第1講　化學反應與能量變化
復習目標1．了解化學反應中能量轉化的原因及常見的能量轉化形式。2．了解化學能與熱能的相互轉化，了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。3．了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。4．了解焓變(ΔH)與反應熱的含義，掌握ΔH的計算。5．了解燃燒熱的定義，了解中和反應反應熱的測定方法。6．了解有關燃燒熱、中和反應反應熱的計算。
考點一　焓變與與反應熱
kJ·ml－1或kJ/ml
(3)產(chǎn)生原因注意：稀釋濃硫酸、氫氧化鈉溶于水等過程雖然放熱，但不是化學變化，因此屬于放熱過程而不是放熱反應。同理，銨鹽溶于水屬于吸熱過程。
請指出下列各說法的錯因(1)化學變化中的能量變化都是化學能和熱能間的相互轉化。錯因：____________________________________________________________________(2)伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學變化。錯因：________________________________________________ (3)濃H2SO4稀釋是放熱反應。錯因：________________________________________________
化學反應中能量變化的形式主要是熱量變化，還有光能、電能等。
物質(zhì)的三態(tài)變化也伴有能量變化，但屬于物理變化。
濃H2SO4稀釋是放熱過程，不是放熱反應。
(4)放熱反應在任何條件下都可以發(fā)生，吸熱反應不加熱就不能發(fā)生。錯因： _______________________________________________________________________________________________________________(5)800 ℃、30 MPa下，將0.5 ml N2和1.5 ml H2置于密閉的容器中充分反應生成NH3(g)，放熱19.3 kJ，則其熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－38.6 kJ·ml－1。錯因： __________________________________________________________________________________________________________________
燃燒都是放熱反應，但也需要加熱或點燃以引發(fā)反應，Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應，但在常溫下就能發(fā)生。
該反應可逆，19.3 kJ的熱量不是0.5 ml N2完全反應放出的，其次該反應熱的數(shù)值也不是101 kPa、25 ℃條件下的反應熱。
1．反應熱的計算(1)計算方法ΔH＝生成物的總能量－反應物的總能量ΔH＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能ΔH＝正反應活化能－逆反應活化能
(2)常見物質(zhì)中的化學鍵數(shù)目
2.活化能與焓變的關系(1)催化劑能降低反應的活化能，但不影響焓變的大小及平衡轉化率。(2)在無催化劑的情況，E1為正反應的活化能，E2為逆反應的活化能，ΔH＝E1－E2，活化能大小影響反應速率。(3)起點、終點能量高低決定反應的ΔH，并且物質(zhì)的能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定。
角度一　焓變與反應熱的概念1．已知反應X＋Y===M＋N為吸熱反應，對這個反應的下列說法中正確的是(　　)A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量B．因為該反應為吸熱反應，故一定要加熱反應才能進行C．破壞反應物中的化學鍵所吸收的能量小于形成生成物中化學鍵所放出的能量D．X和Y的總能量一定低于M和N的總能量
2．下列說法中正確的是(　　)A．在化學反應過程中，發(fā)生物質(zhì)變化的同時不一定發(fā)生能量變化B．破壞生成物全部化學鍵所需要的能量大于破壞反應物全部化學鍵所需要的能量時，該反應為吸熱反應C．生成物的總焓大于反應物的總焓時，反應吸熱，ΔH>0D．ΔH的大小與熱化學方程式的化學計量數(shù)無關
角度二　能量圖像分析3．某反應過程中體系的能量變化如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)A．反應過程可表示為A＋BC―→[A…B…C]―→AB＋CB．E1為反應物的平均能量與過渡態(tài)的能量差，稱為正反應的活化能C．正反應的熱效應ΔH＝E1－E2A>B。(3)該反應的反應熱為E1－E2＋E3－E4。
角度三　焓變的計算5．反應CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的能量變化如圖所示：回答下列問題：(1)該反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。(2)該反應的ΔH＝_______________。
－41 kJ·ml－1
1 ml液態(tài)水時放出285.8 kJ的熱量
3．熱化學方程式的書寫方法
可逆反應的ΔH表示物質(zhì)完全反應時的熱效應，與化學平衡的移動無關。
熱化學方程式前面的化學計量數(shù)只表示物質(zhì)的量不表示分子數(shù)。
