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专题八 化学能和热能
【考纲要求】（1）了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。
　　 （2）了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
　　 （3）了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
　　 （4）了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
温馨提示：以下内容参阅【3-2】P77-79
考点1 放热反应和吸热反应
放热反应 吸热反应
定义 的化学反应 的化学反应
形成原因 反应物具有 生成物具有的总能量 的总能量 反应物具有 生成物具有的总能量 的总能量
与化学键强弱的关系 生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
表示方法 ΔH＜0 ΔH＞0
图示
实例
总的原则要记住；所有的水解和电离过程都是 的；燃烧反应、中和反应都是 的。大多数的分解反应都是吸热的，大多数的化合反应都是放热的。
也有例外，以下反应都是吸热反应，应掌握：
①H2+I2? 2HI ②N2+O2 2NO ③CO2+C ? 2CO
④C十H2O(g)? CO+H2 ⑤N2O4? 2NO2
【例1】 (2005·成都模拟)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、反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了放热还是吸热
D、吸热反应在一定条件下(如常温，加热等)也能发生
【例2】 (2004·全国理综·13)已知25℃、101kPa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.51kJ·mol-1 ，C(金刚石)+O2(g)＝CO2(g) △H=-395.41kJ·mol-1
据此判断，下列说法正确的是 ( )
A、由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低
B、由石墨制备金刚石是吸热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高
C、由石墨制备金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的低
D、由石墨制备金刚石是放热反应，等质量时，石墨的能量比金刚石的高
分析：由题给两热化学方程式相减得：C(石墨)＝ C(金刚石)； ΔH=+1.9kJ·mol-1，由此可知石墨转化为金刚石为吸热反应，等质量的石墨的能量比金刚石的低，A正确
【练习】1、一切化学反应除了有质量的变化外，还伴随着 的变化，它们分别遵循 定律和 定律。能量变化通常主要表现为 的变化，即 或者 。
2、 既是化学反应过程的本质，又是化学反应中能量变化的主要原因 。 从能量的角度看，断开化学键要 ，形成化学键要 。一个化学反应是吸收能量（热量）还是放出能量（热量），取决于 。
3、不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的 也不同。放热反应的宏观表现是 ，其微观表现是 。
答案：1、能量；质量守恒定律；能量守恒定律；热量 ；放热；吸热 。
2、化学键的断裂与形成；吸收能量；放出能量；断开化学键吸收的能量多，还是形成化学键释放的能量多 。
3、化学能；反应物总能量高于生成物总能量；断开化学键吸收的能量少于形成化学键放出的能量 。
考点2 热化学方程式的书写
与普通化学方程式相比，书写热化学方程式除了遵循书写化学方程式要求外还应注意以下五点：
(1) ΔH只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用“ ”隔开。若为放热反应，ΔH为“ ”：若为吸热反应，ΔH为“ ”。ΔH的单位一般为
(2)注意反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。绝大多数ΔH在25℃、101325Pa下测定的，可不注明温度和压强。
(3)注意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 。因此化学计量数可以是整数、也可以是分数。
(4)注意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)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↓。
(5)由于ΔH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ΔH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。
例如：已知H2(g)+1/2 O2(g)＝H2O(1) ΔH=-285.8kJ·mol-1则：
H2O(1)＝H2(g)+1/2 O2(g) ΔH=+285.8kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)＝2H2O(1) ΔH=-571.6kJ·mol-1
【例3】 (2005·南京)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。表示上述反应的热化学方程式正确的是 ( )
A．C8Hl8(1)+25/2 O2(g)＝8CO2(g)+9H2O(g) ΔH=-48.40kJ·mol-1
B．C8Hl8(1)+25/2 O2(g)＝8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ·mol-1
C．C8Hl8(1)+25/2 O2(g)＝8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=+5518kJ·mol-1
D．C8Hl8(1)+25/2 O2(g)＝8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-48.40kJ·mol-1
点拨：先看物质状态，再看ΔH的正负，最后看方程式前系数与ΔH数值一致。
【练习】在氢气与氯气反应生成氯化氢气体的反应中，若断裂1mol H - H键要吸收436KJ的能量，断裂1mol Cl- Cl键要吸收243KJ的能量，断裂1molH - Cl键要吸收432KJ的能量，则充分燃烧1mol H2 的能量变化是 。若 ΔH〈 0代表放热，ΔH 〉0代表吸热，该化学反应的热化学方程式是 。
答案：放出185KJ的能量；H2（g） + Cl2（g）= 2HCl（g）；ΔH = - 185KJ/ mol。
考点3 盖斯定律及其应用
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，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。即：
甲 ΔH 乙 ΔH=ΔH1=ΔH2
甲 ΔH1 丙 ΔH2 乙
如：已知下列三个热化学方程式
①H2(g)+1/2 O2(g)＝H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1
