1、第一单元 化学反应中的热效应,一 燃料的充分燃烧和反应热,二 盖斯定律、热化学方程式,教材研读,三 太阳能、生物质能和氢能的利用,突破一 热化学方程式的书写及正误判断,突破二 反应热大小的比较与计算,重难突破,突破三 反应热的预测,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 O2接触 、温度达到着火点。 (3)充分燃烧的必要条件是 O2 要充足,与O2的接触面积要大。,教材研读,(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:
2、 H 。 (3)单位: kJ/mol或kJmol-1 。 (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能量变化。,3.放热反应和吸热反应的比较,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 物质完全燃烧所放出的热量叫
3、做该物质的热值。,二、盖斯定律、热化学方程式 1.盖斯定律 (1)俄国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 始态 和 终态 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 反应热 的化学方程式。 (2)书写要求 a.注明反应的 温度 和 压强 (25 、101 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 物质的
4、量 ,可以用整数或简 单分数表示。,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 太阳能 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 C6H12O6+6O2 (2)化学能热能 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 C6H12O6+6O2 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
5、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 (3)热化学转换 C6H12O6 3CH4+3CO2 (C6H10O5)n+nH2O 3nCH4+3nCO2,3.氢能的开发和利用 制氢气的原料是水,氢气燃烧的产物只有水,因此氢气是一种理想的清 洁燃料。,1.下列不属于洁净、高效的新能源的是 ( B ) A.氢能 B.天然气 C.核能 D.太阳能,2.已知下列热化学方程式: Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) H=-24.8
6、kJmol-1 3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) H=-47.2 kJmol-1 Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) H=+640.5 kJmol-1 则14 g CO气体与足量FeO充分反应得到Fe单质和CO2气体时的反应热 为 ( A ) A.-109 kJmol-1 B.-218 kJmol-1 C.+109 kJmol-1 D.+218 kJmol-1,3.下列反应属于吸热反应的是 ( A ) A.高锰酸钾受热分解 B.盐酸和氢氧化钠溶液反应 C.锌与稀硫酸反应 D.碳不完全燃烧生成一氧化碳,4.下列热化学方程式书写正确的是 (
7、C ) A.2SO2+O2 2SO3 H=-196.6 kJ/mol B.2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) H=-483.6 kJ/mol C.2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJ/mol D.C(s)+O2(g) CO2(g) H=+393.5 kJ/mol,5.分析下图的能量变化示意图,下列选项正确的是 ( D ),A.2C 2A+B H0 B.2A+B 2C H0 C.2C(g) 2A(g)+B(g) H0 D.2A(g)+B(g) 2C(g) H0,突破一 热化学方程式的书写及正误判断,重难突破,1.先写出正确的化学方程式,并标明物质的聚集状态。,2
8、.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。,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
9、反。,典例1 已知1 g物质完全燃烧时所放出的热量叫做该物质的热值。有 以下能量转化图,下列说法不正确的是 ( C ),A.转化的热化学方程式为:C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393.5 kJmol-1 B.转化的热化学方程式为: 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) H=-565.8 kJmol-1 C.由CCO的热化学方程式为:2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-110.6 kJmol-1 D.CO的热值为10.1 kJg-1,解析 由题给物质能量转化图可得:转化是CCO2,热化学方程式为 C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393.5 kJmol-1,A正确
10、;转化是COCO2, 热化学方程式为CO(g)+ O2(g) CO2(g) H=-282.9 kJmol-1,B正确; CCO的热化学方程式为C(s)+ O2(g) CO(g) H=-(393.5 kJmol-1 -282.9 kJmol-1)=-110.6 kJmol-1,即2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-221.2 kJmol-1,C错误;由热值的定义结合能量转化图可知CO的热值为 , 即10.1 kJg-1,D正确。,1-1 现有如下三个热化学方程式: H2(g)+ O2(g) H2O(g) H=a kJmol-1 H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=b kJmol-
11、1 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=c kJmol-1 下列相关表述正确的是 ( D ) A.三个反应都是吸热反应 B.a、b和c均为正值,C.a=b D.2b=c,解析 根据热化学方程式中H为“-”表示放热,H为“+”表示吸热, H2燃烧时放出热量,可知三个热化学方程式中H均小于0,即a、b、c均 小于0,故A、B项不正确;因为H2O的状态不同,ab,C不正确;根据焓的 性质,若化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则H的数值也加倍,故 2b=c,D项正确。,1-2 下列热化学方程式书写正确的是 ( C ) A.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g) H
12、=-1 367.0 kJmol-1(燃烧热) B.NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l) H=+57.3 kJmol-1(中和热) C.S(s)+O2(g) SO2(g) H=-296.8 kJmol-1(反应热) D.2NO2 O2+2NO H=+116.2 kJmol-1(反应热),解析 燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol,得到的氧化物必须 是稳定的氧化物,即H2O的状态必须为液态,A项错误;中和反应是放热反 应,H应小于0,B项错误;热化学方程式要注明物质的状态,D项错误。,1.比较 (1)同一反应中,生成物状态不同 如A(g)+B(g) C(g) H1
