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高三化学一轮复习学案：化学反应与能量
学习目标：
1、了解反应热和焓变的含义；能判断某反应是吸热还是放热反应。能从微观角度，运用化学键的知识，解释化学反应中的能量变化。
2、认识热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式。
3、理解盖斯定律的意义，能进行有关反应热的简单计算。
4、理解燃烧热的概念，认识能源是人类生存和发展的重要基础。
基础回顾：
一、焓变 反应热
1、焓是与内能有关的物理量，反应在一定条件下是吸热还是放热由生成物和反应物的焓值差即焓变（△H）决定。
思考并补齐下图
生成物总能量 反应物总能量 生成物总能量 反应物总能量
符号：____________；单位：________________。
从化学键的角度解释化学反应中的能量变化：
归纳：△H ＝ 反应物的总键能_______生成物的总键能 （填“+”或“—”）
2、反应热：________________________________________________________________。
放热反应: 化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应.
吸热反应: 化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应.
常见的吸热反应和放热反应：
吸热反应：其特征是大多数反应过程需要持续加热，如ＣaCO3分解等大多数分解反应，H2和I2、Ｓ、Ｐ等不活泼的非金属化合，Ｂa（OH）2·8H2O和NH4Cl固体反应，CO2和C的反应。
放热反应：燃烧、中和、金属和酸的反应、铝热反应等。
说明：吸热反应有的不需要加热如：Ｂa（OH）2·8H2O和NH4Cl固体反应，多数需要加热，放热反应有的开始时需要加热以使反应启动。即反应的吸、放热与反应条件无关。
3、热化学方程式及其书写
概念：热化学方程式：能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。
意义：既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。
书写注意事项：
（1） 要注明反应物和生成物的聚集状态（若为同素异形体、要注明名称），因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关，即反应物的物质相同，状态不同，△H也不同。
（2） 要注明反应温度和压强。因为△H的大小和反应的温度、压强有关，如不注明，即表示在101kPa和25°C。
（3） 热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数。相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其△H也同等倍数的改变。
（4） △H的表示：在热化学方程式中△H的“＋”“－”一定要注明，“＋”代表吸热，“－”代表放热。△H的单位是：kJ/mol或J/mol。
二．燃烧热 能源
1. 燃烧热:25°C、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量叫做该物质的燃烧热.单位:kJ/mol或J/mol.
提示: (1)规定要在25°C,101kPa下测出热量,因为温度、压强不定反应热的数值也不相同.
(2)规定可燃物的物质的量为1mol.
(3)规定可燃物完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量为标准.所谓完全燃烧,是指物质中下列元素完全转化成对应的物质:C----CO2 ,H----H2O ,S----SO2 ,等.
2. 中和热:在稀溶液中,酸和碱发生反应时生成1molH2O,这时的反应热叫做中和热.
提示: (1)必须是酸和碱的稀溶液,因为浓酸和浓碱在相互稀释的时候会放热;
(2)强酸和强碱的稀溶液反应才能保证中和热是57.3kJ/mol,而弱酸或弱碱在中和反应中电离吸收热量,其中和热小于57.3kJ/mol;
(3)以1mol水为基准,所以在写化学方程式的时候应该以生成1mol水为标准来配平其余物质的化学计量数.即H2O的系数为1.
