资源简介

第二讲
化学反应中的能量变化及燃烧热和中和热
适用学科
化学
适用年级
高二
适用区域
全国
本讲时长
120分钟
知识点
1.有效碰撞、活化分子2反应热和焓变及热化学反应方程式3.燃烧热和中和热
教学目标
1.使学生了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式2.了解反应热和焓变的含义；3.认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。4.知道中和热的含义，能掌握中和热的测得过程5.知道燃烧热的涵义，能正确书写燃烧反应的热化学方程式
教学重难点
1.化学反应中的能量变化与热化学反应方程式的书写2.理解并掌握中和热和燃烧热的计算
教学过程
一、复习预习
知识回顾：在必修2中我们学习到了化学反应中的能量变化，大家还能概述出这些知识点吗：
新课预习：本次课我们将重点学习化学反应中能量变化的具体形式。有谁能描述出燃烧热、中和热等概念。以及热化学反应方程式书写的要点？
二、知识讲解
考点1
有效碰撞
活化分子
问题引入：为什么有的化学反应速率快有的化学反应速率慢？有的反应需要加热而有的反应不需要加热呢个？
能引起化学反应的碰撞交有效碰撞。
那些大量的未能引起反应的碰撞叫无效碰撞，或弹性碰撞。
能够发生反应的碰撞显然是活化分子间的碰撞，所以能够发生有效碰撞的分子叫活化分子。
因此反应物分子间的碰撞是反应的先决条件，反应物分子碰撞的频率的越高，反应速率越大。
考点2
反应热
焓变
问题引入：化学键在形成和断裂的过程中能量如何变化？
例如氢原子和氢原子分开时，化学键怎么变？能量怎么变化？从哪来？到哪去？化学键的变化与能量的变化有什么关系？
氢原子和氢原子靠近时，化学键怎么变？能量怎么变化？从哪来？到哪去？化学键的变化与能量的变化有什么关系？
化学反应中能量变化的原因分析
　　化学反应的微观本质：旧的化学键断裂和新的化学键生成。
　　任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，反应物分子间相互作用时，旧的化学键断裂，需要吸收能量；当生成物分子生成时，新的化学键形成，需要放出能量，而吸收的总能量和放出的总能量是有差距的。
　　如果反应完成时，生成物释放的总能量比反应物吸收的总能量大，这是放热反应。对于放热反应，由于反应后放出能量（释放给环境）而使反应体系的能量降低。反之，对于吸热反应，由于反应吸收能量（能量来自环境）而使反应体系的能量升高。
概念：
化学反应过程中所“释放”或“吸收”的能量，都可以热量（或转换成相应的热量）来表述，叫做反应热，又称为“焓变”。符号：ΔH，单位：kJ/mol
或
kJ mol-1
3、反应热与化学键键能的关系
观察
H2（g）+Cl2（g）=
2HCl（g)
反应的能量变化示意图：
思考并计算：根据上图提供的键能数据计算H2与Cl2反应的反应热
计算思路：
计算过程：根据质量守恒定律和能量守恒定律，特定反应的反应热等于反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子化学键形成时所释放的总能量之差。
即
ΔH
＝
E反应物分子化学键总键能
－E生成物分子化学键总键能
【思考】：H2
+
F2
=
2HF
、H2
+
Cl2
=
2HCl
，
预测生成2molHF和2molHCl时，哪个反应放出的热量多？并说出你的理由？如何验证你的预测？
4、反应热的表示方法：
反应热用ΔH表示，其实是从体系的角度分析的。
放热反应：体系
环境，体系将能量释放给环境，体系的能量降低，因此，
放热反应的ΔH＜0，为“－”
吸热反应：环境
体系，体系吸收了环境的能量，体系的能量升高，因此，
吸热反应的ΔH＞0，为“＋”
化学变化过程中的能量变化见下图：
考点3
热化学反应方程式
中和热
1、热化学反应方程式定义：
在表明化学反应物质变化的同时表明反应的能量变化，这样的化学方程式叫做热化学方程式。
