化學(xué)反應(yīng)與能量變化

1．了解化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因及能量變化的規(guī)律，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。

3．了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。

4．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)熱的簡單計算。5．了解能源是人類生存和社會發(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。能源問題是當(dāng)今社會的熱點(diǎn)問題，是高考的必考知識點(diǎn)和高考命題的熱點(diǎn)，近幾年高考中該類試題的數(shù)目呈上升的趨勢，題型為選擇題和填空題，有時還與圖表結(jié)合起來進(jìn)行考查。其考查的主要內(nèi)容有：

(1)熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷；

(2)反應(yīng)熱大小的比較及簡單計算；

(3)蓋斯定律及反應(yīng)熱與能源的綜合應(yīng)用。[思考·回顧]1．吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)有下列變化：①H2在Cl2中燃燒②碳酸鈣分解③鋁熱反應(yīng)④酸堿中和反應(yīng)⑤緩慢氧化⑥NaOH固體溶于水⑦鐵和稀H2SO4反應(yīng)⑧Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl反應(yīng)

(1)屬于放熱反應(yīng)的有：

，這些反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了

能向

能的轉(zhuǎn)變。

(2)屬于吸熱反應(yīng)的有：

，這些反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了

能向

能的轉(zhuǎn)變。①③④⑤⑦②⑧化學(xué)熱化學(xué)熱2．反應(yīng)熱下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量(kJ)：物質(zhì)H2(g)O2(g)H2O(g)能量436496926放熱高小于[歸納·助學(xué)]熱化學(xué)方程式的書寫

(1)書寫原則：①標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)：固體(s)、液體(l)、氣體(g)、溶液(aq)；②化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，可以用分?jǐn)?shù)；③ΔH要注明“＋”、“－”，其單位為kJ/mol；④ΔH后面要標(biāo)明溫度和壓強(qiáng)，不標(biāo)明時，即指25℃、101kPa。

(2)反應(yīng)熱ΔH與熱化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)成正比；當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。[鑒賞·領(lǐng)悟]1．2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)和4SO2(g)＋2O2(g)===4SO3(g)的ΔH相等(2012·福建高考) ()解析：因忽視ΔH與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系而造成判斷錯誤；化學(xué)計量數(shù)擴(kuò)大，ΔH也擴(kuò)大相應(yīng)的倍數(shù)。2．工業(yè)生產(chǎn)水煤氣的反應(yīng)：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝＋131.4kJ/mol反應(yīng)中生成1體積CO(g)吸收131.4kJ熱量(2012·上海高考) ()解析：因混淆ΔH與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系而造成錯誤；由熱化學(xué)方程式可知，反應(yīng)中生成1molCO(g)吸收131.4kJ的熱量。××3.如圖表示1molH2(g)完全燃燒生成水蒸氣吸收241.8kJ熱量(2012·青島模擬)()解析：易出現(xiàn)放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的判斷錯誤；從圖中

可以看出，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反

應(yīng)為放熱反應(yīng)，即1molH2(g)完全燃燒生成水蒸氣放出

241.8kJ的熱量。

×

[思考·回顧]把煤作為燃料可通過下列兩種途徑：途徑Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－akJ/mol途徑Ⅱ：先制水煤氣：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋bkJ/mol再燃燒水煤氣：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH＝－ckJ/mol2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－dkJ/mol(1)兩種途徑放熱：途徑Ⅰ放出的熱量

(填“大于”、“小于”或“等于”)途徑Ⅱ放出的熱量。

(2)制水煤氣的反應(yīng)中，反應(yīng)物具有的總能量

生成物所具有的總能量，反應(yīng)條件應(yīng)為

。

(3)a、b、c、d的數(shù)學(xué)關(guān)系式可表達(dá)為

。等于c＋d＝2(a＋b)小于高溫[歸納·助學(xué)]

蓋斯定律的應(yīng)用(1)理論依據(jù)：反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(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)計算模式：ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(3)主要應(yīng)用：計算某些難以直接測量的反應(yīng)熱。(4)注意事項：應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡單計算，關(guān)鍵在于設(shè)計反應(yīng)途徑。①當(dāng)反應(yīng)式乘以或除以某數(shù)時，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，ΔH都要帶“＋”、“－”號計算、比較，即把ΔH看作一個整體進(jìn)行分析判斷。③在設(shè)計的反應(yīng)途徑中常會遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化，狀態(tài)由固→液→氣變化時，會吸熱；反之會放熱。④當(dāng)設(shè)計的反應(yīng)逆向進(jìn)行時，其ΔH與正反應(yīng)的ΔH數(shù)值相等，符號相反。[鑒賞·領(lǐng)悟]××解析：因無法利用蓋斯定律確定出反應(yīng)①、②、③與目標(biāo)反應(yīng)的關(guān)系而造成錯誤；由③×6－②×6－①×2可得：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)

ΔH＝－1641kJ/mol?！?/p>

[命題角度一·2012·海南高考]肼(N2H4)可作為火箭發(fā)動機(jī)的燃料，與氧化劑N2O4反應(yīng)生成N2和水蒸氣。已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(l)ΔH1＝－19.5kJ·mol－1②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534.2kJ·mol－1寫出肼和N2O4

反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______________________________________________。

解析：N2H4與N2O4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，根據(jù)蓋斯定律可知：由②×2－①可得：2N2H4(l)＋N2O(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝2×(－534.2kJ·mol－1)－(－19.5kJ·mol－1)＝－1048.9kJ·mol－1。

