化学反应中的能量变化典例.docx
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化学反应中的能量变化典例
第3讲化学反应中的能量变化
高考说明
1、了解化学反应中的能量变化，吸热反应、放热反应、反应热、燃烧热、中和热等概念。
2、；理解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式
3、掌握有关燃烧热的简单计算。
4、初步了解新能源的开发。
解读考纲
围绕考纲我们应掌握如下要点：
①化学反应中的能量变化，吸热反应，放热反应②反应热的概念，化学反应过程中能量变化与放热、吸热的关系。
③热化学方程式的概念，正确书写热化学方程式。
④燃烧热、中和热的概念及简单计算⑤化石燃料、新能源的开发，燃料的充分燃烧。
命题预测
反应热是高考重点考察内容之一，主要有
（1）热化学方程式的书写及正误判断；
（2）反应热的计算；（3）比较反应热的大小；（4）反应热与能源的综合考查。
对于燃烧热和中和热的概念及计算将是高考考查的重点，预计会在填空题、选择题、实验题中有所体现，难度不会太大。
重点考查学生灵活应用知识，接受新知识的能力。
一、了解反应热、燃烧热、中和热的概念
1.化学反应过程中放出或吸收的热量叫做反应热，符号ΔH，单位kJ/mol
2.燃烧热概念：
燃烧热指的在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量
概念中的关键词：
101kPa、1mol、完全燃烧生成稳定的氧化物
3.中和热概念：
在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热（中学阶段主要讨论强酸和强碱的反应）
概念中的关键词稀溶液中、生成1molH2O
二、正确书写热化学方程式
1.能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式称为热化学方程式。
表示含义：
不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化
2.热化学方程式书写注意事项：
1、△H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用“；”隔开。
若为放热反应，△H为“－”；若为吸热反应，△H为“＋”。
△H的单位一般为kJ/mol。
2、注意反应热△H与测定条件（温度.压强等）有关。
因此书写热化学方程式时应注明△H的测定条件
绝大多数△H是在25℃.101325Pa下测定的，可不注明温度和压强。
3、注意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物质的物质的量，并不表示物质的分子或原子数。
因此化学计量数可以是整数.也可以是分数。
4、注意反应物和产物的聚集状态不同，反应热△H不同。
因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。
气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。
热化学方程式中不用↑和↓。
5、注意热化学方程式是表示反应已完成的数量。
由于△H与反应完成物质的量有关，所以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。
当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
三、掌握化学反应热的计算
1.吸热反应：
△H>0；从物质能量角度分析，反应物总能量<生成物总能量；从键能角度（实质）分析,反应物断键吸收的能量>生成物成键释放的能量；从常见反应角度：
属于吸热的有①大多数分解反应特例:
2KClO3===2KCl+3O2↑（放热反应）②Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应,③工业上制水煤气的反应④以C.H2.CO为还原剂的氧化还原反应.
