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章末歸納與整理
第一章 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
導(dǎo)入新課
化學(xué)反應(yīng)中，由于反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏倪^程中，經(jīng)歷了舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成過程，而斷鍵要吸收能量，成鍵要釋放能量。
【視頻】此圖為樣圖，如需使用此資源，請(qǐng)插入資源 “化學(xué)反應(yīng)過程”。
一、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化的主要原因和表現(xiàn)形式
【交流討論】用圖示表示化學(xué)反應(yīng)過程及能量變化的原因。
1. 化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因：
(1)當(dāng)反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂所吸收的能量大于形成生成物中的化學(xué)鍵所釋放的能量時(shí)，該反應(yīng)就要吸收能量；反之，該化學(xué)反應(yīng)就會(huì)釋放能量。
(2)當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，該化學(xué)反應(yīng)就會(huì)放出能量； 當(dāng)生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量，該化學(xué)反應(yīng)就會(huì)吸收能量。
因此，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸收能量還是放出能量，取決于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的相對(duì)大小，它與物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵的關(guān)系密切。
一、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化的主要原因和表現(xiàn)形式
2．化學(xué)反應(yīng)熱與反應(yīng)條件無(wú)必然關(guān)系：
3．化學(xué)反應(yīng)熱與物質(zhì)的穩(wěn)定性關(guān)系：
(1)放熱反應(yīng)往往也需要加熱。
(2)吸熱反應(yīng)常溫下也能自發(fā)進(jìn)行。
一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，主要看在通常環(huán)境下是否能達(dá)到該反應(yīng)發(fā)生的條件。因此，不能根據(jù)反應(yīng)條件判斷一個(gè)反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)。
化學(xué)反應(yīng)熱與物質(zhì)的穩(wěn)定性：物質(zhì)的能量越低，該物質(zhì)越穩(wěn)定；物質(zhì)的能量越高，該物質(zhì)越不穩(wěn)定。即A→B，ΔH<0，A具有的能量高于B，B的穩(wěn)定性強(qiáng)于A。
一、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化的主要原因和表現(xiàn)形式
4. 圖像在化學(xué)反應(yīng)能量變化中的應(yīng)用
【交流討論】
根據(jù)下圖(能量變化關(guān)系圖)判斷吸、放熱反應(yīng)
①A→B：ΔH＞0；屬于吸熱反應(yīng)。
②B→C：ΔH＜0；屬于放熱反應(yīng)。
一、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化的主要原因和表現(xiàn)形式
【例題分析】
1.利用含碳化合物合成燃料是解決能源危機(jī)的重要方法，已知CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)反應(yīng)過程中的能量變化情況如圖所示，曲線Ⅰ和曲線Ⅱ分別表示不使用催化劑和使用催化劑的兩種情況。下列判斷正確的是(　　)
A．該反應(yīng)物ΔH＝＋91 kJ·mol－1
B．加入催化劑，該反應(yīng)的ΔH變小
C．反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量
D．如果該反應(yīng)生成液態(tài)CH3OH，則ΔH增大
C
解析：根據(jù)圖示，該反應(yīng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，是放熱反應(yīng)；加入催化劑對(duì)反應(yīng)熱無(wú)影響；生成液態(tài)CH3OH時(shí)釋放出的熱量更多，ΔH更小。
一、化學(xué)反應(yīng)中能量的變化的主要原因和表現(xiàn)形式
二、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
【交流討論】焓變、反應(yīng)熱、燃燒熱、中和熱基本概念如何理解？有哪些區(qū)別？
生成物與反應(yīng)物的焓值差
化學(xué)反應(yīng)體系向環(huán)境釋放或從環(huán)境吸收的熱量
在101 kPa時(shí)，l mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量
在稀溶液中，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol 水所放出的熱量
在等壓條件下進(jìn)，如果反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱就為焓變
都是反應(yīng)熱，都是放熱反應(yīng)，△H<0
不同含義兩個(gè)的概念
1mol燃燒物
生成1mol水，是固定值
焓變 反應(yīng)熱 燃燒熱 中和熱
含義
聯(lián)系 區(qū)別
三、熱化學(xué)方程式及書寫