中和热的测定实验
〖实验名称〗利用简易量热计测定室温下中和反应的反应热
〖实验原理〗
1、中和热的定义：
2、反应热的计算公式：Q=m*C*⊿T
注：1、T（K）=T（℃）+273.15
2、C=4.18 J*K-1*g-1
3、⊿H=— Q / 物质的量
4、m为溶液的总质量
三、盖斯定律及其应用
1. 盖斯定律：化学反应不管是一步完成还是几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体的反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同，这就是盖斯定律。
2. 盖斯定律的应用
盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行的很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯（有副反应发生），这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接的把它们的反应热计算出来。例如：
C（S）＋0.5O2（ｇ）=CO(g)
上述反应在O2供应充分时，可燃烧生成CO2、O2供应不充分时，虽可生成CO，但同时还部分生成CO2。因此该反应的△H无法直接测得。但是下述两个反应的△H却可以直接测得： C（S）＋O2（g）=CO2(g) ； △H1=-393.5kJ/mol
CO（g） ＋0.5 O2（g）＝CO2(g) ；△H2＝-283.0kJ/mol
根据盖斯定律，就可以计算出欲求反应的△H。
分析上述反应的关系，即知
△H1＝△H2＋△H3
△H3＝△H1－△H2＝-393.5kJ/mol －(-283.0kJ/mol)
＝-110.5kJ/mol
由以上可知，盖斯定律的实用性很强。
3．反应热计算
根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据，可以计算一些反应的反应热。
(1) 反应热、燃烧热的简单计算都是以它们的定义为基础的，只要掌握了它们的定义的内涵，注意单位的转化即可。
(2) 关于热化学方程式的简单计算的依据
a热化学方程式中化学计量数之比等于各物质物质的量之比；还等于反应热之比。
ｂ热化学方程式之间可以进行加减运算。
四．能源
重要的化石燃料： 、 、
煤作燃料的利弊问题：从资源蕴藏、开采、运输、资源综合利用及环保等方面分析。
新能源的开发：最有希望的新能源是 、 、 、和 等。
附加：区分以下四个概念
适用范围 数字表示的意义 遵循的守恒定律
化学方程式
离子方程式
电离方程式
热化学方程式
典型例题：
例1、1g炭与适量的水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，吸收10.94kJ的热量，相应的热化学方程式为C
A． C＋H2O＝CO＋H2; △H＝＋10.94kJ/mol
B． C（s）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g）; △H＝＋10.94kJ/mol
C． C（s）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g）; △H＝＋131.3kJ/mol
D． 0.5C（s）＋0.5H2O（g）＝0.5CO（g）＋0.5H2（g）; △H＝－65.65kJ/mol
例2、 在同温同压下，下列各组热化学方程式Ｑ2>Q1的是AC
A. 2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（g）; △H＝－Q1
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）; △H＝－Q2
B. S(ｇ)+ O2（g）＝SO2(g)； △H＝－Q1
S(ｓ)+ O2（g）＝SO2(g)； △H＝－Q2
C. C（s）＋0.5O2(g)＝CO(g)；△H＝－Q1
C（s）＋O2(g)＝CO2(g); △H＝－Q2
D. H2（g）＋Cl2(g)＝2HCl（g）△H＝－Q1
0.5H2（g）＋0.5Cl2(g)＝HCl（g）△H＝－Q2
例3、已知：Zn（s）＋S（斜方）＝ZnS（s）；△H1＝－206.0kJ/mol
ZnS（s）＋2 O2＝ZnS O4(s)；△H2＝－776.8kJ/mol
试求由单质反应生成ZnS O4(s)的反应热，即Zn（s）＋S（斜方）＋2 O2＝ZnS O4(s)的△H
答案：由单质生成ZnS O4(s)的反应热△H＝－982.8kJ/mol
反馈练习：
1. 已知下列三个热化学方程式
①C(s)＋H2O（g）＝CO（g）＋H2(g)；△H＝＋131.5kJ/mol
②1/2H2（g）＋1/2Cl2（g）＝HCl（g）；△H＝－92.3kJ/mol
③ H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；△H＝－241.8kJ/mol
则以上三个反应的反应热大小关系正确的是
A.①＞②＞③ B.③＞②＞① C.③＞①＞② D.①＞③＞②
2.有如下三个反应方程式：
H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；△H＝akJ/mol
H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）；△H＝bkJ/mol
2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）； △H＝ckJ/mol
关于它们的下列叙述正确的是
A. 它们都是吸热反应 B. a、b、c均为正值
C. a＝b D. 2b＝c
3.在100g炭不完全燃烧所得气体中CO和CO2的体积比为1:2.已知：
C（s）＋1/2O2（g）=CO（g）；△H1＝ －110.35kJ/mol
CO（g）＋1/2O2＝ CO2（g）；△H2＝ －282.57kJ/mol