注：热化学方程式的书写：
（1）必须标明各种物质的状态（s、l、g、aq）
（2）方程式后面必须标明反应热，吸热反应ΔH为“+”、放热反应ΔH为“-”
（3）热化学方程式中各物质化学式前面的系数仅表示该物质的物质的量，所以，可以用分数表示
（4）ΔH的数值与反应的系数成比例
【思考】如何理解H2(g)＋I2(g)
===
2HI
(g)
ΔH=－14.9
kJ/mol这个热化学方程式？
中和热概念：
（资料：稀溶液中，强酸与强碱的中和热为定值：57.3kJ/mol）
（1）中和热实验原理
　Q=mcΔt
　①　Q:中和反应放出的热量　m:反应混合液的质量　c：反应混合液的比热容。
　　Δt：反应前后溶液温度的差值。
　　Q=（V酸ρ酸＋V碱ρ碱）·c·（t2－t1）②
　　V酸=V碱=50
mL。
　　c酸=0.50
mol/L
c碱=0.55
mol/L
　　ρ酸=ρ碱=1
g/cm3
　　c=4.18
J/（g·℃）
　　Q=0.418（t2－t1）kJ
③
中和热的测定步骤：
①
用大、小烧杯、泡沫塑料、温度计和环形搅拌棒组装反应装置。(也可在保温杯中进行)
②
用量筒量取50mL0.5mol的盐酸倒入小烧杯中并用温度计测量温度，记入下表。
③
用另一量筒量取50mL0.55mol的NaOH溶液并测量温度，记入下表。
④
把温度计和环形搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯，用环形搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为最终温度，记入下表。
⑤
重复实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　
　⑥根据实验数据计算中和热。（具体计算不要求）
在理解中和热的概念时，要注意以下几点：
①研究条件：稀溶液（常用aq来表示稀溶液）；
②反应物：酸与碱
；
③生成物及其物质的量：1
mol
H2O；
④放出热量：ΔH<0
单位：kJ/mol。
在书写物质在溶液中发生化学反应的方程式时，我们常用aq来表示稀溶液，稀溶液是指溶于大量水的离子。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。
考点4
燃烧热
思考：热气球升空的原理？
资料：热气球的动力就是燃烧器，没有方向舵，它的运动方向必须是随风而行。不同高度、不同时间、不同地点，风向都是不一样的，想调整方向就需寻找不同的风层。热气球的升和降与球体内气温有关，球体内气温升高，气球浮力增大，气球就上升；球体内气温下降，球体产生的浮力小于球体自身重量和载重，气球就开始下降。热气球燃烧器的燃料通常为石油液化气，其成分为丙烷和丁烷，已知每摩尔丙烷完全燃烧生成液态水放出2
221.5
kJ的热量，你能写出丙烷燃烧的热化学方程式吗？
定义：
在25℃,101
kPa时，1
mol
纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
2、理解要点：
①研究条件：
25℃
,101
kPa
②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。
③燃烧物的物质的量：1
mol
④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ/mol）
⑤在无特别说明的情况下，外界压强一般指25℃
,101
kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化，它是指物质中的元素完全转变成对应的稳定物如:C
→
CO2(g)、H
→
H2O（l）、S
→
SO2（g）
3、表示的意义：
如:
CH4的燃烧热为890.3kJ/mol（正值）
用ΔH表示时，为负值。
含义:
在101KPa时,
1molCH4完全燃烧时,放出890.3kJ的热量.
