第6章化學反應與能量轉(zhuǎn)化

第34講化學反應的熱效應

［復習目標］1.了解反應熱、內(nèi)能、焙變的概念，知道化學反應熱效應與內(nèi)能和反應的焰變之

間的關系。2.知道常見的吸熱反應和放熱反應，能從多角度分析化學反應中能量變化的原因。

3.了解熱化學方程式的含義，能正確書寫熱化學方程式。4.了解摩爾燃燒焰的概念及能源利用

的意義。

考點一反應熱始變

?歸納整合必備知識

1.體系與環(huán)境

(1)體系：人為劃定的研究對象(物質(zhì)系統(tǒng))。

(2)環(huán)境：體系以外的其他部分。

2.反應熱與內(nèi)能

(1)反應熱(。)：當化學反應在一定的溫度下進行時，反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在

此溫度下的熱效應。

⑵內(nèi)能

概念：體系內(nèi)物質(zhì)所含各種微觀粒子的能量

總和

_影響因素:①物質(zhì)的種類、數(shù)量及聚集狀態(tài);

內(nèi)能「②體系的溫度、壓強

(U)■

伸能變化(AU)與反應熱的關系：

_①AU=U(反應產(chǎn)物)-U(反應物)=0+W

②如果反應過程中體系沒有做功，則AU=Q;

ΔUX),反應吸熱,Δ￡/<(),反應放熱

3.反應熱與燃變

燎與內(nèi)能的關系：H=U+pV,單位：J

>-

或kJ_____________________________

意義：用它的變化來描述等壓反應的

(f“\路，吟?(Uπ?)-

反應熱_____________________________

影響因素：①物質(zhì)的種類、數(shù)量獲'

集狀態(tài);②體系的溫度、壓強

表達式：AH=H(反應產(chǎn)物)-H(反

—

應物)______________________________

與反應熱的關系：在等壓反應中，如

果反應中物質(zhì)的能量變化沒有與電能、

(2)擒變_光能等其他形式的能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，則

(ΔH)該反應的反應熱等于反應前后體系的

味的變化，即α=A”;A”>0.反應吸

熱,A∕∕<O,反應放熱_______________

常用單位：kJ?moΓl

—含義：完成每摩爾指定化學反應的能

量變化數(shù)值________________________

4.吸熱反應、放熱反應

(1)放熱反應：釋放熱量的化學反應。反應物的總能量大王反應產(chǎn)物的總能量。反應體系的能

量降低,故△昨0,即A”為負值。

(2)吸熱反應：吸收熱量的化學反應。反應物的總能量小壬反應產(chǎn)物的總能量。反應體系的能

量升高,故A∕∕>0,即NH為正值。

(3)常見的吸熱反應和放熱反應

吸熱反應(A4>0)放熱反應(AH<0)

①中和反應

①Ba(OH)2?8H2O與NHCl的反應

4②燃燒反應

②大多數(shù)的分解反應

③金屬與酸或與氧氣的反應

③弱電解質(zhì)的電離

④鋁熱反應

④鹽類水解

⑤酸性氧化物或堿性氧化物與水的反應

⑤C和H20(g)、C和CCh的反應

⑥大多數(shù)的化合反應

5.反應熱產(chǎn)生的原因

(1)從能量圖分析

烯

反應產(chǎn)物

（2）從化學鍵變化分析

[吸收能量EJ[E?>E2,]

,7、

舊化學CsT反應產(chǎn)物能量高,則為吸熱應國

鍵斷裂.應

新化學’賁I｛反應產(chǎn)物能量低,則為放熱反應]

健形成W

]:

[EI<E?2,Δ∕∕≤）]

