學(xué)生用-熱化學(xué)知識(shí)點(diǎn)

1、熱化學(xué)知識(shí)點(diǎn)一、化學(xué)反應(yīng)與能量的變化 （一）化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系1化學(xué)反應(yīng)與體系的能量的變化：化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨著體系 能量 的變化，物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)與體系的能量變化是 同時(shí) 發(fā)生的。2化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因：是化學(xué)鍵的斷裂與形成。 斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵 吸收能量 （1）化學(xué)反應(yīng)過程中 能量發(fā)生變化 形成生成物中的化學(xué)鍵 放出能量 例如： H2(g) Cl2(g) AUTOTEXT = * MERGEFORMAT = 2HCl(g) 斷開1mol H2 分子中的 HH 鍵時(shí)需要吸收436kJ的熱量 斷開1molCl2分子中的 ClCl鍵時(shí)需要吸收243kJ的熱量 形成2molH

2、Cl分子中的HCl 鍵時(shí)要釋放2431kJ的熱量 此反應(yīng)中：生成物分子形成時(shí)釋放的總能量 反應(yīng)物分子斷裂時(shí)吸收的總能量 反應(yīng)中放出能量 AUTOTEXT = * MERGEFORMAT = 2431kJ（436kJ + 243kJ） AUTOTEXT = * MERGEFORMAT = 184.6kJ （反應(yīng)中放出能量后，體系的能量 降低 ）若反應(yīng)中：生成物分子形成時(shí)釋放的總能量 反應(yīng)物分子斷裂時(shí)吸收的總能量,反應(yīng)中就要吸收能量。（反應(yīng)中吸收能量后，體系的能量 升高 。）（2）化學(xué)反應(yīng)完成后的結(jié)果是吸收能量還是放出能量：決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的 相對(duì)大小 。 （二）化學(xué)能與熱能的

3、相互轉(zhuǎn)化 1.質(zhì)量守恒和能量守恒定律（兩條基本自然定律）： （1）質(zhì)量守恒定律：參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于生成物的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。 （2）能量守恒定律：能量可以互相轉(zhuǎn)化，但是體系包含的總能量不變。2.化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化 物質(zhì)燃燒 化學(xué)能 熱能 加熱KClO3分解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化吸熱或放熱（反應(yīng)熱）。（1）反應(yīng)熱：定義：化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量，通常叫做反應(yīng)熱，又稱為“焓變”，用符號(hào)：H表示 單位：kJmol1 計(jì)算：H AUTOTEXT = * MERGEFORMAT =生成物的總能量反應(yīng)物的總能量。（2）放熱反應(yīng):和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)過程中釋放

4、能量的反應(yīng)叫放熱反應(yīng).。吸熱反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)過程中吸收能量的反應(yīng)叫吸熱反應(yīng).。 反應(yīng)的化學(xué)方程式：Ba(OH)2 8H2O + 2NH4Cl = BaCl2 2NH3 10H2O（吸熱反應(yīng)）（3）常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng) 常見的放熱反應(yīng)： 所有的燃燒反應(yīng) 酸堿中和反應(yīng) 大多數(shù)的化合反應(yīng) 金屬與酸的反應(yīng) 生石灰和水反應(yīng) 常見的吸熱反應(yīng)： 晶體Ba(OH)28H2O與NH4Cl 反應(yīng) 大多數(shù)的分解反應(yīng) 以H2、CO、C為還原劑的氧化還原反應(yīng) 放出熱量：濃硫酸稀釋、氫氧化鈉固體溶解等（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的水化熱大）溶解過程 吸收熱量：銨鹽溶解等。（三）化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與鍵能變化及反應(yīng)熱的關(guān)系：放熱反應(yīng)吸熱