13、H2。(注 意:放热越多,H越小),突破二 反应热大小的比较与计算,(2)同一反应中,反应物状态不同 如S(g)+O2(g) SO2(g) H10 S(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,H1H2。,2.计算 (1)根据键能数据(E)计算 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
14、,典例2 (2017浙江11月选考,19,2分)根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环 图:,下列说法正确的是 ( D ) A.H50 B.H1+H2=0 C.H3=H4+H5 D.H1+H2+H3+H4+H5=0,解析 H2O(g)转化为H2O(l)时放热,H50,A错误;由图知,510 时,Ca (OH)2(s) CaO(s)+H2O(g) H1,25 时,Ca(OH)2(s) CaO(s)+H2O (l) -H2,因反应温度不同且H2O(g)转化为H2O(l)时放热,故H1-H2, H1+H20,B错误;由盖斯定律知:-H3=H1+H4+H5+H2,即H1+H2+ H3+H4+H5=0
15、,故C错误,D正确。,2-1 下列反应过程中的能量变化如下所示: H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) H下列说法错误的是 ( B ) A.HH键比ClCl键稳定 B.正反应的活化能比逆反应的活化能高,C.H=-184.5 kJmol-1 D.在相同条件下,1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在点燃和光照条件下反应生 成2 mol HCl(g),重新恢复到原来的状态时H相同,解析 共价键的键能越大,共价键越稳定,键能HH键ClCl键,故H H键比ClCl键稳定,A正确;H=436.4 kJmol-1+242.7 kJmol-1-431.8 kJ mol-12=-184.5 kJ
16、mol-1,C正确;H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) H0,说明正 反应的活化能比逆反应的活化能低,B错误;H与始态和终态有关,与反 应条件无关,D正确。,2-2 断裂1 mol化学键所需能量称为键能。已知:C(s)+H2O(g) CO (g)+H2(g) H=a kJmol-1 2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-220 kJmol-1, 已知HH、O O和OH键的键能分别为436 kJmol-1、496 kJmol-1和 462 kJmol-1,则a为 ( D ) A.-332 B.-118 C.+350 D.+130,解析 根据盖斯定律由题给的两个热化学方程式可得:2H2
17、O(g) 2H2(g)+O2(g) H=(2a+220) kJmol-1,则有:4462 kJmol-1-2436 kJmol-1- 496 kJmol-1=(2a+220) kJmol-1,解得a=+130,故选项D正确。,突破三 反应热的测定中和热的测定注意点,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
18、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。,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.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。,典例3 通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法 的是 ( C ) C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) H1=a kJmol-1 CO(g)+H2O(g) C
19、O2(g)+H2(g) H2=b kJmol-1 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H3=c kJmol-1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H4=d kJmol-1,A.反应为反应提供原料气 B.反应也是CO2资源化利用的方法之一 C.反应CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(l)的H= kJmol-1 D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=(2b+2c+d) kJmol-1,解析 结合题给信息,反应产生的H2和CO2可以作为反应的原料, 故A正确;反应产生了甲醇,是CO2资源化利用的一种方法
20、,故B正确;根 据反应知,CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g)的H= kJmol-1,但 选项反应中水为液态,故H不等于 kJmol-1,故C错误;根据盖斯定律, 2+2+可得2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=(2b+2c +d)kJmol-1,故D正确。,3-1 下列热化学方程式的书写正确的是 ( A ) A.密闭容器中,9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时, 放出19.12 kJ热量。该反应的热化学方程式可表示为Fe(s)+S(s) FeS(s) H=-95.6 kJmol-1 B.已知中和热为57.3 kJ
21、mol-1,则稀醋酸与0.1 molL-1NaOH溶液反应的热 化学方程式为H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) H=-57.3 kJmol-1 C.已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.8 kJ,则水分 解的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) H=-571.6 kJmol-1,D.在101 kPa时,2 g氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJmol-1,解析 9.6 g硫粉的物质的量为 =0.3 mol,11.2 g铁粉的物质的 量为 =
22、0.2 mol,17.6 g硫化亚铁的物质的量为 =0.2 mol,故硫粉过量,1 mol铁粉参加反应放出的热量为 19.12 kJ=95. 6 kJ,A正确;醋酸为弱酸,醋酸与NaOH发生中和反应时,醋酸继续电离需 要吸收热量,其H大于-57.3 kJmol-1,B错误;氢气燃烧放出热量,则水分 解需要吸收热量,水分解的热化学方程式为2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) H=+571.6 kJmol-1,C错误;2 g氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热,量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+ O2(g) H2O(l) H= -285.8 kJmol-1,D错误。,3
23、-2 已知反应:101 kPa时,2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-221 kJmol-1 稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) H=-57.3 kJmol-1,下列结论正确的是 ( C ) A.碳的燃烧热的数值小于110.5 kJmol-1 B.的反应热为221 kJmol-1 C.1 mol H+(aq)与1 mol OH-(aq)的总能量高于1 mol H2O(l)的能量 D.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3 kJmol-1,解析 结合知,1 mol C不完全燃烧即可放出110.5 kJ热量,故碳的燃烧 热的数值大于110.5 kJmol-1,A项错误;的反应热为-221 kJmol-1,B项错 误;中和反应为放热反应,C项正确;浓硫酸稀释时会放热,浓硫酸与稀 NaOH溶液反应的中和热小于-57.3 kJmol-1,D项错误。,
