觀能量變化分析：

ΔH=生成物的總能量－反應物的總能量=H(生成物)-H(反應物)

物質本身所具有的能量（焓）越低，該物質越穩(wěn)定。因此，可用物質本身的能量大小來判斷反應物或生成物的相對穩(wěn)定性。②微觀鍵能變化分析：

ΔH=反應物的鍵能總和－生成物的鍵能總和

=∑E(反應物)－∑E(生成物)。

拆開化學鍵需要吸收能量，而形成化學鍵則放出能量?；瘜W鍵的鍵能越大，拆開化學鍵越困難，物質越穩(wěn)定。因此，可以用化學鍵的鍵能判斷物質的相對穩(wěn)定性。一、化學反應中的熱效應方法指導

比較反應熱的大小，一般是在不同條件（溫度、壓強、物質的聚集狀態(tài)等）下的同一化學反應，或同一條件（溫度、壓強）下的同類化學反應之間進行。比較時要善于從同中求異，抓住其實質，從而順利解決問題。一、化學反應中的熱效應

2.

反應熱大小的比較方法指導

①物質的聚集狀態(tài)：同一物質的能量：氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)；物質的狀態(tài)變化與焓變：

一、化學反應中的熱效應

2.

反應熱大小的比較

影響反應熱大小因素主要有以下幾個方面。方法指導一、化學反應中的熱效應

2.

反應熱大小的比較

影響反應熱大小因素主要有以下幾個方面。

相同物質之間的正反應與逆反應的反應熱（ΔH）關系：放出或吸收的熱量相同，但ΔH的符號相反。如果一個反應的焓ΔH1=QkJ/mol，則其逆反應的ΔH2=－QkJ/mol；如：2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l)ΔH=-571.7kJ·mol-1，則：2H2O(l)＝2H2(g)+O2(g)ΔH=＋571.7kJ·mol-1。③熱化學方程式中的化學計量數(shù)：參加反應的物質的量與反應過程中放出或吸收的熱量成正比。如2mol氫氣燃燒放出的熱量是相同條件下1mol氫氣燃燒時放出的2倍。方法指導一、化學反應中的熱效應

2.

反應熱大小的比較

影響反應熱大小因素主要有以下幾個方面。④晶體結構：晶體結構（原子排列方式）不同，物質本身所具有的能量也不同。如等質量的金剛石與石墨的能量不同，完全反應生成等量的二氧化碳氣體時放出的熱量也不同。注意事項：比較ΔH的大小應包括“+”與“－”；比較放出或吸收的熱量多少，只考慮數(shù)值的絕對值。方法指導

1.注明反應的條件、溫度和壓強（若在25℃和101kPa可不注明），標明ΔH的“+”與“－”。

2.注明反應物和生成物的聚集狀態(tài)（氣態(tài)用“g”、液態(tài)用“l(fā)”、固態(tài)用“s”、水溶液用“aq”）。若為同素異形體還要注明名稱。

3.對于相同物質間的反應，化學計量數(shù)不同，ΔH也不同；聚集狀態(tài)不同，ΔH也不同。因此，在書寫熱化學方程式時，首先要注明聚集狀態(tài)，然后再根據(jù)化學方程式中反應物化學計量數(shù)與反應熱的正比例關系確定出ΔH的值。

4.不論熱化學方程式中化學計量數(shù)為多少，ΔH的單位總是kJ·mol-1。復習過程中應該注意基本概念的理解，并且比較熱化學方程式與化學方程式的區(qū)別。二、熱化學方程式的書寫應注意的問題：高考回放1.（2008·海南）白磷與氧可發(fā)生如下反應：P4+5O2＝P4O10。已知斷裂下列化學鍵需要吸收的能量分別為：P—PakJ·mol–1、P—ObkJ·mol–1、P＝OckJ·mol—1、O＝O

dkJ·mol–1。根據(jù)圖示的分子結構和有關數(shù)據(jù)估算該反應的ΔH，其中正確的是()A.（6a+5d-4c-12b）kJ·mol–1B.（4c+12b－6a－5d）kJ·mol–1C.（4c+12b－4a－5d）kJ·mol–1D.（4a+5d－4c－12b）kJ·mol–1A高考回放【解析】

本題從化學鍵與晶體結構的角度，考查有關反應熱的簡單計算技巧。

1mol白磷（P4）中含有6molP－P鍵，1molP4O10中含有4molP＝O鍵和12molP－O鍵，根據(jù)：ΔH=∑E(反應物)－∑E(生成物)

＝[6a+5d]─[4c+12b]kJ/mol，高考回放2.（2008·天津）化學反應N2＋3H2＝2NH3的能量變化如圖所示，該反應的熱化學方程式是()A.N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(l)ΔH＝2(a–b–c)kJ/molB.N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)ΔH＝2(b–a)kJ/molC.1/2N2(g)＋3/2H2(g)＝NH3(l)ΔH＝(b＋c–a)kJ/molD.1/2N2(g)＋1/3H2(g)＝NH3(g)ΔH＝(a＋b)kJ/molA高考回放【解析】考查化學反應中鍵能與能量變化的應用，同時要注意反應物和生成物的聚集狀態(tài)及物質的量與反應熱的關系?；瘜W鍵的鍵能與反應熱的關系：ΔH=∑E(反應物)－∑E(生成物)。若反應N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(l)

ΔH=2[a–b]kJ/mol；而1mol的NH3(g)轉化為1mol的NH3(l)放出的熱量為ckJ，則反應N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(l)ΔH=2[a－b－c]kJ