化學(xué)能與熱能知識總結(jié)與習(xí)題

1、化學(xué)能與熱能一、 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱1 反應(yīng)熱(1) 定義：為了定量描述化學(xué)反應(yīng)是釋放或吸收的熱量，化學(xué)上規(guī)定，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一 定溫度下進(jìn)行時，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量成為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡稱為反映熱，通常用符號Q來表示。反應(yīng)吸熱時，Q為正值；反應(yīng)放熱時，Q為負(fù)值。(2) 反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因：在化學(xué)反應(yīng)過程中，舊化學(xué)鍵斷裂要吸收能量，新化學(xué)鍵形成時釋放能量從而引起反應(yīng)過程中產(chǎn)生能量的變化，這種能量變化以熱的形式體現(xiàn)出來就形成了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。計算公式：反應(yīng)熱(H)=反應(yīng)物鍵能總和生成物鍵能總和2 常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)(1) 常見的放熱反應(yīng)：活波金屬與水或酸的反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)所有燃燒反

2、應(yīng)大多數(shù)化合反應(yīng)(2) 常見的吸熱反應(yīng)：大多數(shù)分解反應(yīng)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2=8H2O=BaCl2+2NH3+10H2O CO2+C2CO3 化學(xué)反應(yīng)的焓變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱是由于反應(yīng)前后物質(zhì)所具有能量不同而產(chǎn)生的。物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì)，可以用一個物理量來描述。科學(xué)家們定義了一個稱為“焓”的物理量，符號為H，用它的變化來描述與反應(yīng)熱有關(guān)的能量變化。熱化學(xué)研究表明，對于在等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，如果反應(yīng)中的物質(zhì)的量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能(同時可能伴隨著反應(yīng)體系體積的改變)而沒有轉(zhuǎn)化為電能、光能等其他形式得能，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱就等于反應(yīng)前后物質(zhì)的焓的變化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：H =

3、Qp，式中Qp表示在壓強(qiáng)不變條件下的反應(yīng)熱。H=H(反應(yīng)產(chǎn)物)H (反應(yīng)物)；H>0為吸熱反應(yīng)；H <0為放熱反應(yīng)。H的單位為kJ/mol或J/mol。4燃燒熱和中和熱(1)燃燒熱：在101kPa時，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量。注意：燃燒熱是指1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量，因此在書寫燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，一般以燃燒1mol物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，如CCO2、H2H2O(l)等，警惕題目中CO或H2O(g)的干擾。(2)中和熱：在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時的反應(yīng)熱。注意：強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液

4、反應(yīng)，其中和熱相等，約是57.3kJ/mol。H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H = -57.3kJ/mol對于強(qiáng)酸和弱堿，或弱酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)，中和熱一般低于57.3kJ/mol，因為弱電解質(zhì)的電離是吸熱的。中和反應(yīng)的實質(zhì)是H+和OH-化合生成H2O。若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成(如生成不溶性物質(zhì)或難電離的其他物質(zhì)等)，這部分反應(yīng)熱不在中和熱內(nèi)。5 熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式是指能夠表示一定條件下化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)的焓變的化學(xué)方程式。書寫時要注明各物質(zhì)的狀態(tài)和反應(yīng)的焓變。熱化學(xué)方程式的書寫方法：1.先寫出正確的化學(xué)方程式，并寫明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。2. H 與測定條件有關(guān)，因

5、此在書寫時應(yīng)注明H的測定條件，若是在25、1.01×105Pa下，可不必標(biāo)溫度、壓強(qiáng)。3.熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子或原子數(shù)。因此化學(xué)計量數(shù)可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。4.反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值以及熱數(shù)值以及符號都可能不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(s、l、g、aq)才能完整的體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。熱化學(xué)方程式中不用標(biāo)明“”和“”，不用“”而用“=”表示。5.熱化學(xué)方程式時表示反應(yīng)已完成的數(shù)量。由于H與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，所以方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)必須與H相對應(yīng)，如果化學(xué)計量數(shù)加倍，則H也要加倍

6、。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱值相等，符號相反。6.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的區(qū)別類型比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量生成物分子成鍵時釋放出的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總能量表示方法H <0H >0圖示實例2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H =-571.6kJ/mol2HI(g)=H2(g)+I2(g)H =+14.9kJ/mol二、蓋斯定律及其應(yīng)用1蓋斯定律 化學(xué)

7、反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變是一樣的。也就是說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。如果一個反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時的反應(yīng)熱相同，這就是蓋斯定律。2若一個化學(xué)方程式可由另外幾個化學(xué)方程式相加減而得到，則該化學(xué)反應(yīng)的焓變即為這幾個化學(xué)反應(yīng)焓變的代數(shù)和；若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)加倍，則焓變也加倍；若反應(yīng)逆向進(jìn)行，則H改變符號，但絕對值相等。3能源的開發(fā)利用(1)能源發(fā)展的三個階段柴草時期化學(xué)能源時期(煤、石油、天然氣為主要能源多能源結(jié)構(gòu)時期)(2)能源的分類知識點：1.判斷一個反

