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能量的转化
一．全面建立物质变化中能量变化的观点。
1．了解物质状态变化中的能量变化：固态 HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 液态 HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 气态。
2．理解溶解过程中的能量变化：若溶质扩散过程所吸收的热量 < 溶质生成溶剂合物过程所放出的热量，则整个溶解过程表现放热现象；反之，则表现吸热现象。
浓硫酸和苛性钠分别溶于水时均表现放热现象；而硝酸铵溶于水时表现吸热现象；蔗糖、食盐溶于水时几乎无明显的热现象。
3．理解化学反应中的能量变化：通常表现为热量的变化。把有热量放出的化学反应称为放热反应；把吸收热量的化学反应称为吸热反应。在任何化学反应中能量是守恒的，若反应物的总能量 > 生成物的总能量，则发生放热反应；反之，则发生吸热反应。
注意：不能用反应条件去判断反应是放热还是吸热。要熟悉一些典型的放热反应和吸热反应。例如：燃烧反应、缓慢氧化、中和反应、金属与酸的置换反应、生石灰的水化、合成氨、2SO2＋O2 2SO3、2NO2 N2O4等都是放热反应；CO2＋C高温 2CO、C＋H2O高温 CO＋H2、Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应等都是吸热反应。
4．理解化学反应中的能量守恒规律：① 电离一般是吸热的，而离子相互结合则是放热的；② 盐类水解一般是吸热的，其可逆反应－中和反应则是放热的；③ 在同一可逆反应中，若正反应是放热反应，则其逆反应是吸热反应；④ 在化学平衡中，升温，放热反应的平衡常数减小；吸热反应的平衡常数增大；降温，则恰好相反。
5．理解电化学反应中的能量变化：原电池反应是化学能转化为电能；电解反应是电能转化为化学能。
6．应用勒沙特列原理可以解释溶解平衡、电离平衡、化学平衡和物理平衡（如水的三态变化）中的能量变化现象。
二．理解反应热和热化学方程式的含义。
1．反应热是在化学反应过程中放出或吸收的热量，单位一般为kJ/mol；用符号Q表示反应热，Q值的“＋”、“－”分别表示放热和吸热。
若用符号H表示反应热，H的“－”、“＋”分别表示放热和吸热。
2．热化学方程式是表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式。在理解及书写时要注意四点：① 必须注明反应物和生成物的聚集状态（s、l、g、aq）；② 化学计量系数只表示物质的量，可以是整数或分数；③ 必须在化学方程式右边注明热量的“＋”、“－”和与化学计量系数相对应的热量数值及单位；④ 不是在25℃、101 kPa下的反应热数据，还要注明反应的温度和压强。
三．了解燃料充分燃烧的条件，培养节约能源、环境保护和开发能源的意识。
注意：煤、石油、天然气等，属非再生能源；而乙醇是一种可再生能源。
四．典型试题。
1．如图所示，向小试管中分别加入一定量的下列物质， 红墨水
能使U型管右侧红墨水的液面上升的是 水
A．浓硫酸 B．硝酸铵固体 空气
C．蔗糖溶液 D．苛性钠固体
2．将一块破损的胆矾晶体浸入一杯硫酸铜饱和溶液中，静置几天后（温度不变、溶剂不挥发），发生的变化是
A．溶质的质量分数增大 B．溶液的质量增大
C．胆矾晶体没有任何变化 D．胆矾晶体的形状变规则，但质量不变
3．下列说法正确的是
A．需用加热才能发生的反应一定是吸热反应
B．化学反应一定属于放热反应
C．燃料的燃烧和酸碱中和反应都是放热反应
D．若反应物的总能量高于生成物的总能量，则发生放热反应
4．能源可划分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源；需要靠其它能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而没有污染的二级能源，它可以由自然界中大量存在的水来制取2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)－517.6 kJ
（1）下列叙述正确的是
A．电能是二级能源 B．水力是二级能源
C．天然气是一级能源 D．水煤气是一级能源
（2）关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是
A．构成水的氢和氧都是可燃物，可研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源
B．设法将太阳光聚集，产生高温，使水分解产生氢气
