内容正文:
专题7 化学反应与能量变化
第一单元 化学反应的热效应
必备知识·整合
化学
一、焓变、反应热
1.化学反应的实质与特征
断裂
形成
物质
能量
热能
质量
能量
2.反应热和焓变
ΔH=H生成物-H反应物
kJ/mol
kJ · mol-1
等压
3.反应热的测量与计算(以中和反应反应热测定为例)
最高
偏小
4.吸热反应和放热反应
(1)从能量高低角度理解。
吸
放
(2)从化学键角度理解。
>
<
放热
反应 ①中和反应;②燃烧反应;③金属与酸或氧气的反应;④铝热反应;⑤酸性氧化物或碱性氧化物与水的反应;⑥大多数的化合反应
吸热
反应 ①大多数分解反应;②盐类的水解反应;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应;④C和H2O(g)、C和CO2的反应
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。( )
解析:(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成,任何化学反应都具有热效应。
(2)需加热的反应一定为吸热反应,不需加热的反应一定为放热反应。( )
解析:(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热。
√
(4)在中和反应反应热测定时,加酸、碱液时动作缓慢,测定的反应热ΔH可能偏小。( )
(5)吸热反应中,反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。( )
解析:(3)ΔH与反应条件无关。
×
×
×
√
二、热化学方程式
1.概念
能够表示反应热的化学方程式。
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.热化学方程式的书写步骤及要求
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
×
解析:(1)可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化,与反应是否可逆无关。但加入1 mol N2和3 mol H2时,不能完全反应。
解析:(2)热化学方程式如不注明温度和压强,即表示在25 ℃和101 kPa下测定。
×
解析:(3)ΔH1与ΔH2数值相等,符号相反。
×
√
三、盖斯定律、反应热的计算
1.盖斯定律
(1)盖斯定律内容:一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是 的。即:在恒压条件下,化学反应的热效应等于焓变(ΔH),而ΔH仅与反应的 和 有关,而与反应的 无关。
完全相等
起始状态
最终状态
途径
(2)图示:
ΔH= = 。
ΔH1+ΔH2
ΔH3+ΔH4+ΔH5
(3)盖斯定律的应用。
①计算某些反应的反应热。
②判断反应热之间的关系。
2.反应热的计算
(1)根据化学反应过程中的能量变化图来计算。
图示
意义 a表示 ;
b表示 ;
c表示该反应的 .
ΔH ①ΔH=E( )-E( );
②图1:ΔH=(a-b) kJ·mol-1=-c kJ·mol-1,表示 反应
图2:ΔH=(a-b) kJ·mol-1=c kJ·mol-1,表示 反应
正反应的活化能
逆反应的活化能
反应热
总生成物
总反应物
放热
吸热
(2)利用化学键进行计算:ΔH= 的键能总和- 的键能总和。
(3)利用盖斯定律进行计算。
(4)利用热化学方程式进行计算。
(5)利用燃烧热、中和反应反应热进行计算。
计算公式:Q=燃烧热×n(可燃物的物质的量)。
反应物
生成物
3.反应热大小的比较
(1)看物质的聚集状态。
物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下:
(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不能只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。
(3)看化学计量数。当反应物、生成物的聚集状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。
(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和聚集状态相同时,反应进行的程度越大,热量变化越大。
[理解·辨析]
我国自主研制的新一代中型运载火箭长征八号,采用无毒、无污染的液氢、液氧为推进剂,真正实现了无毒、无污染、零排放,是一支环保“绿箭”。
问题3:假设火箭一次装载1 t液氢燃料,燃烧生成液态水,最多可放热多少?
四、燃烧热、能源
101 kPa
1 mol
2.能源
(1)分类。
(2)科学开发利用能源的措施。
提高能源
的利用率 ①改善开采、运输、加工等各环节;
②科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,如燃烧时增大O2浓度