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1 .根据反应物、生成物能量的变化判断放热反应和吸热反应。 2 .正确书写热化学方程式并进行简单计算。 3 .热化学方程式的正误判断及反应热的大小比较。 4 .新能源的开发及综合利用。. 1 .放热反应与吸热反应 物质发生化学反应时常伴有 能量 变化,在一般化学反应里常表现出 放热 和 吸热 。 放热反应:有 热量放出 的化学反应叫放热反应。例如: 铝片和盐酸 的反应, 煤、石油、天然气 等化石燃料的燃烧反应等。 吸热反应: 吸收热量 的化学反应叫吸热反应。例如
E N D
1.根据反应物、生成物能量的变化判断放热反应和吸热反应。1.根据反应物、生成物能量的变化判断放热反应和吸热反应。 2.正确书写热化学方程式并进行简单计算。 3.热化学方程式的正误判断及反应热的大小比较。 4.新能源的开发及综合利用。
1.放热反应与吸热反应 物质发生化学反应时常伴有 能量 变化,在一般化学反应里常表现出 放热 和 吸热 。 放热反应:有 热量放出 的化学反应叫放热反应。例如:铝片和盐酸 的反应,煤、石油、天然气 等化石燃料的燃烧反应等。 吸热反应:吸收热量 的化学反应叫吸热反应。例如 : Ba(OH)2·8H2O与NH4C l 的反 应, 灼热的碳与二氧化碳 的反应等。
2.化学反应中能量变化的本质原因 化学反应中的能量变化与 反应物和生成物所具有的总能量 有关。如果反应物所具有的 总能量高于 生成物所具有的 总能量 ,在发生化学反应时 放出 热量;如果反应物所具有的 总能量低于 生成物所具有的 总能量 ,在发生化学反应时吸收热量。
3.反应热与热化学方程式 (1)反应热 ①定义:化学反应过程中 放出或吸收的 热量。 ②表示法:反应热用符号 ΔH 表示,单位一般为 kJ/mol ,放热反应 ΔH<0 ,吸热反应 ΔH>0 。 ③种类:反应热可分为多种,如 燃烧热 、中和热等。 (2)热化学方程式 表明反应所 放出或吸收的热量 的化学方程式,叫做热化学方程式。
4.燃烧热 在 101kPa 时,1mol 物质完全燃烧生成稳定的 氧化物所放出的热量。例如,测得101kPa时1molC完全燃烧放出393.6kJ的热量,C的燃烧热为393.6kJ/mol。 5.中和热 在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1mol水,这时的反应热叫做中和热。当强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应时,1mol H+ 与1mol OH- 起反应生成1mol H2O 都放出 相同 的热量。可表示为H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l);ΔH=-57.3kJ/mol。
6.燃料的充分燃烧 (1)化石燃料 化石燃料主要包括 煤、石油 等,属于非再生能源。 (2)充分燃烧的必要条件 一是 充足的氧气 ;二是 燃料和氧气充分接触。 (3)不充分燃烧的危害 ①一是产热少、浪费资源;二是产生污染、危害健康。 ②形成酸雨的主要原因是:含硫燃料的燃烧形成SO2。 (4)煤的充分利用及新技术的开发 ①新型煤粉燃烧器;②煤的气化和液化; ③水煤气或干馏煤气。
●自我演练 1.下列说法正确的是 () A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B.任何放热反应在常温条件下一定能发生 C.反应物和生成物具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热 D.吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生 解析:反应是吸热还是放热取决于反应物和生成物总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下均能发生,反应开始时,需要加热的可能是放热反应,也可能是吸热反应。 答案:CD
2.(2009·江苏调研)下列各图中,表示正反应是吸热反应的图是 ()2.(2009·江苏调研)下列各图中,表示正反应是吸热反应的图是 () 答案:A
A.②③④⑤B.①⑥⑦ C.②③④D.①③⑤ 解析:弱电解质的电离是吸热过程。 答案:A
4.1g氢气燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量,表示该反应的热化学方程式正确的是 () A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-142.9kJ·mol-1 B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-571.6kJ·mol-1 C.2H2+O2===2H2O;ΔH=-571.6kJ·mol-1 D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=+571.6kJ·mol-1 解析:因反应为放热,淘汰D;热化学方程式应标明所有物质的聚集状态,淘汰C;因1g氢气燃烧生成液态水放出142.9kJ热量,那么4g氢气燃烧生成液态水应放出571.6kJ热量,淘汰A。 答案:B
5.在同温同压下,下列各组热化学方程式中ΔH1>ΔH2的是 () A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH1 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g);ΔH2 B.S(g)+O2(g)===2SO2(g);ΔH1 S(s)+O2(g)===2SO2(g);ΔH2 C.C(s)+O2(g)===CO(g);ΔH1 C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH2 D.H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g);ΔH1 解析:从化学计量数和生成物的聚集状态两方面对三个方程式进行分析比较。 答案:C