(3)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ。錯因：____________________________(4)同溫同壓下，反應H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同。錯因：________________________________________________
反應熱的單位應該是kJ·ml－1。
焓變只與反應的始態(tài)，終態(tài)有關，與反應條件無關。
書寫熱化學方程式的注意事項(1)熱化學方程式不標“↑”“↓”，但必須用s、l、g、aq等標出物質(zhì)的聚集狀態(tài)。(2)熱化學方程式的化學計量數(shù)表示物質(zhì)的量，可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)，其ΔH必須與化學方程式及物質(zhì)的聚集狀態(tài)相對應。(3)ΔH應包括“＋”或“－”、數(shù)值和單位(kJ·ml－1)。(4)正、逆反應ΔH的數(shù)值相等、符號相反。
“五審”突破熱化學方程式的正誤判斷
N2H4(l)＋2H2O2(l)===N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1500 kJ·ml－1
H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－(a＋114.6) kJ·ml－1
4．熱化學方程式中的ΔH實際上是熱力學中的一個物理量，叫做焓變，其數(shù)值和符號與反應物和生成物的總能量有關，也與反應物和生成物的鍵能有關。
(1)圖甲表示的是NO2和CO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：______________________________________________________。(2)圖乙表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成1 ml氣態(tài)氫化物時的焓變數(shù)據(jù)，根據(jù)焓變數(shù)據(jù)可確定a、b、c、d分別代表哪種元素，試寫出硒化氫在熱力學標準態(tài)下，發(fā)生分解反應的熱化學方程式：______________________________________________。
NO2(g)＋CO(g)===NO(g)＋CO2(g)　ΔH＝－234 kJ·ml－1
H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·ml－1
解析(2)同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性降低、能量增大，則可確定a、b、c、d分別代表碲、硒、硫、氧在生成1 ml氣態(tài)氫化物時的焓變。b代表硒元素，生成1 ml H2Se(g)的ΔH＝＋81 kJ·ml－1，則分解反應的熱化學方程式為H2Se(g)===Se(s)＋H2(g)　ΔH＝－81 kJ·ml－1。
5．CuCl(s)與O2反應生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25 ℃、101 kPa下，已知該反應每消耗1 ml CuCl(s)，放熱44.4 kJ，該反應的熱化學方程式是__________________________________________________________。
4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)　ΔH＝－177.6 kJ·ml－1
考點三　燃燒熱與中和反應的反應熱　能源
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5__kJ·ml－1
生成H2O的物質(zhì)的量
1 ml H2O(l)
H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1
3．能源(1)能源分類(2)解決能源問題的措施①提高能源的利用效率：a.改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié)；b.科學控制燃燒反應，使燃料充分燃燒。②開發(fā)新能源：開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。
請指出下列各說法的錯因(1)根據(jù)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571 kJ·ml－1可知氫氣的燃燒熱為571 kJ·ml－1。錯因：____________________________________(2)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應生成1 ml水時放出57.3 kJ的熱量。錯因：_____________________________________________
燃燒熱是以1 ml可燃物為標準。
醋酸電離要吸收熱量，放出的熱量小于57.3 kJ。
硫的指定產(chǎn)物是SO2。
該反應生成BaSO4沉淀也有熱效應。
天然氣不是可再生能源。
理解燃燒熱和中和反應的反應熱(1)有關燃燒熱的判斷，一看是否以1 ml可燃物為標準，二看是否生成指定產(chǎn)物。物質(zhì)完全燃燒生成的指定產(chǎn)物示例：H―→H2O(l)，C―→CO2(g)，S―→SO2(g)，N―→N2(g)。(2)中和反應的實質(zhì)是H＋和OH－反應生成H2O。①若反應過程中有其他物質(zhì)生成(如生成不溶性物質(zhì)，難電離物質(zhì)等)，這部分反應熱不在中和反應反應熱之內(nèi)。②若用濃溶液或固體，還有溶解熱，放出熱量增多。③若用弱酸代替強酸(或弱堿代替強堿)，由于弱酸或弱堿電離要吸熱，則放出熱量減小。(3)當用熱化學方程式表示中和反應反應熱時，生成H2O(l)的物質(zhì)的量必須是1 ml。