答案：2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)

ΔH＝－1048.9kJ·mol－1答案：＋203.9kJ·mol－1應(yīng)用蓋斯定律把熱化學(xué)方程式作疊加處理從而計算反應(yīng)熱，是每年高考中的必考題目，題型有選擇題和填空題兩種，Ⅱ卷中一般將該內(nèi)容與化學(xué)平衡及電化學(xué)的知識組合成一道大題，題目一般是先給定2～3個熱化學(xué)方程式，通過尋找目標(biāo)反應(yīng)始態(tài)和終態(tài)的化學(xué)計量數(shù)而進(jìn)行疊加和計算。

運(yùn)用蓋斯定律計算ΔH的方法參照目標(biāo)熱化學(xué)方程式設(shè)計合理的反應(yīng)途徑，對原熱化學(xué)方程式進(jìn)行恰當(dāng)?shù)摹白冃巍?反寫或乘除某一個數(shù))，然后熱化學(xué)方程式之間進(jìn)行“加減”，反應(yīng)熱也隨之作相應(yīng)改變及計算，從而得出新熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱ΔH。(1)合理進(jìn)行方程式的疊加：熱化學(xué)方程式的疊加類似于整式的運(yùn)算，疊加時應(yīng)遵循數(shù)學(xué)的運(yùn)算規(guī)則，當(dāng)需要將某一熱化學(xué)方程式同乘以某一化學(xué)計量數(shù)時，各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)和ΔH需同乘以該化學(xué)計量數(shù)。

(2)“ΔH”在進(jìn)行加、減、乘等運(yùn)算時，一定要注意其符號的改變，即ΔH的運(yùn)算包括數(shù)值和符號的雙重運(yùn)算。1．(2012·大綱全國卷)反應(yīng)A＋B→C(ΔH<0)分兩步進(jìn)行：①A＋B→X(ΔH>0)，②X→C(ΔH<0)。下列示意圖中，能正確表示總反應(yīng)過程中能量變化的是(

)解析：選。因總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)②放出的熱量比反應(yīng)①吸收的熱量多。選項A，圖中反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，反應(yīng)②為吸熱反應(yīng)，且總反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，錯誤；選項B，圖中反應(yīng)①和反應(yīng)②均為吸熱反應(yīng)，錯誤；選項C，圖中反應(yīng)①和反應(yīng)②均為放熱反應(yīng)，錯誤。D2．(2012·哈爾濱模擬)已知化學(xué)反應(yīng)A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量變化如圖所示，判斷下列敘述中正確的是(

)A．每生成2分子AB吸收bkJ熱量B．該反應(yīng)熱ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1C．該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量D．?dāng)嗔?molA—A和1molB—B鍵，放出akJ能量解析：選。觀察題給圖像可以得到，上述反應(yīng)的反應(yīng)物總能量低于生成物總能量，為吸熱反應(yīng)，其中反應(yīng)熱ΔH＝＋(a－b)kJ·mol－1。化學(xué)反應(yīng)過程中，化學(xué)鍵斷裂為吸熱過程，化學(xué)鍵形成為放熱過程。B解析：選。根據(jù)反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系可知：ΔH＝945kJ/mol＋3×436kJ/mol－6×391kJ/mol＝－93kJ/mol。A4．實(shí)驗(yàn)測得：101kPa時，1molH2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ的熱量；1molCH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2，放出890.3kJ的熱量。下列熱化學(xué)方程式的書寫正確的是 (

)①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝＋890.3kJ/mol②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3kJ/mol③CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3kJ/mol④2H2(g)＋2O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ/molA．僅有②

B．僅有②④C．僅有②③④ D．全都符合要求解析：選。甲烷的燃燒為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，①錯誤；1mol甲烷完全燃燒生成液態(tài)水時，放出890.3kJ熱量，③中生成的水為氣態(tài)，故②正確，③錯誤；2molH2完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量為285.8kJ×2＝571.6kJ，④正確。B反應(yīng)熱大小的比較

(1)同一反應(yīng)的生成物狀態(tài)不同時，如A(g)＋B(g)===C(g)ΔH1，A(g)＋B(g)===C(l)

ΔH2，則ΔH1＞ΔH2。

(2)同一反應(yīng)物狀態(tài)不同時，如A(s)＋B(g)===C(g)

ΔH1，A(g)＋B(g)===C(g)

ΔH2，則ΔH1＞ΔH2。

(3)兩個有聯(lián)系的反應(yīng)相比較時，如C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH1①，C(s)＋1/2O2(g)===CO(g)

ΔH2②。比較方法：利用反應(yīng)①(包括ΔH1)乘以某計量數(shù)減去反應(yīng)②(包括ΔH2)乘以某計量數(shù)，即得出ΔH3＝ΔH1×某計量數(shù)－ΔH2×某計量數(shù)，根據(jù)ΔH3大于0或小于0進(jìn)行比較。總之，比較反應(yīng)熱的大小時要注意：①反應(yīng)中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；②ΔH有正負(fù)之分，比較時要連同“＋”、“－”一起比較，類似數(shù)學(xué)中的正、負(fù)數(shù)大小的比較；③若只比較放出或吸收熱量的多少，則只比較數(shù)值的大小，不考慮正、負(fù)號。[典例示法](2012·福建四地六校聯(lián)考)已知1mol紅磷轉(zhuǎn)化為1mol白磷，吸收18.39kJ熱量。①4P(紅，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)；ΔH1②4P(白，s)＋5O2(g)===2P2O5(s