C．寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量
D．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，以分解水制取氢气
5．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48.40 kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是
A．C8H18(l)＋22.5O2(g)8CO2(g)＋9H2O(g)＋48.40 kJ
B．C8H18(l)＋22.5O2(g)8CO2(g)＋9H2O(l)＋5518 kJ
C．C8H18(l)＋22.5O2(g)8CO2(g)＋9H2O(l)－5518 kJ
D．C8H18(l)＋22.5O2(g)8CO2(g)＋9H2O(l)－48.40 kJ
6．已知反应：①H2(g)＋0.5O2(g)H2O(g)＋Q1，②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)＋Q2
③H2(g)＋0.5O2(g)H2O(l)＋Q3， ④2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)＋Q4
下列关系式中正确的是
A．2Q1 < Q2 < Q3 < Q4 B．Q3 > Q4 > 2Q1＝Q2
C．Q1＝Q2 < Q4＝Q3 D．2Q1＝Q2 < 2Q3＝Q4
7．已知H2(g)、C3H8(g)的燃烧热分别为285.8 kJ/mol、2220 kJ/mol。现测得氢气和丙烷的混合气体共5 mol，完全燃烧时放热3847 kJ，则该混合气体中氢气和丙烷的体积比是_____；二者放出的热量之比约为_____
A．1:3 B．3:1 C．1:4 D．5:13
8．美国《科学》杂质在1971年7月刊登的“地球的能量资源”一文中提供了如下资料： 到达地球表面的太阳辐射能（kJ/s）的几条主要去路
直接反射 以热能的方式离开地球 水循环 大气流动 光合作用
520,000×109 81,000×109 40,000×109 370×109 40×109
请选用以上资料计算：
（1）地球对太阳能的利用率约为__________23.3%。 1.26×1018
（2）通过光合作用，每年有__________kJ太阳能转化为化学能（每年按365天计）
（3）每年由绿色植物通过光合作用（6CO2＋6H2OC6H12O6＋6O2）为我们生存的环境除去二氧化碳气体的质量为A。试根据能量关系列出计算式。列式中缺少的数据用符号表示。A＝____________________kg；A＝3.33×1017/Q；
所缺数据的化学含义为_____________________Q：每消耗6 mol CO2所需吸收的能量
9．1836年化学家盖斯提出“化学反应的热效应仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与其中间步骤无关”的盖斯定律。按此规律，结合下述热化学方程式，回答问题。已知：① N2(g)＋2O2(g)2NO2(g)－67.7 kJ
② N2H4(g)＋O2(g)N2(g)＋2H2O(g)＋534 kJ
③ N2H4(g)＋NO2(g)1.5NO2(g)＋2H2O(g)＋Q3
则第 ③ 个反应方程式中的Q3是__________；并计算1 kg火箭燃料－气态肼（N2H4）被NO2气体完全氧化时所放出的热量为__________。568 kJ；17750 kJ。
五．拓展练习。
1．下列说法正确的是
A．铝片与盐酸的反应属于吸热反应 B．动植物的呼吸作用属于吸热反应
C．烧碱溶于水只发生放热过程 D．硝酸铵溶于水吸收的热量大于放出的热量
2．一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出的热量为Q，它所生成的CO2用过量饱和石灰水完全吸收，可得100 g CaCO3沉淀，则完全燃烧1 mol无水乙醇时放出的热量是
A．0.5Q B．Q C．2Q D．5Q
3．对于放热反应A＋BC＋D，以下说法正确的是（EA、EB、EC、ED分别表示A、B、C、D所具有的能量）
A．EA > EC B．EA > EC＋ED C．EA＋EB < EC＋ED D．EA＋EB > EC＋ED
4．我国决定推广使用乙醇汽油，它是在汽油中加入适量的乙醇形成的混合燃料。下列叙述错误的是
A．使用乙醇汽油能减少有害气体的排放，是一种改善环境的清洁能源