则与100g炭完全燃烧相比，损失的热量是。
A. 392.93kJ B. 2489.42kJ C. 784.92kJ D. 3274.3kJ
4.已知方程式2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）△H1＝－571.6kJ/mol，则关于方程式
2H2O（l）＝2H2（g）＋O2（g）; △H2＝ 的说法正确的是
A. 方程式中化学计量数表示分子数
B. 该反应的△H2大于零
C. 该反应△H2＝－571.6kJ/mol
D. 该反应与上述反应属于可逆反应
5.已知2H2O（l）＝2H2（g）＋O2（g）；△H1＝＋571.6kJ/mol
CH4（g）＋2O2（g） CO2(g)＋2H2O（l）；△H2＝－890.3kJ/mol
1gH2和1gCH4分别燃烧后放出的热量之比约是
A. 1：3.4 B. 1：1.7 C. 2.3：1 D. 4.6：1
6.“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合后摇动即会制冷。该化学物质是
A. 氯化钠 B. 固体硝酸铵 C. 固体氢氧化钠 D. 生石灰
7.下列属于放热反应的是
A. Al＋稀盐酸 B. Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl（s）
C. KClO3受热分解 D. CaO＋H2O
8.在25°C、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水放热22.68kJ，下列热化学方程式正
确的是
A. CH3OH(l)＋3/2O2＝CO2（g）＋2H2O（l）；△H ＝＋725.8kJ/mol
B. 2CH3OH(l)＋3O2＝2CO2（g）＋4H2O（l）；△H ＝－1452kJ/mol
C. 2CH3OH(l)＋3O2＝2CO2（g）＋4H2O（l）；△H ＝－725.8kJ/mol
D. 2CH3OH(l)＋3O2＝2CO2（g）＋4H2O（l）；△H ＝＋1452kJ/mol
9.（2005江苏 4．）氢气（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）的热化学方程式分别为：
H2 (g) + 1/2O2(g) == H2O (l)； △H = －285.8 KJ/mol
CO(g) + 1/2O2(g) == CO2(g)； △H = －283 KJ/mol
C8H18 (l) + 25/2O2(g) == 8CO2(g) + 9H2O (l)； △H = －5518 KJ/mol
CH4 (g) + 2O2(g) == CO2(g) + 2H2O (l)； △H = －890.3 KJ/mol
相同质量的H2、CO、C8H18、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是
A．H2 (g) B．CO(g) C．C8H18 (l) D．CH4 (g)
10、（海南卷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—P akJ·mol—1、P—O bkJ·mol—1、P=O ckJ·mol—1、O=O dkJ·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
11、（广东卷14.）下列有关能量转换的说法正确的是
A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程
12、（宁夏卷13）已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃烧热分别是-285.8kJ·mlo-1、-1411.0kJ·mlo-1和-1366.8kJ,则由C2H4(g)和H2O(I)反应生成C2H5OH(I)的△H为
A.-44.2kJ·mol-1 B.+44.2kJ·mlo-1
C.-330kJ·mol-1 D.+330kJ·mlo-1
13、（四川卷7）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＝－57.3kJ/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283.0kJ/mol，则2CO2(g) ＝2CO(g)＋O2(g)反应的
ΔH＝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燃烧热
14、（重庆卷13）化学反应N2+3H2=2NH3的能量变化如题13图所示，该反应的热化学方程式是
A.N2(g)+3H2(g)=2NH3(1); △H=2(a-b-c)kJ·mol-1
B. N2(g)+3H2(g)=2NH3(g); △H=2(b-a)kJ·mol-1
C.N2(g)+H2(g)=NH3(1); △H=(h+c-a)kJ·mol-1
D. N2(g)+H2(g)=NH3(g); △H=(a+b)kJ·mol-1
15、（北京卷12.）工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下：
SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g);mol(Q＞0)
某温度、压强下，将一定量反应物通入密闭容器进行以上反应(此条件下为可逆反应)，下列叙述正确的是
A．反应过程中，若增大压强能提高SiCl4的转化率
B．若反应开始时SiCl4为1 mol,则达平衡时，吸收热量为Q kJ
C．反应至4 min时，若HCl浓度为0.12 mol/L,则H2的反应速率为0.03 mol/(Lmin)
D．当反应吸收热量为0.025Q kJ时，生成的HCl通入100 mL 1 mol/L的NaOH溶液恰好反应