2.放热反应：
△H<0；从物质能量角度分析，反应物总能量>生成物总能量；从键能角度（实质）分析,反应物断键吸收的能量<生成物成键释放的能量；从常见反应角度：
①所有燃烧反应②酸碱中和反应 ③大多数化合反应特例：
C+CO2===CO（吸热反应）④铝热反应
⑤金属与酸（活泼金属与水）反应⑥金属氧化物（如氧化钙等）与水（或酸）反应
4.中和热测定实验（介绍）：
例：
50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在如图所示装置中进行中和反应。
通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。
回答下列问题
（1）从实验装置上看，图中仪器名称是环形玻璃搅拌棒
（2）烧杯间填满碎纸条的作用是减少实验过程中的热量损失
（3）若大烧杯上不盖硬纸板，求得中和热数值偏小（4）实验中改用60mL0.5mol·L-1盐酸跟50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所测得的中和热值相等，简述理由：
因为"中和热"是指酸跟碱发生中和反应生成1摩尔
时所放出的热量,与酸碱的用量无关
（5）用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热的数值会偏小
四、了解能源
能源就是能提供能量的自然资源
目前主要使用的能源是化石燃料，常见的能源有化石燃料.风力.阳光.潮汐等。
击破考点一：
热化学方程式的书写.判断
例1：
已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的化学方程式正确的是（）
A．
；
B．
；
C．
；
D．
；
答案：
A
解析：
燃烧热是指在25摄氏度,101kPa时,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。
1mol乙炔完全燃烧生成2mol二氧化碳，因此对应放出热量为2bkJ
【变式训练1】（河北舞阳一高09高三10考）下列有关热化学方程式的叙述正确的是（）
A．已知2H2（g）+O2（g）==2H2O（l）；△H=－571.6kJ·mol-1，则氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1
B．已知C（石墨，s）==C（金刚石，s）；△H>0，则金刚石比石墨稳定
C．含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7kJ的热量，则稀醋酸和稀NaOH溶液反应的热化学方程式为：
NaOH（aq）+CH3COOH（aq）==CH3COONa（aq）+H2O（l）△H=－57.4kJ·mol-1
D．已知2C（s）+2O2（g）=2CO2（g）△H1；2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2，则△H1>△H2
答案：
A
【变式训练2】在25℃.1.01×105Pa下，将22gCO2通入1mol·L－1NaOH溶液750mL中充分反应，测得反应放出xkJ热量。
在该条件上，1molCO2通入2mol·L－1NaOH溶液1L中充分反应放出ykJ热量。
则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式是（）
A．CO2（g）＋NaOH（aq）===NaHCO3（aq）；△H=－（2y－x）kJ·mol－1
B．CO2（g）＋NaOH（aq）===NaHCO3（aq）；△H=－（2x－y）kJ·mol－1
C．CO2（g）＋NaOH（aq）===NaHCO3（aq）；△H=－（4x－y）kJ·mol－1
D．2CO2（g）＋NaOH
（1）===NaHCO3
（1）；△H=－（8x－2y）kJ·mol－1
答案：
C
击破考点二:
化学反应热的有关计算
例2：
（08年海南化学·8）白磷与氧可发生如下反应：
P4+5O2=P4O10。
已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：
P—PakJ·mol—1.P—ObkJ·mol—1.P=OckJ·mol—1.O=OdkJ·mol—1。
根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的△H，其中正确的是
A．（6a+5d－4c－12b）kJ·mol—1
B（4c+12b－6a－5d）kJ·mol—1
C．（4c+12b－4a－5d）kJ·mol—1
D．（4a+5d－4c－12b）kJ·mol—1
答案：
A
解析：
由图可以看出：
P4中有6mol的P－P，5mol的O2中含有5molO＝O，1mol的P4O10中含有4mol的P＝O，12mol的P－O，所以△H＝（6a＋5d－4c－12b）kJ·mol－1。
【变式训练3】（08上海卷）已知：
H2（g）＋F2（g）
2HF（g）＋270kJ，下列说法正确的是（）
A．2L氟化氢气体分解成1L的氢气和1L的氟气吸收270kJ热量
B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ
C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量
D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ
答案：
C
解析：
由题上的化学方程式可知，1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出的热量放出的热量为270kJ，而从气体的氟化氢转化为液态的氟化氢还要放出热量，所以热量应大于270kJ，由于反应为放热反应，所以在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量。
【变式训练4】（湖北黄石二中09高三化学检测）
（1）肼（N2H4）和NO2是一种双组分火箭推进剂。
两种物质混合发生反应生成N2和H2O（g），已知8g气体肼在上述反应中放出142kJ热量，其热化学方程式为。
（2）0.3mol的气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，其热化学反应方程式为；
又知H2O（l）
H2O（g）；△H＝＋44kJ/mol，则11.2L（标准状况）乙硼烷完全燃烧生成气态水时，放出的热量是kJ。
答案：
（1）2N2H4（g）＋2NO2（g）＝3N2（g）＋4H2O（g）；△H＝－1136kJ/mol
（2）B2H6（g）＋3O2（g）＝B2O3（s）＋3H2O（l）；△H＝－2165kJ/mol1016.5kJ
击破考点三:
有关燃烧热.中和热的知识
例3.下列说法或表示方法中正确的是：
A.等质量的硫蒸气和硫磺分别完全燃烧，后者放出的热量多
B.氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1，则氢气燃烧的热化学方程式为
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）；△H＝－285.8kJ·mol-1
C.Ba（OH）2·8H2O（s）＋2NH4Cl（s）＝BaCl2（s）＋2NH3（g）＋10H2O（l）；△H＜0
D.已知中和热为57.3kJ·mol-1，若将含0.5molH2SO4的浓溶液与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量要大于57.3kJ
答案：
D
解析：
按照燃烧热和中和热的概念进行分析。
【变式训练5】（郑州二中09学年高三10月份月考）下列说法或表示方法正确的是
A.反应物的总能量低于生成物的总能量时，该反应一定不能发生
B.强酸跟强碱反应放出的热量就是中和热
C.由石墨比金刚石稳定可知：
D.在
.