4、表示燃烧热的热化学方程式的书写：
应以1mol物质的标准来配平其余物质的化学计量数(常出现分数)
如：表示氢气燃烧热的热化学方程式为：
H2(g)+1/2O2(g)=
H2O(l)
ΔH=-285.8kJ/mol
5、一定量可燃物完全燃烧时放出的热量
Q放=n(可燃物)×△H
H2(g)+1/2O2(g)=
H2O(l)
ΔH=-285.8kJ/mol
例如：1g氢气完全燃烧放出的热量为:
[1g/2(g/mol)]
×
285.8kJ/mol=142.9kJ
燃烧热与中和热的区别与联系
相同
点
燃烧热
中和热
能量变化
放热反应
ΔH
ΔH<0
,
单位
kJ/mol
不同点
反应物的量
1mol可燃物
可能是1mol也可以是0.5mol(不限)
生成物的量
不限量
H2O
1mol
反应热的含义
1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同的物质燃烧热不同
酸碱中和生成1molH2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为57.3kJ/mol
三、例题精析
【例题1】
【题干】下列说法正确的是(　　)
A．焓变单位中kJ·mol－1，是指1
mol物质参加反应时的能量变化
B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0
C．一个化学反应中，当反应物的总能量大于生成物的总能量时，反应放热，ΔH为“－”
D．一个化学反应中，生成物总键能大于反应物的总键能时，反应吸热，ΔH为“＋”
【答案】C
【解析】本题易错选A，ΔH中的单位kJ/mol可理解为每摩尔的反应，是表明参加反应的各物质的物质的量与化学方程式中物质的计量数相同，而不一定是每摩尔的物质。
焓变单位中的kJ·mol－1，是指每摩尔具体的反应，不一定指参加反应的物质，A错；在反应中物质所具有的总能量减少，反应就放热，反之就吸热，C对；化学反应的实质是旧化学键的断裂，新化学键的形成，断键时吸收能量，成键时释放能量，所以D错。
【例题2】
【题干】下列说法正确的是(　　)
A．测定HCl和NaOH反应的中和热时，每次实验均应测量3个温度，即盐酸起始温度、NaOH起始温度和反应后终止温度
B．在25
℃、101
kPa时，1
mol
H2完全燃烧生成液态水，放出285.8
kJ热量，H2的燃烧热为－285.8
kJ/mol
C．在25
℃、101
kPa时，1
mol
C与适量O2反应生成1
mol
CO时，放出110.5
kJ热量，则C的燃烧热为110.5
kJ/mol
D．在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3
kJ/mol，若将含0.5
mol
H2SO4的浓硫酸与含1
mol
NaOH的溶液混合，放出的热量等于57.3
kJ
【答案】A
【解析】注意辨析燃烧热和中和热的概念的要点。
燃烧热
中和热
相同点
ΔH<0，放热反应
ΔH<0，放热反应
不同点
①限定可燃物(反应物)为1
mol②1
mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量(不同的反应物，燃烧热不同)
①限定生成物H2O为1
mol②生成1
mol
H2O时放出的热量(不同的反应物的中和热大致相同)
B中燃烧热的表示方法不对，文字叙述燃烧热时用正值；C中CO不是C的完全燃烧产物，故放出的热量不能作燃烧热；D中用浓H2SO4放出的热量比中和热的数值大。
【例题3】
【题干】把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径Ⅰ　C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1<0
途径Ⅱ　先制水煤气：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2>0①
再燃烧水煤气：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3<0②
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH4<0③
请回答下列问题：
(1)判断两种途径放热：途径Ⅰ放出的热量________途径Ⅱ放出的热量(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系是_________________________________________。
(3)由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量________(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要________能量才能转化为生成物，因此其反应条件为________。
【答案】(1)等于
(2)ΔH1＝ΔH2＋(1/2)(ΔH3＋ΔH4)
(3)小于　吸收　高温
【解析】应用盖斯定律设计反应过程的要点：
(1)当热化学方程式乘以或除以某数时，ΔH也相应乘以或除以某数。
(2)当热化学方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看做一个整体进行运算。
(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看做一个整体。
(4)在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，物质的状态由“固→液→气”变化时，会吸热；反之会放热。
(5)当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。
