第一章 化学反应与能量
[考纲解读]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，化学在解决能源危机中的重要作用。
考点一 化学反应的焓变
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：________变化和__________变化。
(2)化学反应中的两大守恒：________守恒和__________守恒。
(3)化学反应中的能量转化形式：________、光能、电能等。通常主要表现为________的变化。
2．焓变、反应热
(1)定义：在________条件下进行的反应的____________。
(2)符号：________。
(3)单位：____________或____________。
3．吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。
(2)从反应热的量化参数――键能 的角度分析
(3)反应热ΔH的基本计算公式
ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量
ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和
(4)常见放热反应：
①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化。
(5)常见吸热反应：
①大多数分解反应； ②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2•8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。
4．盖斯定律
对于一个化学反应，无论是________完成，还是__________完成，其反应的焓变是________的。
如由A到B可以设计如下两个途径：
途径一：A→B(ΔH)
途径二：A→C→B(ΔH1+ΔH2)
则焓变ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为ΔH= 。
考点二 热化学方程式
1．概念：表示参与化学反应的物质的__________和__________的关系的化学方程式。
2．意义：表明了化学反应中的________变化和________变化。
如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ•mol－1
表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
3．书写
(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 ℃、101 kPa下进行的，可不注明。
(2)注明物质状态：常用______、______、______、______分别表示固体、液体、气体、溶液。
(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ•mol－1)。
(4)注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应)
(5)区别于普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
(6)注意热化学方程式的化学计量数
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，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
(1)热化学方程式表示已完成的数量，计算可逆反应的反应热时要注意其不能进行到底。
(2)反应逆向进行时，其反应热数值不变，符号相反。
(3)“五看”法判断热化学方程式的正误：
①看方程式是否配平；
②看各物质的聚集状态是否正确；
③看ΔH的“＋”、“－”符号是否正确；
④看反应热的单位是否为kJ•mol－1；
⑤看反应热的数值与化学计量数是否对应。
考点三 中和热和燃烧热
比较项目燃烧热中和热
相同点能量变化 ____反应
ΔHΔH__0，单位：________
不同点反应物的量____ mol (O2的量不限)可能是1 mol，也可能是0.5 mol
生成物的量不限量H2O是 ____ mol
(1)燃烧热是1mol可燃物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量；如C生成的为CO2，而不是CO，H2生成的应为H2O(l)而不是H2O(g)。
(2)中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量，为57.3 kJ•mol－1，弱酸弱碱电离时吸热，放出的热量小于57.3 kJ，浓硫酸稀释时放热，放出的热量大于57.3 kJ。(3)对于中和热、燃烧热，由于它们的反应放热是确定的，所以描述中不带“－”，但其焓变还为负值。
考点四 能源
1．概念：能提供________的自然资源。
2．发展阶段：________时期→____________时期→____________时期。
3．分类
(1)化石燃料
①种类：________、________、________。 ②特点：蕴藏量有限，且________再生。
(2)新能源
①种类：____________、________、________、__________、__________和__________等。
②特点：资源丰富，________再生，没有污染或污染很小。
4．能源问题
(1)我国目前使用的主要能源是____________，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终将会枯竭。
(2)化石燃料的大量使用带来严重的____________问题。
5．解决能源问题的措施
(1)提高能源的使用效率
①改善开采、运输、加工等各个环节。
②科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。
一是保证燃烧时有____________，如鼓入空气、增大O2浓度等。
二是保证燃料与空气有____________，如将固体____________，使液体__________等。
(2)开发新的能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。
中和热的测定
1．测定原理
ΔH＝(m酸＋m碱)•c•(t终－t始)n
c＝4.18 J•g－1•℃－1＝4.18×10－3 kJ•g－1•℃－1；n为生成H2O的物质的量。
2．装置如图(在横线上填出仪器的名称)
3．注意事项
(1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是__________________________________。
(2)为保证酸、碱完全中和，常采用______稍稍过量。
