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选修4 化学反应原理 第一章 化学反应与能量
一、知识结构
二、知识梳理
1、化学反应过程中存在的变化
化学反应过程中同时存在_______和_______的变化。
2、反应热 焓变
（1）反应热 焓变
化学反应过程中所______________的能量，叫反应热，在恒温恒压下的反应热为_________。
它等于反应前后体系的______________，用符号_________表示，其单位常采用_________。许多化学反应的反应热可以直接测量。
（2）化学反应中能量变化的原因
化学反应的本质是____________________________。任何化学反应都有反应热，这是由于在化学反应过程中，当反应物分子间的化学键________时，需要______________的相互作用，这需要______________能量；当______________，即新化学键_________时，又要______________能量。
（3）放热反应与吸热反应
放热反应 吸热反应
定 义
形成原因
与化学键强弱关系
表示方法
图 示
【例1】下列说法正确的是（ ）
A．物质发生化学反应都伴随着能量变化 B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量
【例2】下列说法正确的是
A．需要加热方能发生的反应一定是吸热反应
B．放热的反应在常温下一定很容易发生
C．反应是放热还是吸热，必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小
D．吸热反应在一定的条件下也能发生
【例3】下列反应属于吸热反应的是 ( )
A．C6H12O6(葡萄糖aq)+6O2→6CO2+6H2O
B．CH3COOH+KOH→CH3COOK+H2O
C．A+B→C+D； △H<0
D．破坏生成物全部化学键所需能量小于破坏反应物全部化学键所需能量
【例4】在烃分子中去掉两个氢原子形成一个双键是吸热反应，大约需要117kJ/mol~125kJ/mol的热量，但1，3—环己二烯失去2个氢原子变成苯是放热反应，ΔH =-23.4kJ/mol，以上事实表明（ ）
A. 1,3—环己二烯加氢是吸热反应 B.苯加氢生成环己烷是吸热反应
C.1,3—环己二烯比苯稳定 D.苯比1,3—环己二烯稳定
3、热化学方程式
（1）____________________________化学方程式，叫做热化学方程式。热化学方程式不仅表明了化学反应中的______________变化，也表明了化学反应中的_________________变化。
（2） H2(g)+O2(g)====H2O(l) ΔH=－285.8 kJ·mol-1
表示在________℃,________Pa,_______mol H2与_________mol O2完全反应生成_________态水时_________的热量是285.8 kJ。
（3）热化学方程式各物质前的化学计量数只表示_________，不表示_________，因此，它可以是______________数，也可以是_________数。对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其ΔH_________。即使化学计量数相同，当反应物、生成物的状态不同时，ΔH值______。ΔH单位中的“每摩尔”是指______________。
（4）书写热化学方程式时应注意：
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
【例5】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的热量，又知：H2O（l）== H2O（g）；△H= +44kJ/mol，下列热化学方程式，正确的是（ ）
A．1/3B2H6(g)+O2(g)==1/3B2O3(s)+H2O(g)；△H=-677.7kJ/mol
B．B2H6(g)+3O2(g)== B2O3(s)+3H2O(g)；△H=-2165kJ/mol
C．B2H6(g)+3O2(g)== B2O3(s)+3H2O(g)；△H=-2033kJ/mol
D．B2H6(g)+3O2(g)== B2O3(s)+3H2O(l)；△H=-2033kJ/mol
【例6】已知1mol气态H2与1/2mol气态O2反应生成1mol水蒸气，放出241.8kJ的热量；1mol气态H2与1/2mol气态O2反应生成1mol液态水，放出285.8kJ的热量。写出上述两个反应的热化学方程式。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
【例7】在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢，当它们混合时，即产生大量氧气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。
(1)写出肼和过氧化氢的结构式。肼___________________，过氧化氢______________ 。
(2)写出热化学方程式_________________________________________________。
(3)已知H2O(1)==H2O(g) △H＝+44kJ／mol，则16g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的热量是_____________________ kJ。
(4)上述反应用于火箭推进剂，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是________________________________________________________。
4、燃烧热
（1）____℃、____kPa时， ____mol纯物质________燃烧生成________的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
（2）可燃物的化学计量数为___，△H____，以此为标准配平，其它计量数可整数也可分数。
（3）完全燃烧,下列元素要生成对应的氧化物:
C →________ H →________ S →________
【例8】下列热化学方程式中△H代表燃烧热的是
