内容正文:
专题六 化学反应与能量
第18讲 化学反应的热效应
内容要求
1.认识化学能可以与热能之间相互转化,能量的转化遵循能量守恒定律。
2.认识吸热反应与放热反应,了解化学反应体系能量改变与化学键的断裂和形成有关。
3.知道内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强、物质的聚集状态的影响。
4.认识恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示,了解盖斯定律及其简单应用。
知识点1 反应热与焓变
一、焓变与反应热
1.概念
(1)焓与焓变。
(2)反应热:在等温条件下,化学反应体系向环境释放的热量或从环境吸收的热量。用一定条件下的焓变表示,符号为ΔH,单位为kJ/mol或kJ·mol-1。
2.表示方法
吸热反应:ΔH>0;放热反应:ΔH<0。
3.焓变与反应热的关系
二、吸热反应与放热反应
1.从物质具有的能量角度理解
(1)放热反应:反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量。
(2)吸热反应:反应物的总能量=生成物的总能量-吸收的热量。
2.从化学键角度理解
3.从常见反应的角度分析
1.NaOH固体溶解和浓硫酸稀释均为放热反应。( )
2.放热反应不需要加热就能进行,吸热反应不加热就不能进行。( )
3.可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关。( )
4.石墨转变为金刚石是吸热反应,则石墨比金刚石更稳定。( )
5.正反应的活化能越高,反应越难进行,焓变越大。( )
答案:1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.×
题点一 焓变和反应热概念的理解与计算
1.下列说法正确的是( D )
A.任何条件下,化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
B.一定条件下,某一化学反应是吸热反应还是放热反应,取决于反应物总能量的大小
C.在相同温度下,反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)比反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)的反应热大
D.在相同条件下,反应C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)和反应C3H6(g)+H2(g)C3H8(g)释放的能量几乎相等
解析:A.只有在等压条件下,化学反应的焓变才等于化学反应的反应热,错误;B.在一定条件下,一个化学反应是吸热反应还是放热反应,取决于反应物总能量和生成物总能量的相对大小,若反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应,反之为吸热反应,错误;C.液态水变为气态水为吸热过程,因此在相同温度下,反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)比反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)放出的热量更多,反应热更小,错误;D.反应C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)和反应C3H6(g)+H2(g)C3H8(g)均为一个碳碳双键的加成反应,在相同条件下,释放的能量几乎相等,正确。
2.(1)298 K时,几种物质的相对能量如下表:
物质
O2(g)
O3(g)
NO2(g)
N2O4(g)
N2O5(g)
能量/
(kJ/mol)
-90
-14
-62
-181
-198
根据物质的相对能量计算反应N2O4(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)的ΔH= 。
(2)部分物质化学键的键能如下表所示:
化学键
CO
H—H
C—O
键能/(kJ/mol)
805
436
343
化学键
C≡O
H—O
C—H
键能/(kJ/mol)
1076
465
413
计算反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的ΔH= 。
解析:(1)ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量=[-198+(-90)]kJ/mol-[-181+(-14)]kJ/mol=-93 kJ/mol。
(2)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=(2×805 kJ/mol+436 kJ/mol)-(1 076 kJ/mol+2×465 kJ/mol)=+40 kJ/mol。
答案:(1)-93 kJ/mol (2)+40 kJ/mol
反应热的计算方法
(1)根据反应物和生成物的总能量计算:ΔH=∑E(生成物总能量)-∑E(反应物总能量)。
(2)根据键能计算:ΔH=∑E(反应物总键能)-∑E(生成物总键能)。
(3)根据燃烧热计算:ΔH=n(可燃物)×ΔH1(ΔH1为该可燃物的燃烧热)。
(4)根据热化学方程式计算:反应热与反应物和生成物各物质的物质的量成正比。
题点二 反应热的相关图像
3.已知A转化为C和D分步进行,①A(g)B(g)+2D(g)、②B(g)C(g)+D(g),其反应过程能量如图所示。下列说法正确的是( D )
A.1 mol A(g)的能量低于1 mol B(g)的能量
B.B(g)C(g)+D(g)