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1、第一单元化学反应中的热效应,专题六 化学反应与能量变化,题组一燃料的充分燃烧和反应热1.燃料的充分燃烧(1)化石燃料主要包括煤、石油、天然气。(2)可燃物燃烧的条件是与 、温度达到着火点。(3)充分燃烧的必要条件是 要充足,与O2的接触面积要大。(4)不充分燃烧则产热少,浪费资源,污染环境。2.反应热(焓变)(1)定义:在恒温、恒压的条件下,反应过程中吸收或释放的热量。(2)符号: 。,O2接触,O2,H,(3)单位: 。(4)测量:可用量热计测量。(5)表示方法:吸热反应的H 0;放热反应的H 0。(6)产生原因:化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等,故化学反应均伴随着
2、能量变化。,kJ/mol或kJmol-1,3.放热反应和吸热反应的比较,特别提醒(1)化学反应表现为吸热或放热与反应开始是否需要加热无关。需要加热的反应不一定是吸热反应,如C(s)+O2(g) CO2(g)H0;不需要加热的反应也不一定是放热反应,如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应。(2)浓硫酸、NaOH固体溶于水放热,NH4NO3溶于水吸热,但此类热效应属于溶解热,不属于放热反应或吸热反应。(3)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.标准燃烧热和热值(1)标准燃烧热:在101 kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。,标
3、准燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写热化学方程式时,一般以燃烧1 mol物质为标准来配其余物质的化学计量数。(2)热值:1 g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的热值。,题组二盖斯定律、热化学方程式1.盖斯定律(1)1840年化学家盖斯从实验中总结得出盖斯定律。(2)内容:一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的 和 有关。(3)应用:很多反应很难直接测其反应热,可用盖斯定律计算。2.热化学方程式(1)定义:能够表示 的化学方程式。,始态,终态,反应热,(2)书写要求a.注明反应的 和 (25 、101
4、kPa下进行的反应可不注明)。b.注明反应物和生成物的状态:固态(s)、液态(l)、气态(g)或溶液(aq)。 c.热化学方程式的化学计量数只表示 ,可以用整数或简单分数表示。,温度,压强,物质的量,题组三太阳能、生物质能和氢能的利用1.太阳能的利用绿色植物的光合作用是 的主要利用形式,地球上每年通过光合作用储存的太阳能,相当于全球能耗的10倍左右。主要是通过(1)光能化学能6CO2+6H2O (2)化学能热能(C6H10O5)n+nH2O C6H12O6+6O2 ,太阳能,C6H12O6+6O2,nC6H12O6,6CO2+6H2O,2.生物质能的利用农业废弃物(如植物的秸秆、枝叶)、水生植
5、物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等这些物质中蕴藏着丰富的能量,我们把这些来自于植物及其加工产品所贮存的能量叫做生物质能。生物质能利用的主要方式:(1)直接燃烧 (C6H10O5)n+6nO2 6nCO2+5nH2O (2)生物化学转换 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2,C6H12O6 3CH4+3CO2(C6H10O5)n+nH2O 3nCH4+3nCO23.氢能的开发和利用制氢气的原料是水,氢气燃烧的产物也是水,因此氢气是一种理想的清洁燃料。,(3)热化学转换,题组一燃料的充分燃烧和反应热1.下列有关能量转换的说法不正确的
6、是()A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程B.化石燃料和秸秆燃烧时放出的能量均来源于太阳能C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转化成热能的过程D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转化成热能的过程答案DD项,植物的光合作用是将太阳能转化为化学能的过程,故D错误。,2.下列有关吸热反应、放热反应的叙述中,正确的是()如果反应物的总能量低于生成物的总能量,该反应一定是吸热反应;只要是在加热条件下进行的反应一定是吸热反应;只要是在常温常压下进行的反应一定是放热反应;中和反应和燃烧都是放热反应,水解大多数吸热;化合反应都是放热反应,分解反应都是吸热反应。A.B.C.D.答案A有些放热反应不
7、能自发进行,需要加热才能发生(如木炭的燃烧),错;有些吸热反应在常温下也能进行,如Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应,错;有的化合反应是吸热反应,分解反应大部分是吸热反应,但有少数是放热反应,错。,A.已知2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H=-483.6 kJmol-1,则氢气的燃烧热为241.8 kJB.C(石墨,s)C(金刚石,s)H0,所以金刚石比石墨稳定C.已知碳的燃烧热为y kJmol-1,当7.2 g的碳在12.8 g的氧气中燃烧,至反应物耗尽并放出x kJ的热量,则可求出 1 mol碳与氧气反应生成一氧化碳时,H=(0.5y-2.5x)kJmol-1D.已知2C(s