[釋放能量邑）

IZ易錯辨析

1.濃H2SO4稀釋是放熱反應（）

2.放熱反應不需要加熱就能發(fā)生，吸熱反應不加熱就不能發(fā)生（）

3.石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸俏鼰岱磻瑒t金剛石比石墨更穩(wěn)定（）

4.可逆反應的AH表示完全反應時的熱量變化，與反應是否可逆無關（）

5.吸熱反應中，反應物化學鍵斷裂吸收的總能量高于反應產(chǎn)物形成化學鍵放出的總能量

（）

6.活化能越大，表明化學反應吸收的能量越多（）

答案1.×2.×3.×4.√5.√6.X

■專項突破

一、對反應過程能量圖的理解

1.科學家用X射線激光技術觀察到Ce）與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的

示意圖如圖。

狀態(tài)I狀態(tài)II狀態(tài)III

?表示C。表示O"表示催化劑

反應過程

回答下列問題:

⑴從狀態(tài)I到狀態(tài)m為（填“吸熱”或“放熱”）反應。

⑵從狀態(tài)I到狀態(tài)H需要（填“吸收”或“釋放”）能量，CO分子（填

“是”或“否”）需要斷鍵形成C和0。

（3）從狀態(tài)II到狀態(tài)In形成的化學鍵是.

⑷將相同物質(zhì)的量的Co轉(zhuǎn)化為Co2,CO與O比CO與02反應放出的熱量(填“多”

或“少”)，可能的原因是。

(5)由該反應過程可知，在化學反應中，舊化學鍵(填“一定”或“不一定”)完全斷

裂，但一定有新化學鍵的。

答案⑴放熱(2)吸收否(3)碳氧雙鍵(或C=O)(4)多Ce)與。2反應生成CO2需要先

吸收能量斷裂02分子中的共價鍵(5)不一定形成

2.臭氧層中03分解過程如圖所示，回答下列問題。

(I)AH(填或“<”)0。

⑵催化反應①是(填“吸熱”或“放熱"，下同)反應，催化反應②是反應。

(3)總反應的活化能是,催化反應①的活化能是,催化反應②對應的逆反應

的活化能是,總反應對應的逆反應活化能為。

答案(1)<(2)吸熱放熱(3)EElfi2+∣ΔW∣E+∣ΔW∣

3.鈾基催化劑對CCh電化學還原制取HCc)C)H具有高效的選擇性。其反應歷程與能量變化

如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標注。

+ii

C09^-C02^-'HCOOHCOOH

÷e

>O

07

-

≡-i(^-2.86小*—Bi催化劑

s-2沁就,年麗、去\-那

?-3ABiQ,催化劑

-4-1：I1-3-12一

goOHH

?OOO反應歷程

*3Oo

HDU

*HH

Λ*

O

D

*

⑴使用Bi、Bi2O3兩種催化劑哪個更有利于CO2的吸附？0簡述判斷依據(jù)：

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(2)CO2電化學還原制取HCOoH反應的A，(填或“<”)0。

(3)使用Bi催化劑時，最大能壘是,使用Bi2O3催化劑時，最大能壘是

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)由*C07生成*HC0O_的反應為。

答案(I)Bi2。3由題圖可知，使用Bi2θ3催化劑時，相對能量減小得多，趨于更穩(wěn)定狀態(tài)

⑵<

(3)eVeV(4)*CO2+HCOΓ+e="COΓ+*HCOO

解析(3)使用Bi催化劑時，*CO2-*COE過程中的活化能最大，為一eV-(-eV)=eV,

使用Bi2O3催化劑時，*C0?—**C07+*HCOCΓ過程的活化能最大，為一eV-(-eV)=eVo

二、根據(jù)鍵能計算焙變

4.CH3-CH3(g)→CH2=CH2(g)+H2(g)?H,有關化學鍵的鍵能如下表：

化學鍵C-HC=CC-CH-H

鍵能/(kJ?mo□)414615347435

則該反應的反應熱為。

答案÷125kJ?mol1

解析=E(C-C)+6E(C-H)-E(C=C)—4￡(C—H)-E(H-H)=(347+6X414-615-

4×414-435)kJ?mol^l=+125kJ?moΓ'。

5.已知幾種化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表所示(亞硝酰氯的結(jié)構(gòu)式為Cl-N=O):