16、（四川延考区26）．（15分）1mol水蒸汽和炽热的焦炭反应生成水煤气，反应吸热131.4 kJ ·mol－1。利用该反应生成的氢气和空气中的氮气合成氨，其反应的△H＜0。氨可以用于制备硝酸。请回答：
（1）生成水煤气的热化学方程式是 ；
17、（全国卷 Ⅱ） 26．(15分)
红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示（图中的△H表示生成1mol产物的数据）。
根据上图回答下列问题：
（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是
；
（2）PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是
；
（4）P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的△H 3= ，P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的△H 4 △H 3（填“大于”、“小于”或“等于”）。
18、（山东卷29）(12分)北京奥运会“祥云”火炬燃料是阿烷(C3H8)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯 (C3H6)。
(1)丙炕脱氢可得丙烯．、
已知C3H8(g)=CH4(g)+HC=CH(g)+H2(g) △H1=156.6 kJ.mol-1。
CH3CH=CH2(g)= CH4(g)+HC=CH(g) △H2=32.4 kJ.mol-1
则相同条件下,反应C3H8(g)= CH3CH=CH2(g) +H2(g)的△H=___________ kJ.mol-1。
19．写出下列热化学方程式
（1）SiH4是一种无色的气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2(s)和H2O（l），已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ，其热化学方程式为： 。
（2）沼气是一种能源，它主要成分是CH4 。0.5mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态水时，放出445kJ热量，则其燃烧的热化学方程式为： 。
20.把温度为13°C，浓度为1.0mol/L的酸溶液和1.1mol/L的碱溶液各50mL混合〔溶液密度均为1g/mL,生成的溶液的比热容为c＝4.184J/(g·°C)〕轻轻搅动。测得酸碱混合液的温度变化数据如下：
反应物 起始温度t1/°C 终了温度t1/°C 中和热
HCl＋NaOH 13 19.8 △H1
HCl＋NH3·H2O 13 19.3 △H2
（1）试计算上述两组实验测出的中和热：△H1＝ ；△H1 。
（2）实验中碱过量的目的是 。
（3）两组实验结果差异的原因是 。
21.由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ写出该反应的热化学方程式：
。若1g水蒸气转化为液态水放热2.44kJ，则反应H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（l）的△H＝ kJ/mol,氢气的燃烧热为 kJ/mol。
22.（2005天津 29．）（14分）磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1 g的单质磷（P）在3.2 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出X kJ热量。
（1）通过计算确定反应产物的组成（用化学式表示）是 ，其相应的质量（g）为 。
（2）已知单质磷的燃烧热为Y kJ/mol，则1mol P与O2反应生成固态P2O3的反应热
ΔH＝ 。
（3）写出1mol P与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式： 。
参考答案：
1 C 2 D 3 C 4 B 5 C 6 B 7 A D 8 B 9 B 10 A 11 AB 12 A 13 B 14 A 15 D
16．（1）C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），△H = +131.4 kJ ·mol－1
17． （1） Cl2(g)+ P(s)= PCl3(g) △H =-306kJ/mol
（2）PCl5(g)= PCl3(g)+ Cl2(g) △H =93kJ/mol
25% 大于
（4）-399kJ/mol 等于
18、124.2
19. SiH4（g）＋2O2（g）＝SiO2(s)＋2H2O（l）；△H＝－1427.2kJ/mol
CH4（g）＋2O2（g）＝CO2(s)＋2H2O（l）；△H＝－890kJ/mol
20. (1) △H1＝－56.9kJ/mol △H2＝－52.7kJ/mol
（2） 碱过量是为了提高实验准确度，因NaOH溶液易吸收CO2而使NaOH浓度下降，NH3·H2O则易挥发也使NH3·H2O浓度下降。
（3） NaOH是强碱，在水溶液中完全电离，跟HCl反应时放热较多；NH3·H2O是弱碱，只有部分电离，发生电离时要吸热，中和时放热较少。
21. H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）；△H＝－241.8kJ/mol；－285.7； 285.7
22、（1）P2O3 P2O5 2.75 3.55
（2）－(20X－Y)kJ/mol
（3）P(s)＋O2(g)＝P2O2(s)；△H＝－(20X－Y)kJ/mol
______物
能量
△H＞0
______物
______ 反应
______物
能量
△H＜0
______物
______反应
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