所以：(1)途径Ⅱ中，根据盖斯定律①＋(②＋③)×(1/2)可得途径Ⅰ的方程式，故两种途径放出的热量相同。(2)ΔH1＝ΔH2＋(1/2)(ΔH3＋ΔH4)。(3)因为ΔH>0，故反应物的总能量小于生成物的总能量。
四、课堂运用
【基础】
1..由图分析，下列说法正确的是(　　)
A．A→B＋C和B＋C→A两个反应吸收或放出的能量不等
B．A→B＋C　ΔH<0
C．A具有的焓高于B和C具有的焓的总和
D．A→B＋C　ΔH>0，则B＋C→A　ΔH<0
【答案】D
【解析】　本题考查焓变与放热、吸热反应的关系。由图可看出，B和C的焓之和高于A的焓，则反应B＋C→A一定是放热反应，ΔH<0；反之，A→B＋C的反应一定是吸热反应。根据能量守恒定律，两反应吸收和放出的能量一定相等。
2.下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是
A．碳酸钙受热分解　　　　B．乙醇的燃烧
C．铝粉与氧化铁粉末反应
D．氧化钙与水反应
【答案】A
【解析】　生成物总能量高于反应物总能量，也就是说该反应是吸热反应。常见的吸热反应有水煤气的制取、大多数的分解反应、C与CO2的反应等。
3．以下几个热化学方程式，能表示燃烧热的热化学方程式是(　　)
A．C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝110.5
kJ/mol
B．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5
kJ/mol
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6
kJ/mol
D．H2(g)＋O2(g)===H2O(g)
ΔH＝－241.8
kJ/mol
【答案】B
【解析】　A项，C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g)，故其反应热不能叫燃烧热；B项，符合燃烧热的定义；C项，H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l)，但由于其反应热表示的是2
mol
H2完全燃烧时的热量变化，故不能叫燃烧热；D项，参加燃烧的H2虽然是1
mol，但其生成H2O(g)，而不是H2O(l)，故它的反应热也不为H2的燃烧热。
4.
N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。0.25
mol
N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时，放出133.5
kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是(　　)
A.
N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋H2O(g)；
ΔH＝＋267
kJ·mol－1
B．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)；
ΔH＝－534
kJ·mol－1
C．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)；
ΔH＝＋534
kJ·mol－1
D．N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)；
ΔH＝－133.5
kJ·mol－1
【答案】B
【解析】　“四看法”快速判断热化学方程式的正误：
(1)
看各物质聚集状态是否正确；
(2)
看ΔH的“＋”“－”标注是否正确；
(3)
看ΔH的单位是否为kJ/mol；
(4)
看反应热数值与化学计量数是否对应。
该反应为放热反应，ΔH<0，A、C错；0.25
mol
N2H4完全燃烧放出133.5
kJ的热量，则1
mol
N2H4完全燃烧放出热量为534
kJ，B正确；D中H2O为液态，ΔH的值也不对。
　
5.
已知：①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1；②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　
ΔH2；③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3。常温下取体积比4∶1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标准状况)，经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为(　　)
A．－(0.4
mol×ΔH1＋0.05
mol×ΔH3)
B．－(0.4
mol×ΔH1＋0.05
mol×ΔH2)
C．－(0.4
mol×ΔH1＋0.1
mol×ΔH3)
D．－(0.4
mol×ΔH1＋0.1
mol×ΔH2)
【答案】A
【解析】本题易错选B。因为忽略了“完全燃烧后恢复至室温”时水为液态，也易错选C，没注意2
mol
H2完全燃烧的反应热为ΔH3。　先算出甲烷和氢气各自的体积，再根据热化学方程式分别求算它们各自完全燃烧放出的热量，就可求出总热量。也可以求出甲烷和氢气按体积比4∶1燃烧的热化学方程式，列比例来求反应放出的总热量。
n(气体)＝＝0.5
mol，
n(CH4)＝0.5
mol×＝0.4
mol，n(H2)＝0.5
mol×＝0.1
mol。燃烧后恢复至室温，H2O为液态，所以放出热量：Q＝0.4
mol×(－ΔH1)＋0.1
mol×(－)＝－(0.4
mol×ΔH1＋0.05
mol×ΔH3)。
【巩固】
1.已知：①能量越低的物质就越稳定，②白磷转化成红磷是放热反应。据此，下列判断或说法中正确的是(　　)
A．在相同的条件下，红磷比白磷能量高
B．在相同的条件下，白磷比红磷稳定
C．红磷和白磷的结构不同
D．红磷容易发生自燃而白磷则不会自燃