(3)实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是________，不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是___ ___________________。
4．问题设计
(1)本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问：在反应中若因为有放热现象，而造成少量HCl在反应中挥发，则测得的中和热________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(2)该实验小组做了三次实验，每次取溶液各50 mL，并记录如下原始数据。
实验序号起始温度t1/℃终止温度(t2)/℃温差(t2－t1)/℃
盐酸NaOH溶液平均值
125.124.925.031.66.6
225.125.125.131.86.7
325.125.125.131.96.8
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g•cm－3，中和后混合液的比热容c＝4.18×10－3 kJ•g－1•℃－1，则该反应的中和热为ΔH＝__________。
(3)若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得 的中和热会________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)，其原因是____________________________________________。
(4)在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤，若无此操作步骤，则测得的中和热________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
反应热大小的比较
1．比较ΔH的大小时需带正负号吗？
2．怎样比较两个反应的ΔH大小？
(1)同一反应，生成物状态不同时
A(g)＋B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l) ΔH2<0
因为C(g)===C(l) ΔH3________0，则ΔH3＝________________，ΔH2______ΔH1。
(2)同一反应，反应物状态不同时
S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2<0
S(g)??→ΔH3S(s)??→ΔH2S O2(g) ΔH3
ΔH2＋ΔH3＝__________，则ΔH3＝________________，又ΔH3______0，所以ΔH1______ΔH2。
(3)两个有联系的不同反应相比
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 C(s)＋12O2(g)===CO(g) ΔH2<0
根据常识可知CO(g)＋12O2(g)===CO2(g) ΔH3<0
又因为ΔH2＋ΔH3＝__________，所以ΔH2____ΔH1。
【例1】 下列各组热化学方程式中，化学反应的ΔH前者大于后者的是( )
①C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)＋12O2(g)===CO(g ) ΔH2
②S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH3 S(g)＋O2(g)===SO2(g) ΔH4
③H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH5 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH6
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH7 CaO(s)＋H2O(l)===Ca(OH)2(s) ΔH8
A．① B．④ C．②③④ D．①②③
利用盖斯定律书写热化学方程式
【例2】 已知：(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ•mol－1
(2)H2(g)＋12O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ•mol－1
(3)CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－870.3 kJ•mol－1
根据以上方程式可以计算出2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( )
A．＋244.1 kJ•mol－1 B．－488.3 kJ•mol－1 C．－996.6 kJ•mol－1 D．＋996.6 kJ•mol－1
【例3】 已知下列热化学方程式
Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH1＝－25 kJ•mol－1①
3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH2＝－47 kJ•mol－1②
Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g) ΔH3＝＋19 kJ•mol－1 ③
写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式_______________________________。
【例4】 由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ，写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的 ΔH＝________kJ•mol－1，氢气的燃烧热为__________kJ•mol－1。
反思感悟 应用盖斯定律进行简单计算
(1)当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应乘、除以同一个数；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看作一个整体进行运算。
(2)将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。
(3)在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
(4)根据物质燃烧放热数值计算Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|。
高考题组一 反应热与热化学方程式
1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)已知冰的熔化热为6.0 kJ•mol－1，冰中氢键键能为20 kJ•mol－1。假设每摩尔冰中有2 mol氢键，且熔化热完全用于打破冰的氢键，则最多只能破坏冰中15%的氢键( )