1.先写出正确的化学方程式,并写明物质的聚集状态。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℃、1.01×105Pa下,可不必标温度、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.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“↑”和“↓”,不用“―→”而用“===”表示。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“↑”和“↓”,不用“―→”而用“===”表示。 5.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ΔH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。
【例1】(2009·高考四川卷)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【例1】(2009·高考四川卷)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 ()
[解析] 本题通过热化学方程式来考查中和热和燃烧热的概念,所以解答时要紧扣中和热和燃烧热的含义、表示方法。选项A,2mol H+(aq)和2mol OH-(aq)反应应放出57.3kJ×2=114.6kJ热量,A错误。选项B,符合中和热的定义,B正确。选项C,生成的H2O不是稳定的液态,C错误。选项D,不符合燃烧热的定义,D错误。 [答案]B
(2009·南京质检)N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25mol(2009·南京质检)N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则下列热化学方程式中正确的是 () ΔH=+267kJ/mol B.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g); ΔH=-133.5kJ/mol C.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g); ΔH=+534kJ/mol D.N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g); ΔH=-534kJ/mol
解析:热化学方程式中ΔH>0表示吸热,ΔH<0表示放热,A、C符号错误,热化学方程式前计量数仅表示物质的量,0.25molN2H4(g)燃烧放热133.5kJ/mol,故1molN2H4(g)燃烧放热4×133.5kJ/mol,D正确,B错误。解析:热化学方程式中ΔH>0表示吸热,ΔH<0表示放热,A、C符号错误,热化学方程式前计量数仅表示物质的量,0.25molN2H4(g)燃烧放热133.5kJ/mol,故1molN2H4(g)燃烧放热4×133.5kJ/mol,D正确,B错误。 答案:D
2.对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程放出或吸收的能量要小于相应热化学方程式中的数值。2.对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程放出或吸收的能量要小于相应热化学方程式中的数值。 例如:2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g);ΔH=-197kJ/mol,则向密闭容器中通入2molSO2和1molO2,反应达到平衡后,放出的热量要小于197kJ。 1.物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系。
3.反应热的简单计算 (1)反应热与反应物各物质的物质的量成正比。 (2)反应热=反应物总键能一生成物总键能。 (3)某种物质的状态或晶体类型不同会引起反应热的差异,将热化学方程式进行“加、减”后,由过程的热效应比较其大小。 (4)物质燃烧放热的计算:Q(放)=n(可燃物)×ΔH。 注意:应用ΔH的数值可以比较反应热的大小,同时要注意ΔH的正、负号的问题。若ΔH为负值,则数值越大,ΔH越小;若ΔH为正值,则数值越大,ΔH越大。
A.-824.4kJ·mol-1B.-627.6kJ·mol-1 C.-744.7kJ·mol-1 D.-169.4kJ·mol-1
[解析]本题根据盖斯定律即可求解。观察热化学方程式[解析]本题根据盖斯定律即可求解。观察热化学方程式
[答案]A [点悟]本题是根据盖斯定律计算反应热的,解答过程中若不仔细观察已知反应和待求反应之间的关系则不能将已知反应合理转化为待求反应而错解;△H不随计量数的变化而变化,不注意将“△H”中的“+”、“-”一并代入热化学方程式中进行加、减而错误。
amolH2S(g)完全燃烧生成SO2(g)和H2O(l)时,放出ΔH1kJ的热量;不完全燃烧生成S(s)和H2O(l)时,放出ΔH2kJ的热量;不完全燃烧生成S(s)和H2O(g)时,放出ΔH3kJ的热量,则下列关系正确的是 () A.ΔH1>ΔH2>ΔH3 B.ΔH1>ΔH3>ΔH2 C.ΔH2>ΔH1>ΔH3 D.ΔH3>ΔH2>ΔH1
答案:D 解析:
由于能源问题已成为社会热点,有关能源的试题也将成为今后命题的热点,预计考查反应热的内容将不断拓宽,难度有所提高,反应热大小的比较将是高考的重点。由于能源问题已成为社会热点,有关能源的试题也将成为今后命题的热点,预计考查反应热的内容将不断拓宽,难度有所提高,反应热大小的比较将是高考的重点。
1.影响反应热大小的因素 (1)反应物的本性 等物质的量的不同金属或非金属与同一物质反应,金属或非金属越活泼反应越容易进行,放热越多,ΔH越小。 如:2K(s)+2H2O(l)===2KOH(aq)+H2(g);ΔH1, 2Na(s)+2H2O(l)===2NaOH(aq)+H2(g);ΔH2, 则ΔH1<ΔH2。 又如:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g);ΔH1, H2(g)+Br2(g)===2HBr(g);ΔH2, 则ΔH1<ΔH2。
(2)反应物的物质的量 对于放热反应,反应物的物质的量越多,反应放出的热量越多;对于吸热反应,反应物的物质的量越多,反应吸收的热量越多。 如:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g);ΔH1, 则ΔH1<ΔH2。
(3)反应物与生成物的聚集状态 同一物质的能量高低为:E(s)<E(l)<E(g),气态时分子的内能最高,状态由气→液→固变化时,会放热;反之吸热。 如:S(g)+O2(g)===SO2(g);ΔH1, S(s)+O2(g)===SO2(g);ΔH2, 则ΔH1<ΔH2。 又如:2H2(g)+O2(g)===2H2O(g);ΔH1, 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH2, 则ΔH1>ΔH2。
对于多步进行的放热反应,反应越完全,则放热越多,对于可逆反应,若正反应是放热反应,反应程度越大,反应物的转化率越高,反应放出的热量越多;若正反应是吸热反应,反应程度越大,反应物的转化率越高,反应吸收的热量越多。对于多步进行的放热反应,反应越完全,则放热越多,对于可逆反应,若正反应是放热反应,反应程度越大,反应物的转化率越高,反应放出的热量越多;若正反应是吸热反应,反应程度越大,反应物的转化率越高,反应吸收的热量越多。 C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH2, 则ΔH1>ΔH2。
(5)物质的能量及键能大小 对于多原子分子,同一物质气态原子比气态分子参加反应放热多,如2Br(g)+2H(g)===2HBr(g);ΔH1,Br2(g)+H2(g)===2HBr(g);ΔH2,则ΔH1<ΔH2,另外,键能越大,分子的能量越低,分子越稳定,如P4(s,白磷)===4P(s,红磷);ΔH=-29.2kJ/mol,则白磷的能量比红磷高,红磷比白磷稳定,应用反应热大小可以判断金属、非金属的活泼性、物质的稳定性、状态及反应程度等。 金属原子失去电子时,会吸收能量,吸热越少,金属越活泼;非金属原子得到电子时,会放出能量,放热越多,非金属越活泼。
ΔH3+ΔH2=ΔH1,所以ΔH1<ΔH2(或|ΔH1|>|ΔH2|)。 2.比较反应热的大小 两个有联系的不同反应相比
化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其总的反应热是相同的,即化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)与终态(各生成物)有关,与反应途径无关,这就是盖斯定律,正因为如此,所以热化学方程式可以进行数学处理。化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其总的反应热是相同的,即化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)与终态(各生成物)有关,与反应途径无关,这就是盖斯定律,正因为如此,所以热化学方程式可以进行数学处理。
【例3】 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热量
[解析]由题给化学方程式可知,1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出的热量为270kJ,而从气态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。[解析]由题给化学方程式可知,1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出的热量为270kJ,而从气态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。 [答案]C
(2009·泰安质检)把煤作为燃料可通过下列两种途径:(2009·泰安质检)把煤作为燃料可通过下列两种途径: 途径ⅠC(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH1<0 途径Ⅱ 先制水煤气 C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g);ΔH2>0 再燃烧水煤气: 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g);ΔH3<0 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g);ΔH4<0
请回答下列问题: (1)判断两种途径放热:途径Ⅰ放出的热量________(填“大于”、“小于”或“等于”)途径Ⅱ放出的热量。 (2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是_________。 答案:(1)等于