【答案】C
【解析】　白磷转化成红磷是放热反应，故白磷的能量比红磷的高。能量越高物质越不稳定，则A、B、D都不正确。
2.下列说法不正确的是(　　)
A．物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量
B．热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，不表示分子的个数
C．所有的燃烧反应都是放热的
D．热化学方程式中，化学式前面的化学计量数可以是分数
【答案】A
【解析】　化学反应的反应热是指反应吸收或放出的热量，故A错；热化学方程式中各物质的化学计量数仅表示物质的量，可以是整数，也可以是分数。
3．下列说法正确的是(　　)
A．反应热是1
mol物质参加反应时的能量变化
B．当反应放热时ΔH＞0，反应吸热时ΔH＜0
C．任何条件下，化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D．在一定条件下，某一化学反应是吸热反应还是放热反应，由生成物与反应物的焓的差值来决定
【答案】D
【解析】　化学反应过程中释放或吸收的热量称为反应热，A项错误；当反应放热时ΔH<0，反应吸热时ΔH>0，B项错误；只有在等压条件下，化学反应的焓变才等于化学反应的反应热，因此C项错误；一个化学反应是吸热反应还是放热反应，取决于生成物和反应物的焓的差值，也可以根据断键时吸收的能量与成键时放出的能量大小判断，D项正确。
4．下列关于热化学反应的描述中正确的是(　　)
A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3
kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热
ΔH＝2×(－57.3)kJ/mol
B．CO(g)的燃烧热是283.0
kJ/mol，则反应2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)的ΔH＝2×283.0
kJ/mol
C．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D．1
mol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
【答案】B
【解析】　中和热是以生成1
mol
H2O作为标准的，因此A不正确。燃烧热是指1
mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，因此B正确，D不正确。有些反应需加热才能发生，但却是放热反应，例如燃料的燃烧需点燃引发才能发生，但却是放热反应。故选B。
5．已知：2Zn(s)＋O2(g)===2ZnO(s)　ΔH＝－701.0
kJ/mol
2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)　ΔH＝－181.6
kJ/mol
则反应Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)的ΔH的(　　)
A．＋519.4
kJ/mol　
B．＋259.7
kJ/mol
C．－259.7
kJ/mol
D．－519.4
kJ/mol
【答案】C
【解析】　由盖斯定律，第一个式子减去第二个式子后再除以2可得：Zn(s)＋HgO(s)===ZnO(s)＋Hg(l)　ΔH＝(－701.0
kJ/mol＋181.6
kJ/mol)/2＝－259.7
kJ/mol，故C项正确。
6．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
(1)16
g
CH4(g)与适量O2(g)发生反应，生成CO2(g)和H2O(l)，放出890.3
kJ热量。
(2)1
L
1
mol·L－1
KOH溶液中和1
L
1
mol·L－1
HNO3溶液，放出57.3
kJ热量。
(3)12
g
C(s)与适量O2(g)发生反应生成CO2(g)，放出283.0
kJ热量。
(4)1
mol葡萄糖[C6H12O6(s)]在人体中完全氧化，生成CO2(g)和H2O(l)产生2
800
kJ热量。
【答案】(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3
kJ/mol
(2)KOH(aq)＋HNO3(aq)===KNO3(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3
kJ/mol
(3)C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0
kJ/mol
(4)C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l)
ΔH＝－2
800
kJ/mol
【解析】　书写热化学方程式时，要注意以下几点：①反应物和生成物的状态；②ΔH与方程式中化学计量数之间的比例关系；③ΔH的正负号。
【拔高】
1.
已知H—H键键能(化学键断裂时吸收或形成时释放的能量)为436
kJ/mol，N—H键键能为391
kJ/mol，根据热化学方程式：N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4
kJ/mol，可知NN键的键能是(　　)
A．431
kJ/mol　　
B．946
kJ/mol
C．649
kJ/mol
D．896
kJ/mol
【答案】B
【解析】　本题主要考查利用化学键键能计算化学反应的能量变化，ΔH＝－(生成物键能总和－反应物键能总和)＝－[6EN—H－(3×EH—H＋EN≡N)]，得EN≡N＝6×EN—H－3×EH—H＋ΔH＝6×391
kJ/mol－3×436
kJ/mol－92.4
kJ/mol≈946
kJ/mol。故选B。2.