【交流討論】書寫或進(jìn)行熱化學(xué)方程式正誤的判斷要注意哪些問題？
判斷熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注意以下問題
1．檢查ΔH符號(hào)的正誤。
2．檢查是否注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。
3．檢查ΔH的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)是否對(duì)應(yīng)。
4．特殊反應(yīng)熱，如燃燒熱。
【例題分析】
2.下列熱化學(xué)方程式或敘述正確的是(　　)
A.1 mol液態(tài)肼在足量氧氣中完全燃燒生成水蒸氣，放出642 kJ的熱量：
N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝＋642 kJ·mol－1
B.12 g石墨轉(zhuǎn)化為CO時(shí)，放出110.5 kJ的熱量：
2C(石墨，s)＋O2(g)=2CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
C.已知：H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－286 kJ·mol－1，則：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) 的ΔH＝＋572 kJ·mol－1
D.已知N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，則在一定條件下向密閉容器中充入0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)充分反應(yīng)放出46.2 kJ的熱量
C
【解析】合成氨的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)不能進(jìn)行到底。
三、熱化學(xué)方程式及書寫
【交流討論】書寫熱化學(xué)方程式的方法及應(yīng)注意的問題。
書寫熱化學(xué)方程式基本方法
一寫方程式—寫出配平的化學(xué)方程式。
二標(biāo)狀態(tài)—用s、l、g、aq標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。
三標(biāo)條件—標(biāo)明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)(101 kPa、25 ℃時(shí)可不標(biāo)注)。
四標(biāo)ΔH—在方程式后寫出ΔH，并根據(jù)信息注明ΔH的“＋”或“－”。
五標(biāo)數(shù)值—根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)計(jì)算并寫出ΔH的值。
三、熱化學(xué)方程式及書寫
【例題分析】
3.寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。
(1)SiH4是一種無(wú)色氣體，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2和液態(tài)H2O。已知室溫下2 g SiH4自燃放出熱量89.2 kJ。SiH4自燃的熱化學(xué)方程式為_______________________
(2)CuCl(s)與O2反應(yīng)生成CuCl2(s)和一種黑色固體。在25 ℃、101 kPa下，已知該反應(yīng)每消耗1 mol CuCl(s)，放熱44.4 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是___________________________
SiH4(g)＋2O2(g)=SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1427.2 kJ·mol－1
4CuCl(s)＋O2(g)=2CuCl2(s)＋2CuO(s) ΔH＝－177.6 kJ·mol－1
三、熱化學(xué)方程式及書寫
【例題分析】
3.寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。
(3)已知斷開1 mol H—H鍵、1 mol N—H鍵、1 mol N≡N鍵需要的能量分別是436 kJ、391 kJ、946 kJ，則N2與H2反應(yīng)生成NH3的熱化學(xué)方程式為_________________________
(4)已知化學(xué)反應(yīng)A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量變化
如圖所示，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______________________________________________________________
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1
A2(g)＋B2(g)=2AB(g) ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1
三、熱化學(xué)方程式及書寫
四、反應(yīng)熱的計(jì)算
【交流討論】反應(yīng)熱可以分為多種，如燃燒熱、中和熱，在計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)用到的方法都有哪些呢？
【思考】根據(jù)鍵能計(jì)算反應(yīng)熱的方法？
△H=反應(yīng)物鍵能和－生成物鍵能和
△H= a－b kJ/mol
＋為吸熱，－為放熱
【交流討論】如何比較反應(yīng)熱大小？
1.比較“反應(yīng)熱”或ΔH的大小時(shí)，必須帶“＋”“－”符號(hào)；比較“燃燒熱”“中和熱”時(shí)，只需比較數(shù)值大小即可。
2.參加反應(yīng)的物質(zhì)的量不同，則反應(yīng)熱的數(shù)值也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化
3.對(duì)于可逆反應(yīng)，如3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，是指生成2 mol NH3時(shí)放出92.4 kJ的熱量。