时，
完全燃烧生成气态水，放出
热量，则氢气的燃烧热为241.8
答案：
C
【变式训练6】（09四川卷9）25℃，101kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ/mol，辛烷的燃烧热为5518kJ/mol。
下列热化学方程式书写正确的是
A.2H+（aq）+
（aq）+
（aq）+2OH
（aq）=BaSO4（s）+2H
O
（1）;
H=
57.3kJ/mol
B.KOH（aq）+
H
SO4（aq）=
K
SO4（aq）+H
O（I）;
H=
57.3kJ/mol
C.C8H18（I）+
O
（g）=8CO
（g）+9H
O;
H=
5518kJ/mol
D.2C8H18（g）+25O
（g）=16CO
（g）+18H
O
（1）;
H=
5518kJ/mol
答案：
B
1.（07年广东理基·19）下述做法能改善空气质量的是
A．以煤等燃料作为主要生活燃料
B．利用太阳能.风能和氢能等能源替代化石能源
C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车
D．限制使用电动车
答案：
B
解析：
以煤等燃料作为主要生活燃料时会产生大量的空气污染物；私人汽车代替公交车会使汽油的消耗量增加，带咯啊的空气污染物增多，限制使用电动车会增加有害气体的排放。
因此正确的选项为B
2.（07年广东化学·14）将V1mL1.0mol·L-1HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如右图所示（实验中始终保持V1＋V2＝50mL）。
下列叙述正确的是
A．做该实验时环境温度为22℃
B．该实验表明化学能可能转化为热能
C．NaOH溶液的浓度约为1.0mol/L·L-1
D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应
答案：
B
解析：
中和反应为放热反应，B对，中和反应有水生成，但有水生成的不一定是放热反应，如H2+CuO
H2O+Cu是吸热反应，D错，从表中分析当加入HCl溶液5mL.NaOH溶液45mL反应后温度为22℃，故实验时环境温度小于22℃，A错，加入HCl溶液30mL反应放热最多，应是酸碱正好中和，故C（NaOH）=1.0mol/L·30mL/20mL=1.5mol/L，C错。
3.（09年天津理综·6）已知：
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）ΔH=-566kJ/mol
Na2O2（s）+CO2（g）=Na2CO3（s）+
ΔH=-226kJ/mol
根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是
A．CO的燃烧热为283kJ
B．右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系
C．2Na2O2（s）+2CO2（s）=2Na2CO3（s）+O2（g）ΔH＞-452kJ/mol
D．CO（g）与Na2O2（s）反应放出509kJ热量时，电子转移数为6.02×1023
答案：
C
解析：
A项，燃烧热的单位出错，应为kJ/mol，错；图中的量标明错误，应标为2molCO和2molCO2,故错。
CO2气体的能量大于固体的能量，故C项中放出的能量应小于452kJ，而△H用负值表示时，则大于-452Kj/mol，正确；将下式乘以2，然后与上式相加，再除以2，即得CO与Na2O2的反应热，所得热量为57kJ，故D项错。
4.（09全国卷Ⅱ11）已知：
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH=-571.6KJ·mol-1
CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）ΔH=-890KJ·mol-1
现有H2与CH4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O（l）,若实验测得反应放热3695KJ，则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是
A．1∶1B．1∶3
C．1∶4D．2∶3
答案：
B
解析：
设H2.CH4的物质的量分别为x.ymol。
则x+y=5，571.6x/2+890y=3695,解得x=1.25mol;y=3.75mol，两者比为1：
3，故选B项。
5.（08年宁夏理综·13）已知H2（g）.C2H4（g）和C2H5OH