③C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) ΔH=+131kJ·mol-1
写出碳燃烧生成CO2和CO燃烧的热化学方程式。应用盖斯定律，对几个化学方程式变换和叠加，可以得出要写的化学方程式，对应的反应热的数值、符号也随之相应地成比例的变化。
所以由①+③可得；C(s)+1/2 O2(g)==CO(g)；ΔH=-110.8kJ·mol-1……，④，
同样由②一④可得；CO(g)+1/2 O2（g）==CO2(g)；ΔH=-282.7kJ·mol-1。
考点4燃烧热
(1)概念：在 时， 物质 生成 时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ·mol-1表示。
注意：生成不稳定的氧化物所放出的热量不是燃烧热，
(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393．5 kJ·mol-1，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5 kJ的热量。
(3)书写热化学方程式：燃烧热是以 物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如；
(4)燃烧热的计算；
Q放=n(可燃物)×ΔH c
n为可燃物的物质的量：ΔH c为可燃物的燃烧热。
【例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)+1/2 O2(g)==H2O(1) ΔH=-285.8kJ·mol-1
CO(g)+ O2(g)==CO2(g) ΔH=-283.0kJ·mol-1
C8H18(l)+1/2 O2(g)==8CO2(g)+9H2O(1) ΔH=-5518kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-890.3kJ·mol-1
相同质量的H2、CO、C8Hl8、CH4完全燃烧时，放出热量最少的是( B )
A．H2(g) B．CO(g) C．C8H18(l) D．CH4(g)
考点5 燃料的充分燃烧
(1)化石燃料：包括 、 、 等，属非再生能源。
(2)充分燃烧的条件，要有 且要有 。
(3)不充分燃烧的危害：产生热量少，浪费资源，易产生污染物。
(4)煤的充分利用及新技术的开发：新型煤粉燃烧器，煤的气化和液化，转化为水煤气或于馏煤气
考点6 中和热
(1)概念：在 中，酸跟碱发生中和反应生成 ，这时的反应热，叫中和热。
(2)理解时应注意，
①稀溶液是指溶于大量水的离子。②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。③中和反应的实质是 ，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。
(3)中和热的表示， 。
注：以下反应热均非中和热：
①1/2 H2SO4(aq)+1/2 Ba(OH)2(aq)== 1/2BaSO4(s)+H2O(1)
②NaOH(s)+HCl(aq)==NaCl(aq)+H2O(此处还有NaOH的溶解热)，
③CH3COOH(aq)+NaOH(aq)==CH3COONa(aq)+H2O(1)(此处还有CH3COOH的电离热)
【例4】 (2004·深圳)强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H (aq)+OH-(aq)==H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1；分别向1L 0.5mo1·L-1的NaOH溶液中加入：①稀醋酸，②浓H2SO4，③稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为ΔH l、ΔH2、ΔH3它们的关系正确的是( )
A、ΔH l>ΔH2>ΔH3 B、ΔH2<ΔH3<ΔH l
C．ΔH l= ΔH2=ΔH3 D、 ΔH l<ΔH3<ΔH2
考点7 中和热的测定
(1)主要仪器，
大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、温度计、量筒(50mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个孔)，环形玻璃搅拌棒。
(2)实验步骤：
①组装仪器如图所示。②分别量取50mL 0.5mo1·L-1的盐酸和50mL0.55 mo1·L-1NaOH溶液，记录起始温度t1。③混合反应并准确量取混合液最高温度，记录终止温度t2。④重复实验二次，取平均值。⑤计算△H；
(3)可能的误差：
①未及时测出最高温度——其值 ， ②使用一个量筒且未清洗干净——其值 。 ③烧杯过大——其值 。
(4)注意事项
①为了保证0.50 mo1·L-1的盐酸完全被NaOH中和，采用0.55 mo1·L-1NaOH溶液，使碱稍稍过量。
②实验中若用弱酸代替强酸，或用弱碱代替强碱，因中和过程中电离吸热，会使测得中和热的数值 。
【例5】用50mL 0.50 mo1·L-1的盐酸与50mL0.55 mo1·L-1的氢氧化钠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)环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替 (填“能”或“不能”)，其原因是 ；
(3)为什么氢氧化钠溶液的浓度要用0.55 mo1·L-1，实验中若改用60mL0.50 mo1·L-1的盐酸与50mL 0.55 mo1·L-1的氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量 (填“相等”不相等”)，若实验操作均正确，则所求中和热 (填“相等“不相等”)；
(4)已知在稀溶液中，强酸和强碱发生中和反应生成lmol H2O时，放出57.3kJ的热量，则上述反应的热化学方程式为， ，
(5)若某同学利用上述装置做实验，有些操作不规范，造成测得的结果偏低，请你分析结果偏低的原因可能是 (填字母代号)。
a、测量盐酸的温度后，温度计没有用水冲洗干净
b、把量筒中的氢氧化钠溶液倒人小烧杯时动作迟缓
c、做本实验的当天室温较高
d、将50mL 0.55 mo1·L-1的氢氧化钠溶液取成了50mL 0.55 mo1·L-1的氨水
e、在量取盐酸时仰视读数
考点8 能量变化的综合利用
随着社会的发展和人们生活水平的提高，人类对能源的需求越来越大。它对周围的环境产生了越来越大的影响，因此能源问题成为涉及人类生活和世界发展的热点问题。从能源问题可引出很多学科的知识要点，以不同角度设问的综合试题成了考查学生分析问题解决问题能力的试金石。灵活运用能量间的相互转化关系是解决该类问题的关键。
最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。
【例6】有专家指出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，使之能够实现，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为
A、化学能 B、热能 C、生物能 D、电能
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