5、反應(yīng)表現(xiàn)形式H 0或H為“+”能量變化生成物的總能量 低于反應(yīng)物的總能量生成物的總能量 高于 反應(yīng)物的總能量鍵能變化生成物總鍵能 高于 反應(yīng)物總鍵能生成物總鍵能 低于 反應(yīng)物總鍵能聯(lián) 系鍵能越 大 ，物質(zhì)能量越 低 ，越 穩(wěn)定 ；反之鍵能越 小 ，物質(zhì)能量越 高 ，越 不穩(wěn)定 。圖 示反應(yīng)熱： H =生成物的總能量反應(yīng)物的總能量。 H = 反應(yīng)物的總鍵能生成物的總鍵能課堂練習(xí)1、1molC與1molH2O(g)反應(yīng)失成lmol CO(g)和1mol H2 (g)，需要吸收131.5kJ的熱量，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為H=kJ/mol。2、拆開 lmol HH鍵、lmol NH鍵、lmolNN鍵分別需要

6、的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則1mol N2生成NH3的反應(yīng)熱為，1mol H2生成NH3的反應(yīng)熱為。3、H2 + F2 = 2HF H2 + Cl2 = 2HCl 預(yù)測(cè)當(dāng)生成2 mol HF和2 mol HCl時(shí)，哪個(gè)反應(yīng)放出的熱量多？若干化學(xué)鍵的鍵能如下（ kJ/mol，25 ）4、下列說法正確的是 （ ）A、需要加熱方能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B、放熱的反應(yīng)在常溫下一定很易發(fā)生C、反應(yīng)是放熱的還是吸熱的必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小D、吸熱反應(yīng)在一定的條件下也能發(fā)生5、反應(yīng)C(石墨) C(金剛石)是吸熱反應(yīng),由此可知 （ ）A、石墨比金剛石更穩(wěn)定 B、金剛

7、石和石墨可以相互轉(zhuǎn)化C、金剛石比石墨穩(wěn)定 D、金剛石和石墨不能相互轉(zhuǎn)化6、下列說法中，正確的是( D )。A放熱反應(yīng)的發(fā)生均無需加熱 B需要加熱后才能發(fā)生的反應(yīng)均是吸熱反應(yīng)C伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化 D物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化（四）熱化學(xué)方程式的書寫和應(yīng)用1、熱化學(xué)方程式定義：表明反應(yīng)所放出或吸收的熱量的化學(xué)方程式，叫做熱化學(xué)方程式。 2、意義：不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。 3、書寫步驟： （1）寫出化學(xué)方程式； （2）標(biāo)明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)（s、l、g）（不需要注明反應(yīng)條件，不要用氣體、沉淀符號(hào)）； （3）注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)（常溫、常壓可以

8、不注明，中學(xué)階段可不特別注明）； （4）寫出H的值并標(biāo)明“+”與“”； （5）檢查化學(xué)計(jì)量數(shù)和H值是否對(duì)應(yīng)。 書寫熱化學(xué)方程式要注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)，因?yàn)槲镔|(zhì)呈現(xiàn)哪一種聚集狀態(tài)（氣、液、固）與他們所具有的能量有關(guān)。例如：水蒸氣狀態(tài)時(shí)所具有的能量與液態(tài)或固態(tài)時(shí)所具有的能量是不同的。化學(xué)計(jì)量數(shù)與H的關(guān)系：熱化學(xué)方程式中，物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù)。因此它可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)，對(duì)于相同物質(zhì)的反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí)，其H也不同。例如：H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）；H= 184.6KJ/mol1/2 H2（g）+1/2Cl2（g）=HCl（g）；H= 92.3KJ/mol2 H2（

9、g）+O2（g）=2H2O（g）；H= 483.6KJ/mol H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）；H= 241.8KJ/mol 規(guī)律：H與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比；無論化學(xué)計(jì)量數(shù)怎么變，H的單位都規(guī)定為KJ/mol。課堂練習(xí)例：若2.6 g 乙炔（C2H2，氣態(tài)）完全燃燒生成液態(tài)水和CO2（g）時(shí)放熱130 kJ。則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式為 1、當(dāng)1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Cl2反應(yīng)生成2mol氣態(tài)HCl，放出184.6KJ的熱量，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。2寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式1）1molN2(g)與適量O2(g)反應(yīng)生成NO (g)，需吸收68kJ的熱量； 2）2molCu