角度一　燃燒熱、能源1．未來新能源的特點是資源豐富，在使用時對環(huán)境無污染或污染很小，且可以再生。下列符合未來新能源標準的是(　　)①天然氣?、诿骸、酆四堋、苁汀、萏柲?⑥生物質(zhì)能?、唢L能　⑧氫能A．①②③④ B．⑤⑥⑦⑧C．③⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧
2．金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們?nèi)紵龝r，若氧氣不足生成一氧化碳，若充分燃燒生成二氧化碳，反應中放出的熱量如圖所示。
(1)等質(zhì)量的金剛石和石墨完全燃燒，________(填“金剛石”或“石墨”)放出的熱量更多，寫出表示石墨燃燒熱的熱化學方程式：__________________________________________________。(2)在通常狀況下，________(填“金剛石”或“石墨”)更穩(wěn)定，寫出石墨轉化為金剛石的熱化學方程式：__________________________________________________。(3)12 g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36 g，該過程中放出的熱量為________。
C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·ml－1
C(石墨，s)===C(金剛石，s)　ΔH＝＋1.9 kJ·ml－1
解析 (3)石墨的質(zhì)量是12 g，根據(jù)C、O守恒可求出CO、CO2的物質(zhì)的量均為0.5 ml。則反應放出的熱量為0.5 ml×110.5 kJ·ml－1＋0.5 ml×393.5 kJ·ml－1＝252.0 kJ。
角度二　中和反應反應熱的測定3．在測定中和反應反應熱的實驗中，下列說法正確的是(　　)A．使用玻璃攪拌器是為了加快反應速率，減小實驗誤差B．為了準確測定反應混合溶液的溫度，實驗中溫度計的水銀球應與小燒杯底部接觸C．用0.5 ml·L－1 NaOH溶液分別與0.5 ml·L－1的鹽酸、醋酸溶液反應，若所取的溶液體積相等，則測得的反應熱數(shù)值相同D．在測定中和反應反應熱實驗中需要使用的儀器有容量瓶、量筒、溫度計、玻璃攪拌器
4.利用如圖所示裝置測定中和反應反應熱的實驗步驟如下：①用量筒量取50 mL 0.50 ml·L－1鹽酸，打開杯蓋，倒入量熱計的內(nèi)筒中，蓋上杯蓋，插入溫度計，測出鹽酸溫度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 ml·L－1 NaOH溶液，并用同一溫度計(已洗凈擦干)測出其溫度；③打開杯蓋，將NaOH溶液倒入量熱計的內(nèi)筒中，立即蓋上杯蓋，設法使之混合均勻，測得混合液的最高溫度。
回答下列問題：(1)為什么所用NaOH溶液要稍過量？________________________。(2)倒入NaOH溶液的正確操作是________(填字母)。A．沿玻璃棒緩慢倒入 B．分三次倒入C．一次迅速倒入
(3)使鹽酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是________(填字母)。A．用溫度計小心攪拌B．揭開杯蓋用玻璃棒攪拌C．輕輕地振蕩燒杯D．用套在溫度計上的玻璃攪拌器輕輕地攪動(4)現(xiàn)將一定量的稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鈣溶液、稀氨水分別和1 L 1 ml·L－1的稀鹽酸恰好完全反應，其反應熱分別為ΔH1、ΔH2、ΔH3，則ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小關系為________________。
ΔH1＝ΔH2＜ΔH3
(5)假設鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反應后生成溶液的比熱容c＝4.18 J·g－1·℃－1。為了計算中和反應反應熱，某學生實驗記錄數(shù)據(jù)如下：依據(jù)該學生的實驗數(shù)據(jù)計算，該實驗測得的中和反應反應熱ΔH＝________________(結果保留一位小數(shù))。(6)_____ (填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸，理由是______________________________________________________________________________________。
－51.8 kJ·ml－1
H2SO4與Ba(OH)2反應生成BaSO4沉淀，沉淀的生成熱會影響中和反應反應熱的測定結果
中和反應反應熱的測定實驗中的注意事項(1)實驗所用的酸和堿溶液應為稀溶液，否則會造成較大誤差。(2)量取酸溶液和堿溶液時，應當分別使用兩個量筒量取。(3)使用同一支溫度計分別先后測量酸、堿溶液及混合液的最高溫度，測完一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干后再測另一種溶液的溫度。(4)取多次實驗終止溫度(t2)和起始溫度(t1)溫度差的平均值代入公式計算，計算時應注意單位的統(tǒng)一。
2．(2022·浙江1月選考)相關有機物分別與氫氣發(fā)生加成反應生成1 ml環(huán)己烷( )的能量變化如圖所示：下列推理不正確的是(　　)A．2ΔH1≈ΔH2，說明碳碳雙鍵加氫放出的熱量與分子內(nèi)碳碳雙鍵數(shù)目成正比B．ΔH2

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