已知下列两个热化学方程式：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8
kJ/mol
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2
220.0
kJ/mol
实验测得氢气和丙烷的混合气体共5
mol，完全燃烧时放热3
846.75
kJ，则混合气体中氢气和丙烷的体积比是________，两者放出的热量之比约为________。
A．1∶3　
　　B．3∶1
C．1∶4
D．5∶13
【答案】B　D
【解析】　设H2和C3H8的物质的量分别为x
mol、y
mol，由题意得：
解方程组得x＝3.75，y＝1.25。
H2和C3H8的体积之比＝H2和C3H8的物质的量之比＝3.75
mol∶1.25
mol＝3∶1；H2和C3H8放出的热量之比＝(3.75
mol×285.8
kJ/mol)∶(1.25
mol×2
220.0
kJ/mol)≈5∶13。
课程小结
本堂课主要通过生活中常见的一些能量的应用引出我们学习的化学反应中的能量变化以及具体的能量变化形式：燃烧热、中和热以及热化学反应方程式的书写规则。
课后作业
【基础】
1.
下列说法中不正确的是(　　)
A．分解反应大多数是吸热反应
B．氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应
C．燃料有足够的空气就能充分燃烧
D．放热反应的过程，都可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能、光能、电能等被释放出来的过程
【答案】C
【解析】　分解反应大多需提供热量破坏化学键，因而多数是吸热反应，A项正确；酸碱中和反应是典型的放热反应，B项正确；物质要燃烧，首先要达到着火点，即达到所需要的温度，其次要有足够的空气或其他反应物，C项错误；因化学反应的过程是“贮存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等释放出来的过程，或者是热能、电能或光能转化为物质内部的能量(化学能)被储存起来的过程，D项正确。
2.
下列关于燃烧热的说法中正确的是(　　)
A．1
mol物质燃烧所放出的热量
B．常温下，可燃物燃烧放出的热量
C．在25
℃、1.01×105
Pa时，1
mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量
D．燃烧热随化学方程式前的化学计量数的改变而改变
【答案】C
【解析】　该题考查对燃烧热概念的理解。燃烧热是指在25
℃、1.01×105
Pa时，1
mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。
3．
已知在25
℃，101
kPa
下，1
g
C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出
48.4
kJ
能量。表示上述反应的热化学方程式正确的是(　　)
A．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(g)ΔH＝－48.4
kJ/mol
B．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－5
517.6
kJ/mol
C．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝＋5
517.6
kJ/mol
D．C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)
ΔH＝－48.4
kJ/mol
【答案】B
【解析】　辛烷燃烧是一个放热反应，ΔH<0，故C项错误；在25
℃，101
kPa
下，1
mol
C8H18燃烧生成CO2和液态水时放出热量为：×
114
g＝5
517.6
kJ，故B项正确；A项中水的状态标错，且ΔH数值错误；D项中ΔH数值错误。
4．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是(　　)
A．反应前酸、碱溶液的温度要相同
B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中
C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)
D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量
【答案】C
【解析】　为减少实验过程中的热量散失，应把酸(或碱)一次倒入。
5．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0
kJ/mol，这个热化学方程式表示(　　)
A．2
g碳燃烧生成一氧化碳时放出221.0
kJ的热量
B．2
mol碳燃烧生成一氧化碳时吸收221.0
kJ的热量
C．2
mol固体碳在氧气中燃烧生成2
mol一氧化碳气体时放出221.0
kJ的热量
D．12
g碳和氧气反应生成一氧化碳时放出221.0
kJ的热量
【答案】C
【解析】　该热化学方程式表示在通常状况下，2
mol
固体碳在氧气中燃烧生成2
mol一氧化碳气体时放出221.0
kJ的热量。
6．下列关于盖斯定律描述不正确的是(　　)
A．化学反应的反应热不仅与反应体系的始态和终态有关，也与反应的途径有关
B．盖斯定律遵守能量守恒定律
C．利用盖斯定律可间接计算通过实验难测定的反应的反应热
D．利用盖斯定律可以计算有副反应发生的反应的反应热
【答案】A
【解析】　化学反应的反应热与反应的途径无关，只与反应体系的始态和终态有关。
7.