B．燃料中的乙醇可以通过粮食发酵或化工合成等方法制得
C．乙醇汽油是一种新型燃料
D．燃烧乙醇汽油可以减少对大气的污染，是因为它不含硫元素和氮元素
5．在同温同压下，下列各组热化学方程式中，Q2 > Q1的是
A．2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)＋Q1 2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)＋Q2
B．S(g)＋O2(g)SO2(g)＋Q1 S(s)＋O2(g)SO2(g)＋Q2
C．C(s)＋0.5O2(g)CO(g)＋Q1 C(s)＋O2(g)CO2(g)＋Q2
D．H2(g)＋Cl2(g)2HCl(g)＋Q1 0.5H2(g)＋0.5Cl2(g)HCl(g)＋Q2
6．将一块破损的冰糖晶体浸入一杯蔗糖饱和溶液中，静置几天后（温度不变、溶剂不挥发），有关冰糖晶体变化的说法不正确的是
A．冰糖晶体不发生任何变化 B．晶体表面的蔗糖分子向溶液中扩散
C．冰糖晶体的质量保持不变 D．冰糖晶体的形状变得很规则
7．0.3 mol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649.5 kJ热量，其热化学方程式为
A．B2H6(g)＋3O2(g)B2O3(s)＋3H2O(l)＋649.5 kJ
B．B2H6(g)＋3O2(g)B2O3(s)＋3H2O(l)－649.5 kJ
C．B2H6(g)＋3O2(g)B2O3(s)＋3H2O(l)＋2165 kJ
D．B2H6(g)＋3O2(g)B2O3(s)＋3H2O(l)－649.5 kJ
8．在容积固定的密闭容器中存在如下放热反应：A(g)＋3B(g)2C(g)，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图： C的浓度 B的转化率 混合气体总压强
乙 乙
甲 甲 乙
图Ⅰ 图Ⅱ 图Ⅲ 甲
0 时间 0 时间 0 时间
下列判断一定错误的是
A．图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B．图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C．图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，其甲的温度较高
D．图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，其甲使用的催化剂效率较高
9．已知热化学方程式：H+(aq)＋OH(aq)H2O(l)＋57.30 kJ
（1）上述热化学方程式的含义是________________________25℃、101 kPa，易电离
（2）用0.1 mol Ba(OH)2配成稀溶液跟足量稀硝酸反应，能放出________热量。11.46
（3）1.00 L 1.00 mol/L醋酸溶液与2.00 L 1.00 mol/L NaOH溶液反应，放出的热量_____（大于、小于或等于）57.30 kJ，理由是_____________________________________
10．物理和化学在很大程度上是相通的。如高山上水往低处流，是由于高山上的水的内能（参照海平面）较大。内能大的物质稳定性差，活性则较大。内能小则反之。
化学上也有类似规律，物质的内能越大，该物质越不稳定，化学活性越大。
已知金刚石燃烧的热化学方程式为：C(金刚石)＋O2(g)CO2(g)＋395.4 kJ；石墨燃烧的热化学方程式为：C(石墨)＋O2(g)CO2(g)＋393.5 kJ。则金刚石转化为石墨的化学反应为_____（吸热或放热）反应，两种单质中_____更稳定，理由是_________________
11．某管道煤气的主要成分是CO、H2和CH4等，其体积分数和在12℃时的燃烧热值如下表：
物质 H2 CO CH4 其它
体积分数 15% 24%
燃烧热值 12.2×103 kJ/m3 12.1×103 kJ/m3 38.0×103 kJ/m3
在充分燃烧时，H2、CO和CH4三种气体提供的能量占管道煤气提供总能量的85%。有一燃气热水器，某次使用时进水温度为12℃，出水温度为42℃，水流速度为5.0 L/min，煤气的消耗量为60 L/min，在使用过程中损失的能量占30%。
求管道煤气中H2和CH4的体积分数（水的比热容为4.18 J/g℃）。47.7%和13.3%。
高分对策
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