化學鍵N≡OCl-ClCl-NN=O

鍵能/(kJ?moL)630243a607

則反應2NO(g)+Cl2(g)2ClN0(g)的AH=kJ?mol∣(用含a的代數(shù)式表示)。

答案289—2。

解析根據(jù)△，=反應物總鍵能一生成物總鍵能知，AH=2X630kJ?mol^1+243kJ?mol^l-

lll

2×(tzkJmoΓ+607kJ?moΓ)=(289-2a)kJ?moΓo

-得分技巧

熟記常見1mol下列物質(zhì)中化學鍵數(shù)目：

物質(zhì)金剛石

SiO2P4CO2CH4

化學鍵C-CSi-OP-PC=OC-H

化學鍵數(shù)目2NA4NA6NA2‰4‰

考點二熱化學方程式摩爾燃燒焰

?歸納整合必備知識

1.熱化學方程式的概念和意義

(1)概念：表明反應所釋放或吸收的熱量的化學方程式。

⑵意義：既表明了化學反應中的物質(zhì)變化,也表明了化學反應中的能量變化。

如2H2(g)+θ2(g)=2H2O⑴RH=-kJ?mol∣表示在25℃、101kPa條件下，2molH2?

與1molCh(B)反應生成2mol液態(tài)水時放出的熱量為kJ。

2.書寫熱化學方程式的注意事項

(1)熱化學方程式中必須標明反應物和生成物的聚集狀態(tài),固體(S)、液體①、氣體(g)、水溶液

(ay),若為同素異形體，還要注明名稱。

(2)熱化學方程式要注明反應時的溫度和壓強。如不注明，即表示在25℃和IOlkPa下測定。

(3)熱化學方程式中的化學計量數(shù)為物質(zhì)的量。故化學計量數(shù)可以是整數(shù),也可以是分數(shù)。當

化學計量數(shù)改變時，其學H也同等倍數(shù)的改變。

(4)要注明△”的符號：“+”代表吸熱、“一”代表放熱，以及單位：kJ?mo□.

3.摩爾燃燒焰

(1)概念：在一定反應溫度和壓強條件下，_Lmol純物質(zhì)定全氧化為同溫下的指定產(chǎn)物時的焰

變。

⑵注意以下幾點：①研究條件：298K、IOlkPa。②反應程度：完全氧化，產(chǎn)物是穩(wěn)定的指

定產(chǎn)物。③研究對象：可燃物，物質(zhì)的量為ImO1。

燃燒元素CHSN

穩(wěn)定產(chǎn)物及狀態(tài)CO2(g)-H2O(I)SO2(g)^

4.燃料的選擇能源

(1)燃料的選擇原則

首先：保護環(huán)境;

其次：熱值大小;

其他：穩(wěn)定性、來源、價格、運輸?shù)取?/p>

⑵能源及利用

化一煤一

石-石油一嶼屬于不可再生能源

燃

料

能T?天然氣一

源

太陽能、氫能、資源豐富、沒

新

能風能、地熱能、優(yōu)點有污染或污染

源海洋能、生物一^很小，屬于可

質(zhì)能等再生能源

開

、運

開采

改善

：①

用效率

源的利

源提高能

燒

控制燃

②科學

環(huán)節(jié)；

等各個

、加工

節(jié)-輸

流I

燒

充分燃

燃料

，使

的反應

措

染或

有污

生、沒

以再

富、可

資源豐

施—開發(fā)

新能源

很小的

污染

辨析

IE易錯

)

含量(

PM的

氣中

低空

以降

，可

依賴

料的

石燃

對化

減少

源，

新能

各種

利用

開發(fā)

1.

)

kJ(

H=~

)?

2O(g

)+2H

O2(g

(g)=C

2θ2

(g)+

CH4

2.

燒蛤為

摩爾燃

氫氣的

知，

oir可

J?m

.6k

571

H=-

A

2O⑴

)=2H

O2(g

(g)+

2H2

根據(jù)

3.

)

l-'(

J?mo

—k

量增

出的熱

，放

右移

平衡

壓強

增大

olI

kJm

=-Q

AH

g)

SO(

O2(g)

g)+∣

SO2(

對于

4.

3

)

減小(

大，

1