10、(s)與適量O2(g)反應(yīng)生成CuO(s)，放出314kJ熱量； 3）1g 硫粉在氧氣中充分燃燒放出 9.36kJ熱量，寫出硫燃燒的熱化學(xué)方程式。 4）在一定條件下，氫氣和甲烷燃燒的化學(xué)方程式為： 2H2(g) + O2 (g) = 2H2O (l); H = 572 kJ /mol CH4(g) +2O2 (g) = CO2(g)+2H2O (l); H = 890 kJ/mol由1mol 氫氣和2mol甲烷組成的混合氣體在上述條件下完全燃燒時(shí)放出的熱量為 kJ/mol。3、已知 （1）H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol（2）2H2( g )

11、O2 ( g ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol（3） H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol（4） 2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol則a、b、c、d的關(guān)系正確的是 。A、acd0 C、2a=b04、已知C（s）+O2（g）=CO2（g）；H= 393.5KJ/mol H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）；H= 241.5KJ/mol欲得到相同熱量，需充分燃燒C和H2的質(zhì)量比約為 （ ）A、12：3.25 B、3.25：12 C、1：1 D、6：1二、中和熱、燃燒熱、能源 化

12、學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算（一）中和熱及測(cè)定 中和熱：在稀溶液中，酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)所釋放的熱量稱為中和熱。1.中和熱的表示：H+ (aq)+OH-(aq)=H2O (l)；H=-57.3kJmol。2.生成1mol水，中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+ 和OH 化合生成 H20，若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應(yīng)熱也不在中和熱內(nèi)。中和熱的測(cè)定：（1）實(shí)驗(yàn)用品：大燒杯（500mL）、小燒杯（100mL）、溫度計(jì)、量筒（50mL）兩個(gè)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個(gè)小孔）、環(huán)形玻璃攪拌棒。0.50mol/L鹽酸、0.55mol/L NaOH溶液（2）實(shí)驗(yàn)步驟：1、在大燒杯底部墊泡沫塑料

13、（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃棒通過，以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量損失的目的，如圖所示。2、用一個(gè)量筒量取50mL 0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。3、用另一個(gè)量筒量取50mL0.55mol/L NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記入下表。4、把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯（注意不要灑到外面）。用環(huán)形玻璃

14、攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。5.重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù)。（三）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算中和熱（四）誤差分析：下列操作會(huì)使所測(cè)得中和熱有何影響？（偏高、偏低、無影響）1.俯視法量取50mL鹽酸和50mL氫氧化鈉溶液-（ ）2.量取鹽酸溶液未用水洗滌，馬上量取氫氧化鈉溶液-（ ）3.未使用環(huán)形玻璃棒攪拌不均勻，未完全中和-（ ）4.實(shí)驗(yàn)時(shí)天氣冷室溫低，中和時(shí)放出的熱量被燒杯吸收或散失到空氣中-（ ）6.未將NaOH溶液一次倒入燒杯中-（ ）7.用50mL 0.1mol/L的HAc代替鹽酸- （ ）8.未蓋嚴(yán)紙板- （ ）例

15、：已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)； H=-57.3kJ/mol ，求下列中和反應(yīng)中放出的熱量。（1）用20gNaOH配稀溶液跟足量稀鹽酸反應(yīng)放出_kJ的熱量。（2）用2molH2SO4配稀溶液跟足量稀NaOH反應(yīng)，放出_kJ的熱量。（二）燃燒熱定義：在25,101 kPa時(shí)，1 mol 物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。燃燒熱通?？捎蓪?shí)驗(yàn)測(cè)得。1、在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：研究條件： 25 ,101 kPa反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。燃燒物的物質(zhì)的量：1 mol研究?jī)?nèi)容：放出的熱量。（H0，單位kJ/mol）在未有特別說

