高中化學(xué)選修4之知識講解-《化學(xué)反應(yīng)與能量》全章復(fù)習(xí)與鞏固-基礎(chǔ)

全章復(fù)習(xí)與鞏固

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1、了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因和常見的能量轉(zhuǎn)化形式；

2、掌握熱化學(xué)方程式的意義并能正確書寫熱化學(xué)方程式；

3、了解中和熱、燃燒熱的概念，并能進(jìn)行簡單的計(jì)算；

4、知道蓋斯定律，能用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱的簡單計(jì)算；了解反應(yīng)熱計(jì)算的過程和方法。

【知識網(wǎng)絡(luò)】

1、知識結(jié)構(gòu)

化

學(xué)

反節(jié)約能源的意義

應(yīng)

與開發(fā)新能源

能

量

2、知識聯(lián)系

定義：在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱壁；

符號：△1｛

單位：一般采用kJ,mol'1

測量：可用量熱計(jì)測量

研究對冢：一定壓弼下在敞開容器中發(fā)生的反應(yīng)所放出或吸收的熱量.

反應(yīng)熱：表示方法：放熱反應(yīng)△水(),用表示；吸熱反應(yīng)也4。，用"+”表示.

,「燃燒熱：在lOlkPa下，Imol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)所放出的熱量.

定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生反應(yīng)生成5。1出3時(shí)的反應(yīng)熱.

I中和熱:強(qiáng)酸和強(qiáng)減反應(yīng)的中和熱：H*(aq)+OIT(aq)=HsO(l);AH=-57.3kJ*mol-1

弱酸弱堿電離要消耗能量，中和熱|AH|<57.3kJ-mol-1

，原理：斷鍵吸熱，成鍵放熱.

化反應(yīng)熱的微觀解釋反應(yīng)熱=反應(yīng)物分子斷裂時(shí)所吸收的總能量-生成物分子形成時(shí)

學(xué)

k釋放的總能量

反

f定義：表明所放出或吸收熱量的化學(xué)方程式.

應(yīng)

意義：既表明化學(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.

的

(①、要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，若反應(yīng)是在298K,latm可不注明；

能熱化學(xué)

量方程式②、要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)或晶型；

I書寫方法｛③、△1!與方程式計(jì)量數(shù)有關(guān)，注意方程式與對應(yīng)，△!｛以kJ-moP

單位，化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù).

④、在所寫化學(xué)反應(yīng)方程式后寫下△!!的“+”或“-”數(shù)值和單位

蓋斯定律：

一定條件下，某化學(xué)反應(yīng)無論是一步完成還是分幾步完成，反應(yīng)的總熱效應(yīng)相同.

【要點(diǎn)梳理】

要點(diǎn)一、反應(yīng)熱及燃燒熱、中和熱等概念

1、反應(yīng)熱：

化學(xué)上規(guī)定，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量為該反應(yīng)在此溫度下的熱效

應(yīng)。

2、燃燒熱

(1)概念：在lOlkPa時(shí)，Imol物質(zhì)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

熱的單位一般用kJ/mol表不。

(2)表示的意義：例如C的燃燒熱為393.5kJ/mol,表示在lOlkPa時(shí)，ImolC完全燃燒放出393.5kJ的熱量。

要點(diǎn)詮釋：①規(guī)定是在101kPa壓強(qiáng)下測出熱量。書中提供的燃燒熱數(shù)據(jù)都是在lOlkPa下測定出來的。

因?yàn)閴簭?qiáng)不同，反應(yīng)熱有所不同。

②規(guī)定可燃物的物質(zhì)的量為lmol(這樣才有可比性)。因此，表示可燃物的燃燒熱的熱化學(xué)方程式中，可

燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1,其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。例如，C8H18的燃燒熱為5518kJ/mol,用熱化學(xué)

方程式表示則為

25

C8Hl8(1)+2o2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H=-5518kJ/mol

③規(guī)定生成物為穩(wěn)定的氧化物.例如C—CO2、H^HO(1),S—SO2等。

22

C(s)+2O2(g)=CO(g)AH=-110.5kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g)AH=—393.5kJ/mol