8、)+2O2(g) 2CO2(g)H12C(s)+O2(g) 2CO(g)H2,则H1H2,3.下列有关反应热的叙述正确的是(),答案CA项中生成的水应该是液态的,且燃烧热的单位为kJmol-1,所以A错;石墨变为金刚石时吸热,说明石墨能量更低,所以石墨比金刚石稳定,B错;碳的燃烧热为y kJmol-1,说明C(s)+O2(g) CO2(g)H=-y kJmol-1,现有0.6 mol碳与0.4 mol氧气反应生成CO 0.4 mol、CO2 0.2 mol时放热x kJ,即生成0.2 mol CO2放热0.2y kJ,生成0.4 mol CO放热(x-0.2y)kJ,则可求出1 mol碳与氧气
9、完全反应生成CO时放出的热量,根据C(s)+O2(g) CO(g)可得H=-2.5(x-0.2y)kJmol-1=(0.5y-2.5x)kJmol-1,C项对;D项,碳完全燃烧放热更多,但放热反应的H0,所以H1H2。,题组二盖斯定律、热化学方程式4.氯原子对O3的分解有催化作用:O3(g)+Cl(g) ClO(g)+O2(g)H1,ClO(g)+O(g)Cl(g)+O2(g)H2,大气臭氧层的分解反应是O3(g)+O(g) 2O2(g)H,该反应的能量变化示意图如下图所示,下列叙述中正确的是(),A.反应O3(g)+O(g) 2O2(g)的H=E1-E3B.反应O3(g)+O(g) 2O2(
10、g)的H=E2-E3C.O3(g)+O(g) 2O2(g)是吸热反应D.H=H1+H2,答案DO3和O的总能量高于2O2的能量,反应O3(g)+O(g) 2O2(g)为放热反应,H0,H=E3-E2,故A、B、C项错。根据盖斯定律可得H=H1+H2,D对。,题组三太阳能、生物质能和氢能的利用6.下列选项中,说明乙醇作为燃料的优点的是()燃烧时发生氧化反应充分燃烧的产物不污染环境乙醇是一种可再生能源燃烧时放出大量的热A.B.C.D.答案D燃烧一般均为可燃物的氧化反应。,7.人类发现并利用沼气已有悠久的历史。1776年,意大利科学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵,从水底冒出一连串的气泡,分析其
11、主要成分为甲烷和二氧化碳等气体。由于这种气体产生于沼泽地,故俗称“沼气”。垃圾和麦草的主要化学成分是C6H12O6、(C6H10O5)n,试写出用垃圾和麦草发酵产生沼气的化学方程式。,答案C6H12O6 3CH4+3CO2(C6H10O5)n+nH2O 3nCH4+3nCO2解析垃圾和麦草的主要化学成分是C6H12O6、(C6H10O5)n,它们在发酵时,生成甲烷和CO2气体。,1.先写出正确的化学方程式,并写明物质的聚集状态。2.H与测定条件有关,因此在书写时应注明H的测定条件,若是在25 、1.01105 Pa下,可不必注明温度、压强。3.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
12、物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。,重难一热化学方程式的书写,4.反应物和产物的聚集状态不同,反应热数值以及符号都可能不同。因此,必须注明物质的聚集状态(s、l、g、aq)才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用标明“”和“”。5.热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与H相对应,如果化学计量数加倍,则H也要加倍。当反应逆向书写时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。,典例125 、101 kPa下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJmol-1、285.8 kJmol-1、890.3 kJmol-1、
13、2 800 kJmol-1,则下列热化学方程式正确的是()A.C(s)+O2(g) CO(g)H=-393.5 kJmol-1B.2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H=+571.6 kJmol-1C.CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)H=-890.3 kJmol-1D.C6H12O6(s)+3O2(g) 3CO2(g)+3H2O(l)H=-1 400 kJmol-1,解析根据燃烧热的定义判断,碳燃烧生成的稳定化合物应是CO2,A错;H2燃烧是放热反应,H0,且生成的水应是液态,B错;CH4燃烧的产物应是CO2和液态水,C错。,答案D,1.实验测得:101 kPa时,