（1）的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1.-1411.0kJ·mol-1和-1366.8kJmol-1，则由C2H4（g）和H2O（l）反应生成C2H5OH（l）的△H为
A．-44.2kJ·mol-1B．+44.2kJ·mol-1
C．-330kJ·mol-1D．+330kJ·mol-1
答案：
A
解析：
由题意可知：
C2H4（g）＋3O2（g）
2CO2（g）＋2H2O（l）；△H＝-1411.0kJ·mol-1，
C2H5OH
（1）＋3O2（g）
2CO2（g）＋3H2O（l）；△H＝-1366.8kJ·mol-1,将上述两个方程式相减得：
C2H4（g）＋H2O（l）
C2H5OH（l）；△H＝-44.2kJ·mol-1。
6.（08年广东化学·19）
碳酸钠是造纸.玻璃.纺织.制革等行业的重要原料。
工业碳酸钠（钝度约98％）中含有Ca2+.Mg2+.Fe3+.Cl-和
等杂质，提纯工艺路线如下：
已知碳酸钠的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示：
回答下列问题：
（1）滤渣的主要成分为 。
（2）“趁热过滤”的原因是 。
（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是
（写出1种）。
（4）若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是 。
（5）已知：
Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）ΔH1=+532.36kJ·mol-1
Na2CO3·10H2O（s）=Na2CO3·H2O（s）+9H2O（g）ΔH1=+473.63kJ·mol-1
写出Na2CO3·H2O脱水反应的热化学方程式 。
答案：
（1）Mg（OH）2.Fe（OH）3.CaCO3
（2）使析出的晶体为Na2CO3·H2O，防止因温度过低而析出Na2CO3·10H2O晶体，令后续的加热脱水耗时长
（3）用已预热的布氏漏斗趁热抽滤
（4）溶解时有大量沉淀生成，使Na2CO3损耗且产物Na2CO3混有杂质其原因：
"母液"中，含有的离子有Ca2＋，Na＋，Cl－，
，OH－，
，当多次循环后，使用离子浓度不断增大，溶解时会生成CaSO4，Ca（OH）2，CaCO3等沉淀
（5）Na2CO3·H2O（s）===Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ·mol－1
解析：
（1）因工业碳酸钠中含有Mg2＋，Fe3＋，Ca2＋，所以“除杂”中加入过量的NaOH溶液，可生成Mg（OH）2.Fe（OH）3.Ca（OH）2沉淀。
（2）观察坐标图，温度减少至313K时发生突变，溶解度迅速减少，弱不趁热过滤将析出晶体。
（3）思路方向：
1.减少过滤的时间2.保持过滤时的温度。
（4）思路：
分析“母液”中存在的离子，若参与循环，将使离子浓度增大，对工业生产中哪个环节有所影响。
（5）通过观察两个热化学方程式，可将两式相减，从而得到Na2CO3·H2O（S）======Na2CO3（s）+H2O（g）。
7.（09宁夏卷28）（14分）2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）反应过程的能量变化如图所示。
已知1molSO2（g）氧化为1molSO3的ΔH=-99kJ·mol-1.请回答下列问题：
（1）图中A.C分别表示.，E的大小对该反应的反应热有无影响？
。
该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？
，理由是；
（2）图中△H=KJ·mol-1；
（3）V2O5的催化循环机理可能为：
V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。
写出该催化循环机理的化学方程式；
（4）如果反应速率υ（SO2）为0.05mol·L-1·min-1,则υ（O2）=mol·L-1·min-1.υ（SO3）=mol·L-1·min-1；
（5）已知单质硫的燃烧热为296KJ·mol-1，计算由S（s）生成3molSO3（g）的△H（要求计算过程）。
答案：
（1）反应物能量生成物能量
（2）无降低因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低
（3）-198
（4）SO2+V2O5=SO3+2VO24VO2+O2=2V2O5（4）0.0250.05
（5）S（s）+O2（g）=2SO2（g）△H1=-296KJ·mol-1,