2011年9月29日我国成功发射的“天宫一号”飞行器的外壳覆盖了一种新型结构陶瓷材料，其主要成分是氮化硅，该陶瓷材料可由石英固体与焦炭颗粒在高温的氮气流中通过如下反应制得：
SiO2＋C＋N2
Si3N4＋CO
该反应变化过程中的能量变化如图所示。回答以下问题。
(1)上述反应中的还原剂是__________，其还原产物是________。
(2)该反应________(填“吸热”或“放热”)，反应热ΔH________0(填“>”、“<”或“＝”)。
【答案】(1)C　Si3N4　(2)放热　<
【解析】(1)SiO2＋C＋N2Si3N4＋CO，反应中碳元素的化合价由0升高到＋2，氮元素的化合价由0降低到－3。故反应中的还原剂是C，还原产物为Si3N4。(2)该反应过程中，反应物的总能量大于反应产物的总能量，为放热反应，ΔH<0。
【巩固】
1.
1
mol白磷转化为红磷时放出18.39
kJ热量，已知：P4(白磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)
ΔH＝－a
kJ/mol(a>0)；4P(红磷，s)＋5O2(g)===2P2O5(s)　ΔH＝－b
kJ/mol(b>0)，则a和b的关系是
（
）
A．a>b　　　　　　
B．a＝b
C．aD．无法确定
【答案】A
【解析】　由题知：P4(白磷，s)===4P(红磷，s)　ΔH＝－18.39
kJ/mol，
则白磷具有的能量比红磷高，则在燃烧时白磷放出的能量比红磷多，故a>b。
2．已知在298
K时，有如下两个热化学方程式：
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5
kJ/mol
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6
kJ/mol
现有0.2
mol炭粉和H2的混合物，在O2中燃烧生成CO2(g)和H2O(g)共放出63.53
kJ热量，则混合物中炭粉和H2的物质的量之比是(　　)
A．1∶2
B．2∶3
C．3∶2
D．1∶1
【答案】D
【解析】　解：设碳粉xmol，则氢气为（0.2-x）mol，则
C（s）+O2（g）═CO2（g）
△H=-393.5kJ/mol
1
393.5kJ
x
393.5xkJ
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）
△H=-483.6kJ/mol
2
483.6kJ
（0.2-x）mol
241.8（0.2-x）kJ
所以393.5xkJ+241.8（0.2-x）kJ=63.53kJ，
解得x=0.1mol，
解得n(C)＝n(H2)＝0.1
mol，即n(C)∶n(H2)＝1∶1。
3.
50
mL
0.50
mol·L－1盐酸与50
mL
0.55
mol·L－1
NaOH溶液在如图所示的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)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是____________________________。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值___(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(3)实验中改用60
mL
0.50
mol·L－1盐酸与50
mL
0.55
mol·L－1
NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量__________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热__________(填“相等”或“不相等”)，简述理由：_______________________________。
(4)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____________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)减少实验过程中的热量损失
　(2)偏小
(3)不相等　相等　因为中和热是指在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1
mol
H2O所放出的能量，与酸和碱的用量无关
(4)偏小
【解析】　(1)碎泡沫塑料的作用是减少实验过程中的热量损失。(2)不盖硬纸板会损失部分热量，故所测结果偏小。(3)由中和热概念可知，中和热是以生成1
mol水为标准的，而与过量部分的酸碱无关。(4)由于弱酸弱碱的中和反应放出热量的同时，还有弱酸弱碱的电离吸热，所以用氨水代替NaOH溶液反应测得的中和热数值偏小。其中(3)中所求中和热易错填不相等。中和热与酸、碱的用量无关，不管酸、碱的量是多少，中和热要求是生成1
mol
H2O放出的热量。
家用液化气的主要成分之一是丁烷，当1.0
kg丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出的热量为5×104
kJ，试写出丁烷燃烧的热化学方程式：_________________________，丁烷的燃烧热为_______kJ/mol。已知1
mol液态水汽化时需要吸收44
kJ的热量，C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH＝________kJ/mol。
【答案】C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2900
kJ/mol　2900　－2680
【解析】　1
kg丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时，放出的热量为5×104
kJ，则1
mol丁烷完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为：
kJ＝2900
kJ，故丁烷燃烧的热化学方程式为：C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－2900