8、應(yīng)是吸熱還是放熱判斷方法：1、根據(jù)反應(yīng)物斷鍵和生成物成鍵吸收和放出能量的多少來判斷【例1HH鍵的鍵能是436kJ·mol1，II鍵的鍵能是151 kJ·mol1，HI鍵的鍵能是299 kJ·mol1。則H2（g）+I2（g）2HI（g）的反應(yīng)不是（ ）A. 吸熱反應(yīng) B. 放熱反應(yīng) C. 化合反應(yīng) D. 可逆反應(yīng)2、根據(jù)反應(yīng)物和生成物具有的總能量來判斷【例2】已知化學(xué)反應(yīng)2C（s）+O2（g）2CO（g）、2CO（g）+O2（g）2CO2（g）都是放熱反應(yīng)。下列說法中不正確的是（ ）A. 12g C所具有的能量一定高于28g CO所具有的能量B. 56g CO和3

9、2g O2所具有的總能量大于88g CO2所具有的總能量C. 12g C和32g O2所具有的總能量大于44g CO2所具有的總能量D. 將一定質(zhì)量的C燃燒，生成CO2比生成CO時放出的熱量多【例3】右圖是兩個反應(yīng)反應(yīng)前后反應(yīng)物總能量和生成物總能量的比較圖，對于A、B兩個反應(yīng)的說法正確的是( )A.A反應(yīng)是放熱反應(yīng)，B反應(yīng)也是放熱反應(yīng) B.A反應(yīng)是放熱反應(yīng)，B反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C.A反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，B反應(yīng)也是吸熱反應(yīng) D.A反應(yīng)不需要加熱，B反應(yīng)必須加熱3、利用常見反應(yīng)放熱反應(yīng)：中和反應(yīng)、大多數(shù)化合反應(yīng)、所有燃燒反應(yīng)、金屬與水或酸反應(yīng)吸熱反應(yīng)：水解反應(yīng)、電離反應(yīng)、大多數(shù)的分解、以C、H、CO為還原

10、劑的氧化還原【例4】下列變化中屬于吸熱反應(yīng)的是（ ） 液態(tài)水汽化； 將膽礬加熱變?yōu)榘咨勰?濃硫酸稀釋； 氯酸鉀分解制氧氣； 生石灰跟水反應(yīng)生成熟石灰A. B. C. D. 【例5】下列反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是( )A.鎂與鹽酸反應(yīng)放出氫氣 B.氫氧化鈉與鹽酸的反應(yīng)C.硫在空氣或氧氣中燃燒 D.Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)【易錯點】1、物質(zhì)具有的能量與斷鍵或成鍵吸收或放出能量的關(guān)系【例6】已知在高溫、高壓、催化劑作用下，石墨可轉(zhuǎn)化為金剛石，并吸收1.9KJ/mol的熱量。（1）石墨和金剛石哪種單質(zhì)更穩(wěn)定_；（2）試推測石墨與金剛石各1mol在相同條件下燃燒，_放出的熱量多

11、2、吸熱和放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件的關(guān)系【例7】下列說法正確的是（ ）A. 需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B. 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化都表現(xiàn)為熱量變化C. 任何放熱反應(yīng)在常溫下一定能發(fā)生反應(yīng)D. 反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小決定了反應(yīng)是放熱還是吸熱【例8】 從化學(xué)鍵的角度看，化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是“舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成”，下列變化中既有舊化學(xué)鍵斷裂，又有新化學(xué)鍵形成的是（ ）A. 酒精溶于水 B. 二氧化碳變成干冰 C. 氯化鈉受熱熔化 D. CaO作為干燥劑吸水3、中和熱的概念【例9】1.00L 1.00mol/L的H2SO4溶液與2.00L 1.00mol/L的NaOH溶液完全

12、反應(yīng)，放出114.6KJ的熱量，有人由此得出強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱為114.6KJ，這種結(jié)論是否正確，為什么？【綜合】【例10】如圖，把試管小心的放入盛有（20）碳酸飲料的燒杯中，試管中開始放入幾小塊鎂片，再用滴管滴加5mL濃醋酸于試管中?；卮穑海?）實驗中觀察到的現(xiàn)象_；（2） 產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因_?！纠?1】下表中的數(shù)據(jù)是破壞1mol物質(zhì)中的化學(xué)鍵所消耗的能量物質(zhì)Cl2Br2I2HClHBrHIH2能量（KJ）243193151432366298436（1）下列物質(zhì)本身具有的能量最低的是（ ）A. H2 B. Cl2 C. Br2 D. I2（2）相同條件下，X2（X代表Cl、Br、I）分

13、別與氫氣反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時，放出或吸收的熱量最多的是_。（3）若無上表的數(shù)據(jù)，你能正確回答出問題（2）嗎？【其他】一級能源與二級能源【例12】能源可分為一級能源和二級能源，自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源，需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。據(jù)此判斷下列說法中正確的是（ ）A. 天然氣是二級能源 B. 石油是二級能源C. 電能是一級能源 D. 水力是一級能源4、蓋斯定律的應(yīng)用【例13】已知：H2O(g)=H2O(l)HQ1 kJ·mol1C2H5OH(g)=C2H5OH(l) HQ2 kJ·mol1C2H5OH(g)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g) HQ3 kJ·mol1若使46 g酒精液體完全燃燒，最后恢復(fù)到室溫，則放出的熱量為(D)A(Q1Q2Q3) kJ B0.5(Q1Q2Q3) kJC(0.5Q11.5Q20.5Q3) kJ D(3Q1Q2Q3) kJ【例14】同素異形體相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率較慢，有時還很不完全，測定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的“不管化學(xué)過程是一步完成或分