16、明的情況下，外界壓強(qiáng)一般指25 ,101 kPa.所謂完全燃燒也是完全氧化，它是指物質(zhì)中的下列元素完全轉(zhuǎn)變成對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定物。如: CCO2(g)、H H2O（l）、S SO2 （g）例1：分析以下幾個(gè)熱化學(xué)方程式，哪個(gè)是表示固態(tài)碳和氣態(tài)氫氣燃燒時(shí)的燃燒熱的？為什么？ A.C（s）O2（g）=CO(g);H=110.5 kJ/mol B.C（s）O2（g）=CO2(g);H=393.5 kJ/molC.2H2(g)O2(g)=2H2O(l);H=571.6 kJ/mol D.H2(g)1/2O2(g)=H2O(g);H=241.8 kJ/mol2、燃燒熱的計(jì)算及應(yīng)用例2.在101 kPa時(shí)，1 m

17、ol CH4 完全燃燒生成CO2和液態(tài)H2O，放出890.3 kJ的熱量，CH4的燃燒熱為多少？1000 L CH4（標(biāo)準(zhǔn)狀況）燃燒后所產(chǎn)生的熱量為多少？練1：葡萄糖是人體所需能量的重要來源之一。葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程式為：C6H12O6（s）6O2（g）=6CO2（g）6H2O（l）H=2 800 kJ/mol葡萄糖在人體組織中氧化的熱化學(xué)方程式與它燃燒的熱化學(xué)方程式相同。計(jì)算100 g葡萄糖在人體中完全氧化時(shí)所產(chǎn)生的熱量。練2：10 g硫磺在 O2中完全燃燒生成氣態(tài)地，放出的熱量能使 500 g H2O溫度由18升至62.4，則硫磺的燃燒熱為 ，熱化學(xué)方程式為 。 （三）能源1、什么是能源

18、就是能提供能量的自然資源，包括化石燃料（煤、石油、天然氣）、陽光、風(fēng)力、流水、潮汐以及柴草等。2、當(dāng)今世界上重要的能源是什么？怎樣解決能源枯竭問題？節(jié)約能源的重要措施是什么？什么是新能源？、當(dāng)今世界上重要的能源是化石燃料：煤、石油、天然氣、解決的辦法 ：開源節(jié)流；即開發(fā)新能源，節(jié)約現(xiàn)有能源，提高能源的利用率。、措施：科學(xué)地控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒，提高能源的利用率。、新能源：太陽能、氫能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和生物能?、一級(jí)能源（從自然界直接取得的能源，如流水、原油、原煤）、二級(jí)能源（一級(jí)能源加工后獲得的能源，如：電能、氫能）（四）有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算1、蓋斯定律：、定義：不管化學(xué)反應(yīng)是分一

19、步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。、蓋斯定律是質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律的共同體現(xiàn)，反應(yīng)是一步完成還是分步完成，最初的反應(yīng)物和最終的生成物都是一樣的，只要物質(zhì)沒有區(qū)別，能量也不會(huì)有區(qū)別。、 則H1=H2+H3課堂練習(xí)例1：已知 C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H1=-110.5kJ/mol 2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) H2=-566.0kJ/mol求 C(s)+O2(g)=CO2(g) H3= 例2：同素異形體相互轉(zhuǎn)化但反應(yīng)熱相當(dāng)小而且轉(zhuǎn)化速率慢，有時(shí)還很不完全，測(cè)定反應(yīng)熱很困難?，F(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的觀點(diǎn)“不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的”。已知P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s)；H = -2983.2 kJ/mol P(s、紅磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s)；H = -738.5 kJ/mol試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式_ _。例3、298K，101kPa時(shí)，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);H= -92.38kJ/mol。 在該溫度下，取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密閉容器中，在催化劑存在進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得