C的燃燒熱為393.5kJ/mol而不是110.5kJ/molo

④敘述燃燒熱時(shí)，用正值，在熱化學(xué)方程式中用AH表示時(shí)取負(fù)值。

例如，CH4的燃燒熱為890.3kJ/mol,而△!!=-890.3kJ/moh必須以Imol可燃物燃燒為標(biāo)準(zhǔn)。

3、中和熱

(1)概念：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成Imol吊0,這時(shí)的反應(yīng)熱叫中和熱。

+-

(2)中和熱的表示：H(aq)+OH(aq)=H2O(l)AH=-57.3kJ/molo

要點(diǎn)詮釋：①這里的稀溶液一般要求酸溶液中的c(H+)Wlmol/L,堿溶液中的C(O1T)Wlmol/L。這是因濃

酸溶液和濃堿溶液相互稀釋時(shí)會放出熱量。

②強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和反應(yīng)其實(shí)質(zhì)是H+和OIF反應(yīng)(即與酸、堿的種類無關(guān))，通過許多次實(shí)驗(yàn)測定，ImolH

+和ImolOlT反應(yīng)生成ImolHzO時(shí)，放出熱量57.3kJ。其熱化學(xué)方程式為

+-

H(aq)+OH(aq)=H2O(l)AH=-57.3kJ/mol

因此，所有中和反應(yīng)的AH都相同，都為一57.3kJ/mol。

③中和熱是以生成Imol%。為基準(zhǔn)，因?yàn)楸硎局泻蜔岬臒峄瘜W(xué)方程式中，水的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1,其酸、

堿或鹽的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以為分?jǐn)?shù)；中和反應(yīng)對象為稀溶液；強(qiáng)酸與強(qiáng)堿中和時(shí)生成Imol在。均放熱57.3kJ,

弱酸或弱堿電離要吸收熱量，所以它們參加中和反應(yīng)時(shí)的中和熱小于57.3kJ/mol?

4、中和熱的測定

(1)主要儀器：大燒杯(500mL)、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①姻羲儀?如圖所示.

棒。

(2)實(shí)驗(yàn)步驟：

①組裝儀器如圖6-1所示。

②分別量取50mL0.50mol/L的鹽酸和50mL

0.55mol/LNaOH溶液，記錄起始溫度ti。

③混合反應(yīng)并準(zhǔn)確量取混合液最高溫度，記錄終止溫度t2O

④重復(fù)實(shí)驗(yàn)二次，取平均值。

------kJ?mol-1

⑤計(jì)算△!!=0-025

(3)可能的誤差

①未及時(shí)測出最高溫度一其值偏小

②使用一個(gè)量筒且未洗干凈一其值偏小

③燒杯過大——其值偏小

要點(diǎn)二、化學(xué)反應(yīng)的焰變

1、焰的定義

物質(zhì)所具有的能量是性質(zhì)，符號為H。用焰變(AH)來描述與反應(yīng)熱有關(guān)的能量變化。

△H=H(生成物)—H(反應(yīng)物)

AH為生成物的總笆與反應(yīng)物的總焰之拳稱為化學(xué)反應(yīng)的焰變。

注意：AH〉。，表示吸熱；表示放熱；單位：J/mol或kJ/mol

2、反應(yīng)熱與焰變的關(guān)系

熱化學(xué)研究表明，對于等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，如果反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化只轉(zhuǎn)化成熱能，而沒有

轉(zhuǎn)化為電能、光能等其他形式的能，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱就等于反應(yīng)前后物質(zhì)的焰的改變。數(shù)學(xué)表達(dá)式：QP=AH,

其中：QP表示在壓強(qiáng)不變的條件下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱。

要點(diǎn)三、熱化學(xué)方程式及其書寫

1、概念：能表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱之間的關(guān)系的化學(xué)方程式。