kJ/mol，丁烷的燃烧热为2900
kJ/mol。当丁烷燃烧生成的5
mol液态水变为气态水时，需吸收5
mol×44
kJ/mol＝220
kJ的热量，故C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g)的ΔH＝－2900
kJ/mol＋220
kJ/mol＝－2680
kJ/mol。
【拔高】
1.已知下列热化学方程式：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.31
kJ/mol
②2C2H6(g)＋7O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l)
ΔH＝－3
119.6
kJ/mol
③C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－1
411.0
kJ/mol
④2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－2
599.2
kJ/mol
⑤C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH＝－2
219.9
kJ/mol
现有由2
mol上述五种烃中的两种组成的气体混合物，经充分燃烧后放出3
037
kJ热量，则下列组合中不可能的是(　　)
A．C2H4和C2H6
B．C2H2和C3H8
C．C2H6和C3H8
D．C2H6和CH4【答案】C
【解析】　题给五种烃的燃烧热分别为：890.31
kJ/mol、1
559.8
kJ/mol、1
411.0
kJ/mol、1
299.6
kJ/mol、2
219.9
kJ/mol。2
mol混合气体完全燃烧放出的热量为3
037
kJ，所以平均燃烧热为1
518.5
kJ/mol。根据平均值的意义可知混合物中两种烃的燃烧热应该分居在该数值的两侧，C项不正确。　
2.下列热化学方程式正确的是(　　)
A．甲烷的标准燃烧热为890.3
kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3
kJ·mol－1
B．500
℃、30
MPa
下，将0.5
mol
N2
和
1.5
mol
H2
置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3
kJ，其热化学方程式：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－38.6
kJ·mol－1
C．已知在120
℃、101
kPa下，1
g
H2燃烧生成水蒸气放出121
kJ热量，其热化学方程式为H2(g)＋O2(g)H2O(g)　ΔH＝－242
kJ/mol
D．25
℃，101
kPa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3
kJ/mol，硫酸溶液与氢氧化钾溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)＋2KOH(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3
kJ/mol
【答案】C
【解析】　由燃烧热的定义可知，水应以液态形式存在，A项错误；N2与H2反应生成NH3为可逆反应，不能完全进行，所以19.3
kJ不是0.5
mol
N2与1.5
mol
H2完全反应放出的热量，B项错误；D选项，反应物的物质的量与ΔH不对应。
3.
2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示，已知1
mol
SO2(g)被氧化为1mol
SO3(g)的ΔH＝－99
kJ/mol。
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ΔH＝________kJ/mol。
(3)V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自己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)已知单质硫的燃烧热为296
kJ/mol，计算由S(s)生成3
mol
SO3(g)的ΔH：________(要求写出计算过程)。
【答案】(1)反应物能量　生成物能量　没有影响　降低　催化剂改变了反应历程，使活化能E降低
(2)－198
(3)SO2＋V2O5===SO3＋2VO2、4VO2＋O2===2V2O5
(4)S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－296
kJ/mol，
SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH2＝－99
kJ/mol，
3S(s)＋O2(g)===3SO3(g)　ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)×3＝－1185
kJ/mol
【解析】　(1)由ΔH＝－99
kJ/mol可知，该反应为放热反应，则A应为反应物能量，C应为生成物能量，E是反应所必经的一个过渡态，它只影响反应的难易程度，而整个反应过程中的反应热只与反应的始、终态有关，故E的大小对该反应的反应热无影响，加入催化剂改变了反应历程，使活化能降低。(2)由于1
mol
SO2被氧化为1
mol
SO3时放热99
kJ，而图像中表示的是2
mol
SO2被氧化为2
mol
SO3时的能量变化，故ΔH＝－198
kJ/mol。(3)化学方程式根据元素守恒即可写出。(4)S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1＝－296
kJ/mol，SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH2＝－99
kJ/mol，3S(s)＋O2(g)===3SO3(g)　ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)×3＝－1185
kJ/mol。
能量
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