SO2（g）+1/2O2（g）=SO3（g）△H2=-99KJ·mol-1
3S（s）+9/2O2（g）=3SO3（g）△H=3（△H1+△H2）=-1185KJ·mol-1
解析：
（1）本小题考查反应物总能量高于生成物总能量为放热反应，可得到A和C所表示的意义，E为活化能与反应热无关，但是用催化剂可以降低活化能；
（2）图中表示的是2molSO2的反应，因此△H=-99×2KJ·mol-1；
（3）依题意即可写出：
SO2+V2O5=SO3+2VO24VO2+O2=2V2O5；
（4）依据速率之比等于化学计量数之比
一、选择题
1.自行车.电动自行车.普通汽车消耗能量的类型分别是①生物能②核能③电能④太阳能⑤化学能
A.①④⑤B.①③⑤C.①②③D.①③④
2.已知25℃.101kp下，石墨.金刚石燃烧的热化学方程式分别为
据此判断，下列说法正确的是（）
A.由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨能量比金刚石的低。
B.由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨能量比金刚石的高。
C.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨能量比金刚石的低。
D.由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨能量比金刚石的高。
3.（绵中高2009级第五期第三次学月考试）已知一定温度和压强下，合成氨反应：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）；△H=-92.0KJ·mol-1，将1molN2和3molH2充入一密闭容器中，保持恒温恒压，在催化剂存在时进行反应，达到平衡时，测得N2的转化率为20%。
若在相同条件下，起始时在该容器中充入2molNH3，反应达到平衡时的热量变化是
A．吸收18.4KJ热量B．放出18.4KJ热量
C．吸收73.6KJ热量D．放出73.6KJ热量
4.（河南省郑州市一中2009届高三年级11月期中考）下列关于热化学反应的描述中正确的是
A．HCI和NaOH反应的中和热ΔH＝－57．3kJ／mol，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中
和热△H＝2×（－57．3）KJ／mol
B．CO（g）的燃烧热是283．0kJ／mol，则2CO2（g）＝2CO（g）＋O2（g）反应的
△H＝2×283．0kJ／mol
C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
5.（自贡市高2009级高三理科综合能力测试“一模”）第29届奥运会已在北京举行,体操王子李宁凌空点火举世瞩目。
2008年北京奥运会“祥云”火炬采用的是环保型燃料---丙烷（C3H8），悉尼奥运会火炬所用燃料为65%丁烷（C4H10）和35%丙烷，已知丙烷的燃烧热为：
2221.5kJ/mol，下列有关说法正确的是
A.丙烷的沸点比正丁烷高
B.奥运火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能
C.丙烷.空气及铂片可组成燃料电池，在丙烷附近的铂极为电池的正极
D.丙烷燃烧的热化学方程式为：
C3H8（g）+5O2（g）→3CO2（g）+4H2O（g）；△H=―2221.5kJ/mol
6.（湖南汝城二中09高三第四次月考）（6分）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水，它们混合反应，生成氮气和水蒸气。
已知混合物共1摩尔且恰好完全反应时放出256.6kJ的热量
（1）该反应的热化学方程式为。
（2）又已知H2O（l）=H2O（g）；ΔH=+44kJ/mol。
则16g液态肼与足量液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是kJ。
（3）此反应除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是。
反馈“小练习”答案
1.B2.A3.C.4.B5.B
6.答案：
（1）N2H4（l）+2H2O（l）==N2（g）+4H2O（g）；H=-769.8KJ/mol
（2）472.9KJ
（3）产物为水和氮气，不会污染环境
一、选择题
1.（09年福建理综·6）下列类型
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