2、意義：既表明了化學(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。

要點(diǎn)詮釋：(1).熱化學(xué)方程式必須標(biāo)出能量變化。

(2).熱化學(xué)方程式中必須標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)，因?yàn)榉磻?yīng)熱除跟物質(zhì)的量有關(guān)外，還與反應(yīng)物

和生成物的聚集狀態(tài)有關(guān)。

(3).熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的量，因此可以用分?jǐn)?shù)，但要注意反應(yīng)熱也發(fā)生相應(yīng)

變化。

3、書寫注意事項(xiàng)：

(1)要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)(若為同素異形體，要注明名稱)，因?yàn)槲镔|(zhì)呈現(xiàn)哪一種聚集狀態(tài)，

與它們所具有的能量有關(guān)，即反應(yīng)物的物質(zhì)相同，狀態(tài)不同，也不同。

(2)要注明反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)。因?yàn)锳H的大小和反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)有關(guān),如不注明，即表示在lOlkPa和25。5

(3)熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)不表示分子個(gè)數(shù)，而是表示物質(zhì)的量，故化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可

以是分?jǐn)?shù)。相同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí)，其也同等倍數(shù)的改變。

(4)AH的表示：在熱化學(xué)方程式中AH的“+”“一”一定要注明，“+”代表吸熱，“一”代表放熱。AH的單

位是：kJ/mol或J/mol。

要點(diǎn)四、培變的計(jì)算一一蓋斯定律及其應(yīng)用

1、蓋斯定律的涵義：化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的，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)，而與具體的反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān)。如果一個(gè)反應(yīng)可以

分幾步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱和該反應(yīng)一步完成的反應(yīng)熱相同，這就是蓋斯定律。

2、蓋斯定律的應(yīng)用：蓋斯定律在科學(xué)研究中具有重要意義。因?yàn)橛行┓磻?yīng)進(jìn)行的很慢，有些反應(yīng)不容易直接

發(fā)生，有些反應(yīng)的產(chǎn)品不純(有副反應(yīng)發(fā)生)，這給測定反應(yīng)熱造成了困難。此時(shí)如果應(yīng)用蓋斯定律，就可以間

接的把它們的反應(yīng)熱計(jì)算出來。

3、反應(yīng)熱計(jì)算

根據(jù)熱化學(xué)方程式、蓋斯定律和燃燒熱的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算一些反應(yīng)的反應(yīng)熱。反應(yīng)熱、燃燒熱的簡單計(jì)

算都是以它們的定義為基礎(chǔ)的，只要掌握了它們的定義的內(nèi)涵，注意單位的轉(zhuǎn)化即可。

熱化學(xué)方程式的簡單計(jì)算的依據(jù)：

(1)熱化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，還等于反應(yīng)熱之比。

(2)熱化學(xué)方程式之間可以進(jìn)行加減運(yùn)算。當(dāng)兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加(減)時(shí)，反應(yīng)熱同時(shí)相加(減)，得到一

個(gè)新的熱化學(xué)方程式。

【典型例題】

類型一、熱化學(xué)基本概念

例1(2015四川成都階段性考試)下列說法中正確的是()

A.煤燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能的過程

B.Imol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱

C.HC1和NaOH反應(yīng)的中和熱AH=-57.3kJ-moF1,則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱AH=2X(—57.3)

kJ?mol1

D.反應(yīng)H2(g)+F2(g)==2HF(g)AH=-270kJ?molr說明在相同條件下，1mol氫氣與1mol

氟氣的能量總和大于2mol氟化氫氣體的能量

【思路點(diǎn)撥】明確燃燒熱、中和熱的概念，熟練掌握熱化學(xué)基本概念的要點(diǎn)，分析問題從基本概念入手。

【答案】D

【解析】煤燃燒主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，A錯(cuò)誤；Imol甲烷燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳所放出

的熱量是甲烷的燃燒熱，B錯(cuò)誤；中和熱指在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí)的反應(yīng)熱，C錯(cuò)