4.同一反應(yīng)中物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值大小也不同。例如，S(g)＋O2(g)=O2(g)　ΔH1＝－Q1 kJ·mol－1；S(s)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH2＝－Q2 kJ·mol－1Q1＞Q2、ΔH1＜ΔH2。
5.中和熱為稀溶液中強(qiáng)酸和強(qiáng)堿生成1 mol H2O時(shí)的反應(yīng)熱。若酸為濃硫酸時(shí)，由于濃硫酸溶解放熱，此時(shí)生成1 mol H2O放出熱量大于57.3 kJ。若為弱酸或弱堿時(shí)，因?yàn)殡婋x過程吸熱，此時(shí)生成1 mol H2O放出的熱量小于57.3 kJ。
四、反應(yīng)熱的計(jì)算
【例題分析】
4.已知：CO2(g)＋C(s)=2CO(g)　ΔH1
C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)　ΔH2
CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)　ΔH3
CuO(s)＋CO(g)=Cu(s)＋CO2(g)　ΔH4
2CuO(s)＋C(s)=2Cu(s)＋CO2(g)　ΔH5
下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷中不正確的是(　　)
A.ΔH1＞0 B.ΔH2＞0
C.ΔH2＜ΔH3 D.ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1
C
【解析】將以上方程式依次編號(hào)為①②③④⑤，②－③＝①，則ΔH2－ΔH3＝ΔH1＞0，故ΔH2＞ΔH3，④×2＋①=⑤，ΔH5＝2ΔH4＋ΔH1
四、反應(yīng)熱的計(jì)算
五、蓋斯定律及應(yīng)用
【交流討論】利用蓋斯定律計(jì)算要注意哪些問題？
1.要明確所求反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)、各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)及反應(yīng)的吸、放熱情況。
2.可以利用方程式加和法求反應(yīng)熱，當(dāng)熱化學(xué)方程式乘以或除以某一個(gè)數(shù)時(shí),ΔH也應(yīng)乘以或除以同一個(gè)數(shù);方程式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí),ΔH也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算,注意各步反應(yīng)ΔH的正負(fù)。
3.將一個(gè)熱化學(xué)方程式逆向書寫時(shí),ΔH的符號(hào)也隨之改變,但絕對(duì)值不變。
4.同一物質(zhì)的三態(tài)(固、液、氣)的相互轉(zhuǎn)化,狀態(tài)由固→液→氣變化時(shí),會(huì)吸熱;反之會(huì)放熱。
【例題分析】
5.氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題：
SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：
2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH1＝48 kJ·mol－1
3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)＋2SiHCl3(g)　ΔH2＝－30 kJ·mol－1
則反應(yīng)4SiHCl3(g)=SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH為_____kJ·mol－1。
114
【解析】將題給兩個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①、②，根據(jù)蓋斯定律，由①×3＋②可得：4SiHCl3(g)=SiH4(g)＋3SiCl4(g)，則有ΔH＝3ΔH1＋ΔH2＝3×48 kJ·mol－1＋(－30 kJ·mol－1)＝114 kJ·mol－1
五、蓋斯定律及應(yīng)用
【例題分析】
6.研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)。過程如下：反應(yīng)Ⅰ2H2SO4(l)=2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)　
ΔH1＝＋551 kJ·mol－1
反應(yīng)Ⅲ S(s)＋O2(g)=SO2(g)　
ΔH3＝－297 kJ·mol－1
反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式：
。
3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s) ΔH2＝－254kJ·mol－1
【解析】由題圖可知，反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為3SO2＋2H2O=2H2SO4＋S↓。根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅱ＝－(反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅲ)可得：
3SO2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l)＋S(s)　ΔH2＝－254 kJ·mol－1。
五、蓋斯定律及應(yīng)用
課堂小結(jié)
課堂檢測(cè)
1．下列說法中正確的是(　　)
A．在化學(xué)反應(yīng)過程中，發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)不一定發(fā)生能量變化