14、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CO2,放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是()CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)H=890.3 kJmol-1CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)H=-890.3 kJmol-1,变式训练,2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1A.仅有B.仅有C.仅有D.全部符合要求,答案B解析写热化学方程式时要重点注意与普
15、通化学方程式不同的几点:(1)产物的稳定状态,H2O为液态,碳燃烧生成的稳定化合物为CO2;(2)单位是kJmol-1,不是kJ;(3)数值,H的数值要与方程式中化学计量数保持一致;(4)符号,吸热用“+”,放热用“-”。仅符合要求。,重难二反应热大小的比较与计算,1.比较 (1)同一反应中,生成物状态不同如A(g)+B(g) C(g)H1H2。(注意:放热越多,H越小) (2)同一反应中,反应物状态不同如S(g)+O2(g) SO2(g)H10S(s)+O2(g) SO2(g)H20,因为反应物S(g)比S(s)所含能量多,故反应放出的热量多,所以H1H2。2.计算(1)根据键能数据(E)计
16、算H=E(反应物)-E(生成物)(2)根据热化学方程式计算反应热与反应物或生成物的物质的量成正比(3)根据实验数据计算H=-Q=-(Ct)(C代表溶液及量热计的总热容,单位为J/)或H=-Q=-(cmt)c代表反应物的比热容,单位为J/(g),(4)利用盖斯定律书写热化学方程式的思维模型,典例2下列各组热化学方程式中,化学反应的H前者大于后者的是()C(s)+O2(g) CO2(g)H1C(s)+O2(g) CO(g)H2S(s)+O2(g) SO2(g)H3S(g)+O2(g) SO2(g)H4H2(g)+O2(g) H2O(l)H52H2(g)+O2(g) 2H2O(l)H6CaCO3(s
17、) CaO(s)+CO2(g)H7,CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)H8A.B.C.D.,解析中前者为完全燃烧,后者为不完全燃烧,热效应是前者大于后者,但H1、H2均为负值,故H1H6。中前者为吸热反应,H7为正数;后者为放热反应,H8为负数。答案C,变式训练,答案D解析A项,弱酸与弱碱发生中和反应生成1 mol H2O释放的能量小于强酸与强碱发生中和反应生成1 mol H2O释放的能量,不正确;B项,不论是在光照还是在点燃条件下,H均相同,不正确;C项,生成液态水放出的热量多,故ab,不正确;D项,根据盖斯定律,由-可得C(石墨,s) C(金刚石,s)H=+1.5 kJmol
18、-1,正确。,反应热的测定注意点1.酸碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液(0.1 molL-10.5 molL-1)(1)测定反应热尽可能不用浓酸或浓碱,因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。(2)测定反应热时尽可能不用弱酸或弱碱,因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离,若改用弱酸或弱碱,它们电离时要吸收一部分热量。2.要使用同一温度计分别先后测量酸、碱及混合液的温度时,测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中,且要稳定一段时间再记下读数。,重难三反应热的测定,3.实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温,才能使用。4.操作时动作要快,尽量减少热量的散失。5
19、.实验时要使一种反应物稍过量,以保证另一种反应物完全反应,但在计算时,应取二者中量少的一种,因为过量的酸或碱并不参与中和反应。6.重复实验23次,取其平均值,以减小误差。,特别提醒(1)计算时一定要注意所求热量是生成1 mol液态H2O时放出的热量。(2)注意单位的运用和换算,这是经常忽略的地方。,典例3实验室用50 mL 1.0 molL-1盐酸跟50 mL 1.1 molL-1氢氧化钠溶液在如图装置中进行中和反应,并通过测定反应过程中所放出的热量来计算反应热。试回答下列问题:(1)(填“能”或“不能”)将环形玻璃搅拌棒改为环形金属(如铜)棒。其原因是。(2)量热计上如不盖盖板,对求得反应热
20、数值的影响是(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。,(3)如果改用60 mL 1.0 molL-1盐酸跟50 mL 1.1 molL-1氢氧化钠溶液进行反应,则与上述实验相比,所放热量(填“增加”“减少”或“不变”),理由是。解析反应热测定的关键是减少热量的散失,因此保温隔热非常重要,如在量热计上盖上盖板,使用环形玻璃搅拌棒而不使用环形金属(如铜)棒。同时为保证其中一种反应物完全反应,常使另一种反应物稍过量。答案(1)不能金属易导热(2)偏低(3)增加后者生成0.055 mol的H2O,而前者只能生成0.050 mol的H2O,3.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)H=-57.3 kJmol-1,向1 L 0.5 molL-1的NaOH溶液中加入下列物质:稀盐酸;浓H2SO4;稀硝酸,恰好完全反应的热效应H1、H2、H3的关系正确的是()A.H1H2H3B.H1H2D.H1H3H2,变式训练,答案C解析浓H2SO4溶于水时放出热量,使H2减小。,