誤；D項(xiàng)，AHCO說明反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，正確。

【總結(jié)升華】熱化學(xué)的基本概念是理解熱化學(xué)相關(guān)問題的關(guān)鍵，只有熟練掌握這些基本概念才能使本部

分內(nèi)容體系化。而準(zhǔn)確掌握這些基本概念的要點(diǎn)才能對一些命題進(jìn)行正確判斷。

舉一反三：

【變式1](2015河南洛陽統(tǒng)考)下列依據(jù)熱化學(xué)方程式得出的結(jié)論正確的是()

A.已知2H2(g)+。2(g)==2H2。(g)AH=-483.6kJ-moP1,則氫氣的燃燒熱為241.8kJ?mo「

1

B.已知NaOH(aq)+HC1(aq)==NaCl(aq)+H2O(1)AH=-57.3kJ?moF,則含40.0gNaOH

的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出57.3kJ的熱量

C.已知2c(s)+202(g)==2CO2(g)AH=a；2C(s)+O2(g)==2CO(g)AH=b,則a>b

D.已知c(石墨，s)==c(金剛石，s)AH>0,則石墨比金剛石穩(wěn)定

【答案】D

【解析】在101kPa時(shí)，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，

因此A錯(cuò)誤；醋酸是弱電解質(zhì)，其電離會吸收熱量，因此含40.0gNaOH的稀溶液與稀醋酸完全中和，放出

的熱量小于57.3kJ,B錯(cuò)誤；碳完全燃燒比不完全燃燒放熱多，即a<b,C錯(cuò)誤；石墨的能量比金剛石低，

更穩(wěn)定，D正確。

【變式2】下列說法正確的是

A.在lOlkPa時(shí)，Imol物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱；

B.酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成Imol水，這時(shí)的反應(yīng)熱叫中和熱；

C.燃燒熱或中和熱是反應(yīng)熱的種類之一；

D.在稀溶液中，ImolCH3coOH和ImolNaOH完全中和時(shí)放出的熱量為57.3kJ。

【答案】C

【解析】本題旨在考查對燃燒熱、中和熱的定義的理解，特別是兩概念中應(yīng)注意的問題。

類型二、熱化學(xué)方程式

例2在一定的條件下，當(dāng)64gSO2氣體被氧化成SO3氣體時(shí)，共放出熱量98.3kJ。據(jù)此，下列熱化學(xué)方

程式正確的是

A.SQ(g)+LH=-983kJImol

B.2SQ(g)+53)I、2SQ<)AW=-196,6V/mo/

SQ(g)+；5(g)^^Q(0,

C.2NH=-98.3V/mol

D2￡Q(g)+5(g)k^2￡q(g)A//=+196.6V/WO/

【思路點(diǎn)撥】本題考查熱化學(xué)方程式的書寫，注意題目中給出的量出放出熱量的對應(yīng)關(guān)系。

【答案】c

【篇析】此題旨在考查AH與物質(zhì)的量的關(guān)系，及書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式的注意事項(xiàng)。ImolSO2完全氧

化為SO3氣體時(shí)放出熱量為98.3kJ/mol,即AH為負(fù)值。

【總結(jié)升華】熱化學(xué)方程式的正確書寫是學(xué)好熱化學(xué)版塊的基本功。書寫時(shí)注意物質(zhì)的狀態(tài)、化學(xué)計(jì)量

數(shù)、反應(yīng)熱數(shù)值的關(guān)系，并且要求準(zhǔn)確理解熱化學(xué)方程式的含義。

舉一反三：

【變式1]往有機(jī)聚合物中添加阻燃劑，可增加聚合物的使用安全性，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。例如，在某聚

乙烯樹脂中加入等質(zhì)量由特殊工藝制備的阻燃型Mg(OH)2,樹脂可燃性大大降低。

已知熱化學(xué)方程式：

1

Mg(OH)2(s)==MgO(s)+H2O(g)△Hi=+81.5kJ-mol

L1

1

A1(OH)3(S)=2A12O3(S)+2H2O(g)△H2=+87.7kJ-mol

@Mg(OH)2和A1(OH)3起阻燃作用的主要原因是

②等質(zhì)量Mg(OH)2和A1(OH)3相比，阻燃效果較好的是,原因是0

③常用阻燃劑主要有三類：A.鹵系，如四澳乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.無機(jī)類，主要是Mg(OH)2