B．破壞生成物全部化學(xué)鍵所需要的能量大于破壞反應(yīng)物全部化學(xué)鍵所需要的能量時(shí)，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C．生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量時(shí)，反應(yīng)吸熱，ΔH>0
D．ΔH的大小與熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)無(wú)關(guān)
C
【解析】ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量，ΔH>0時(shí)為吸熱反應(yīng)。
2.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2SO2(g)＋O2(g) = 2SO3(g) 為放熱反應(yīng)，則SO2的能量一定高于SO3的能量。
B．已知C(石墨，s)＝C(金剛石，s)　ΔH＞0，則金剛石比石墨穩(wěn)定
C．已知H＋(aq)＋OH－(aq)=H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ/mol，則任何酸堿中和反應(yīng)的熱效應(yīng)均為57.3 kJ
D．已知2C(s)＋2O2(g)=2CO2(g)　ΔH1，2C(s)＋O2(g)=2CO(g)　ΔH2 ，則ΔH1＜ΔH2
D
課堂檢測(cè)
3.下列表述中正確的是(　　)
A．根據(jù)圖甲可知合成甲醇的熱化學(xué)方程式為
CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)　ΔH1＝(b－a)kJ·mol－1
B．圖乙表示2 mol H2(g)所具有的能量比
2 mol氣態(tài)水所具有的能量多483.6 kJ
C．1 mol NaOH分別和1 mol CH3COOH、
1 mol HNO3反應(yīng)，后者比前者ΔH小
D．汽油燃燒時(shí)將全部的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能
C
【解析】由題圖甲可知，合成甲醇的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH1＝－(b－a)kJ·mol－1；
由題圖乙知，2 mol H2(g)和1 mol O2(g)的總能量比2 mol氣態(tài)水的能量高483.6 kJ。
課堂檢測(cè)
4.已知：C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)ΔH＝a kJ·mol－1　2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1 H—H、O=O和O—H鍵的鍵能分別為436、496和462 kJ·mol－1，則a為(　　)
A．＋350　　 B．＋130　　C．－332　　 D．－118
B
【解析】已知①C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1>0
②2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)　ΔH＝－220 kJ·mol－1
①×2－②得：2H2O(g)＝O2(g)＋2H2(g)　ΔH＝(2a＋220)kJ·mol－1>0，即4×462－496－2×436＝2a＋220，解得 a＝＋130。
課堂檢測(cè)
5.研究NOx、SO2、CO等大氣污染氣體的處理方法具有重要意義。
(1)處理含CO、SO2煙道氣污染的一種方法是將其在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S。已知：①CO(g)＋2(1)O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1
②S(s)＋O2(g)=SO2(g)　ΔH＝－296.0 kJ·mol－1此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是
。
2CO(g)＋SO2(g)=S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－270kJ·mol－1
根據(jù)蓋斯定律，由①×2－②得：
2CO(g)＋SO2(g)=S(s)＋2CO2(g)　ΔH＝－270 kJ·mol－1。
課堂檢測(cè)
(2)氮氧化物是造成光化學(xué)煙霧和臭氧層損耗的主要?dú)怏w。已知：
①CO(g)＋NO2(g)=NO(g)＋CO2(g) 　ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)
②2CO(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2CO2(g) 　ΔH＝－b kJ·mol－1(b>0)
標(biāo)準(zhǔn)狀況下，用3.36 L CO還原NO2至N2(CO完全反應(yīng))的整個(gè)過程中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為_____，放出的熱量為 kJ(用含有a和b的代數(shù)式表示)
0.3NA
3(2a＋b)/80
根據(jù)蓋斯定律，由①×2＋②得：
4CO(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋4CO2(g)　ΔH＝－(2a＋b)kJ·mol－1。
課堂檢測(cè)
(3)用CH4催化還原NOx，也可以消除氮氧化物的污染。
例如：
①CH4(g)＋4NO2(g)=4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) 　ΔH1＝－574 kJ·mol－1
②CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) 　ΔH2＝？
若1 mol CH4還原NO2至N2的過程中放出的熱量為867 kJ，
則ΔH2＝ 。
－1160 kJ·mol－1
根據(jù)蓋斯定律，由①＋②可得：2CH4(g)＋4NO2(g)=2N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2，則(ΔH1＋ΔH2)÷2＝－867 kJ·mol－1，解之得ΔH2＝－1 160 kJ·mol－1。
課堂檢測(cè)
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