A．CH4 ( g ) + 3/2O2 ( g ) = 2H2O ( l ) + CO ( g ) △H1
B．S ( s ) + 3/2O2 ( g ) = SO3 ( s ) △H2
C．C6H12O6 ( s ) + 6O2 ( g ) = 6CO2 (g) + 6H2O ( l ) △H3
D．2CO ( g ) + O2 ( g ) = 2CO2 ( g ) △H4
【例9】甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：
①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)； △H= + 49.0 kJ·mol－1
②CH3OH(g)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)；△H=－192.9 kJ·mol－1
下列说法正确的是 (　 )
A．CH3OH的燃烧热为192．9 kJ·mol－1
B．反应①中的能量变化如右图所示
C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
D．根据②推知反应： CH3OH(l)+1/2O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的△H>－192．9kJ·mol－1
5、盖斯定律
（1）化学反应的反应热只与反应体系的________和________有关，而与_________无关。若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变即为这几个化学反应焓变的代数和。
（2）盖斯定律的意义：利用盖斯定律可以间接计算某些不能直接测得的反应的反应热。
【例10】已知在298K时下述反应的有关数据：
C(s)+1/2 O2(g)=CO(g) △H1=－110.5 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2=－393.5 kJ·mol-1
则C(s)+CO2 (g)=2CO(g) 的△H为 （ ）
A．+ 283.5 kJ· mol-1 B．+ 172.5 kJ· mol-1 C．－172.5 kJ· mol-1 D．－504 kJ· mol-1
【例11】已知胆矾溶于水使溶液温度降低，室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液释放出热量为Q1kJ，又知胆矾分解的化学方程式为：CuSO4·5H2O CuSO4（固）+5H2O – Q2kJ，则Q1 、Q2的关系为（ ）
A. Q1 Q2 C. Q1 =Q2 D.无法确定
6、反应热的计算
（1）反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时做相同倍数的改变。
（2）热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热。
（3）正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。
【例12】在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：
2CO(g) + O2(g) == 2CO2(g)；ΔH=-566kJ·mol-1
CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) + 2H2O(l)；ΔH=-890kJ·mol-1
由1molCO和3molCH4组成的混和气在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为（ ）
A. 2912kJ B. 2953kJ C. 3236kJ D. 3867kJ
【例13】已知在25℃，101kPa下，1gC8H18（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出48.40kJ热量。表示辛烷燃烧热的热化学方程式正确的是（ ）
A．C8H18(l)+22.5O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)；ΔH=-48.40kJ/mol
B．C8H18(l)+22.5O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)；ΔH=-5518kJ/mol
C．C8H18(l)+22.5O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)；ΔH=+5518kJ/mol
D．2C8H18(l)+45O2(g)=16CO2(g)+18H2O(l)；ΔH=-11036kJ/mol
7、能源
能源就是能提供________的自然资源，它是国民经济和社会发展的重要的物质基础，我国目前使用的主要能源是________________，它们的蕴藏量有限，必须注意______________________________________________________________________________。
【例14】下列选项中说明乙醇作为燃料的优点的是
①燃烧时发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境 ③乙醇是一种再生能源 ④燃烧时放出大量热量
A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④
【例15】下列说法不正确的是 ( )
A．然气是气体,它不属于化石燃料
B．应物的总能量就是反应物的总热量
C．石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体
D．转化为煤气后燃烧，可以提高燃烧效率
【例16】下列措施中不能提高固体燃料利用率的是（ ）
A．粉碎固体燃烧，增大反应接触面积
B．鼓入足量空气，使燃料与氧气充分接触
C．使煤洁净（气化和液化），减少污染物的排放
D．鼓入大量空气（远远过量），使燃料完全燃烧
化学反应与能量
反应热 焓变
热化学方程式
盖斯定律
燃烧热
化学反应热计算
燃料的使用
节约能源的意义
开发新能源
能源
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