和A1(OH)3。從環(huán)保的角度考慮，應(yīng)用時(shí)較理想的阻燃劑是(填代號)，理由是。

【解析】①M(fèi)g(OH)2和A1(OH)3受熱分解時(shí)吸收大量的熱，使環(huán)境溫度下降；同時(shí)生成的耐高溫、穩(wěn)定

性好的MgO、AI2O3覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳。

1

②Mg(OH)2Mg(OH)2的吸熱效率為：81.5kTmo「/58g-mori=1.41kLg；A1(OH)3的吸熱效率為：

1

87.7kJ-mo「i/78g加0產(chǎn)=1.12kJg等質(zhì)量的Mg(OH)2比A1(OH)3吸熱多。

③C四澳乙烷、磷酸三苯酯沸點(diǎn)低，高溫時(shí)有煙生成，且高溫時(shí)受熱分解產(chǎn)生有毒、有害的污染物。無

機(jī)類阻燃劑Mg(OH)2和A1(OH)3無煙、無毒、腐蝕性小。

【總結(jié)升華】熱化學(xué)方程式的書寫常見錯(cuò)誤

①未標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)

②沒有配平

③反應(yīng)熱計(jì)算錯(cuò)誤

④反應(yīng)熱的值與方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)不匹配

⑤反應(yīng)熱沒有單位

⑥反應(yīng)熱沒有帶上“+”號或“一”號。

【變式2】已知AX3的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-93.6℃和76℃,AX5的熔點(diǎn)為167℃,室溫時(shí)，AX3與氣體

X2反應(yīng)生成ImolAXs，放出熱量123.8kJ.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程是為.

【答案】AX3(1)+X2(g)=AXs(s)Z\H=T23.8kJ?mo「1

【解析】因?yàn)锳X3的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-936C和76℃,AX5的熔點(diǎn)為167℃,室溫時(shí)，AX3為液態(tài)，

AX5為固態(tài)，生成ImolAXs，放出熱量123.8kJ,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程為：AX3(1)+X2(g)=AX5(s)AH=

-123.8kJ?mo「。

類型三、反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算

例3(2015江蘇高考)煙氣(主要污染物SCh、NOx)經(jīng)。3預(yù)處理后用CaSCh水懸浮液吸收，可減少煙氣

中SCh、NOx的含量。。3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

1

NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)AH=-200.9kJmol

1

NO(g)+l/2O2(g)=NO2(g)AH=-58.2kJmol

1

SO2(g)+O3(g)=SO3(g)+O2(g)AH=-241.6kJ.mol

則反應(yīng)3NO(g)+O3(g)=3NCh(g)的AHkJ-mor*o

【思路點(diǎn)撥】本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，做題時(shí)注意方程式的變形，該變形同時(shí)應(yīng)用于反應(yīng)熱的計(jì)算中。

【答案】-317.3

【解析】前兩式變形①+②x2得出：3NO(g)+O3(g)==3NO2(g)AH=-200.9-58.2x2kJ-mol^-317.3

kJ-mol1o

【總結(jié)升華】反應(yīng)熱計(jì)算注意點(diǎn)：

(1)反應(yīng)熱數(shù)值與各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，因此熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)改變時(shí)，其反

應(yīng)熱數(shù)值需同時(shí)做相同倍數(shù)的改變。

(2)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱是指反應(yīng)按所給形式完全進(jìn)行時(shí)的反應(yīng)熱。

(3)正、逆反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。

舉一反三：

【變式1】在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中，熱效應(yīng)AHAAH2的是()

A.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AHi2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)AH2

B.S(g)+O2(g)=SO2(g)AHiS(s)+O2(g)=SO2(g)AH2

C.C(s)+O2(g)=CO(g)AHiC(s)+O2(g)=CO2(g)AH2

D.H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)AHiH2(g)+Br2(l)=2HBr(g