(2)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，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) ????催化剂500 ℃、30 MPa 2NH3(g)
ΔH＝－38.6 kJ•mo l－1( )(2010•浙江理综，12A、B)
(3)化学反应必然伴随着能量的变化( )(2009•上海，5D)
(4)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( )(2008•四川，7D)
2．根据碘与氢气反应的热化学方程式
(?)I2(g)＋H2(g)? ?2HI(g)＋9.48 kJ
(?)I2(s)＋H2(g)?? 2HI(g)－26.48 kJ
下列判断正确的是 ( )
A．254 g I2(g)中通入2 g H2(g)，反应放热9.48 kJ
B．1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJ
C．反应(?)的产物比反应(?)的产物稳定
D．反应(?)的反应物总能量比反应(?)的反应物总能量低
3．下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃，101 kPa)：
①C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－2 878 kJ•mol－1
②C4H10(g)＋132O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(g) ΔH＝－2 658 kJ•mol－1
③C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(l) ΔH＝－1 746 kJ•mol－1
④C4H10(g)＋92O2(g)===4CO(g)＋5H2O(g) ΔH＝－1 526 kJ•mol－1
由此判断，正丁烷的燃烧热是 ( )
A．ΔH＝－2 878 kJ•mol－1 B．ΔH＝－2 658 kJ•mol－1
C．ΔH＝－1 746 kJ•mol－1 D．ΔH＝－1 526 kJ•mol－1
4．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )
A．生成物总能量一定低于反应物总能量
B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变
D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
5．已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(Q1、Q2均为正值)：
H2(g)＋Cl2(g)?→2HCl(g)＋Q1 H2(g)＋Br2(g)?→2HBr(g)＋Q2
有关上述反应的叙述正确的是( )
A．Q1>Q2
B．生成物总能量均高于反应物总能量
C．生成1 mol HCl气体时放出Q1 kJ热量
D．1 mol HBr(g)具有的能量小于1 mol HBr(l)具有的能量
6．下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A．C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－1 367.0 kJ•mol－1(燃烧热)
B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋57.3 kJ•mol－1(中和热)
C．S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.8 kJ•mol－1(反应热)
D．2NO2===O2＋2NO ΔH＝＋116.2 kJ•mol－1(反应热)
7．化学反应N2＋3H2????高温、高压催化剂2NH3的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是( )
A．N2(g)＋3H2(g)?? 2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c) kJ•mol－1
B．N2(g)＋3H2(g)?? 2NH3(g) ΔH＝2(b－a) kJ•mol－1
C.12N2(g)＋32H2(g) ??NH3(l) ΔH＝(b＋c－a) kJ•mol－1
D.12N2(g)＋32H2(g) ?? NH3(g) ΔH＝(a＋b) kJ•mol－1
高考题组二 催化剂对反应历程的影响及活化能的理解
8．据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是 ( )
9．某反应的ΔH＝＋100 kJ•mol－1，下列有关该反应的叙述正确的是( )
A．正反应活化能小于100 kJ•mol－1 B．逆反应活化能一定小于100 kJ•mol－1
C．正反应活化能不小于100 kJ•mol－1 D．正反应活化能比逆反应活化能小100 kJ•mol－1
答案
考点一1．(1)物质 能量 (2)质量 能量 (3)热能 热量2．(1)恒压 热效应 (2)ΔH (3)kJ•mol－1 kJ/mol 3．(1)吸 放 4．一步 分几步 相同 ΔH1＋ΔH2
考点二 1．物质的量 反应热 2．物质 能量 3．(2)s l g aq
考点三 (从左至右，从上至下)放热 < kJ•mol－1 1 1 25 ℃、101 kPa 1 稀溶液 1 57.3
考点四1．能量 2．柴草 化石能源 多能源结构 3．(1)①煤 石油 天然气 ②不能 (2)①太阳能 氢能 风能 地热能 海洋能 生物质能 ②可以 4．(1)化石燃料 (2)环境污染
5．(1)②适当过量的空气 足够大的接触面积 粉碎成粉末 喷 成雾状
规律方法• 解题指导
实验探究2．环形玻璃搅拌棒 温度计 3．(1)保温、隔热，减少实验过程中热量的损失
(2)碱 (3)上下搅动 铜传热快，热量损失大 4．(1)偏小 (2)－56.01 kJ•mol－1 (3)偏小
用醋酸代替盐酸，醋酸电离要吸收热量，造成测得中和热偏小 (4)偏小
规律方法
1．比较吸、放热反应过程中，吸收或放出热量的多少时不考虑符号，但比较ΔH大小时，必须带正、负号比较，对放热反应，ΔH越小，放热越多；对吸热反应，ΔH越大，吸热越多。
2．(1)< ΔH2－ΔH1 < (2)ΔH1 ΔH1－ΔH2 < < (3)ΔH1 >
【例1】 C 【例2】 B 【例3】 FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ•mol－1
【例4】 H2(g)＋12O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ•mol－1 －571.6 285.8
真题重组•规范集训
1．(1)√ (2)A.× B．× (3)√ (4)× 2．D 3．A 4．C 5．A 6．C 7．A 8．B 9．C