化学能与热能知识总结与习题

化学能与热能化学能与热能 一 化学反应的反应热 1 反应热 1 定义 为了定量描述化学反应是释放或吸收的热量 化学上规定 当化学反应在一 定温 度下进行时 反应所释放或吸收的热量成为该反应在此温度下的热效应 简称为反映热 通常用符号 Q 来表示 反应吸热时 Q 为正值 反应放热时 Q 为负值 2 反应热产生的原因 在化学反应过程中 旧化学键断裂要吸收能量 新化学键形成时释放能量从而引起反应过程中产生能 量的变化 这种能量变化以热的形式体现出来就形成了化学反应的反应热 计算公式 反应热 H 反应物键能总和 生成物键能总和 2 常见的放热反应和吸热反应 1 常见的放热反应 活波金属与水或酸的反应酸碱中和反应所有燃烧反应大多数化合反应 1 2 3 4 2 常见的吸热反应 大多数分解反应2NH4Cl s Ba OH 2 8H2O BaCl2 2NH3 10H2O 1 2 3 CO2 CError 2CO 4 3 化学反应的焓变 化学反应的反应热是由于反应前后物质所具有能量不同而产生的 物质所具有的能量是物质固有的性 质 可以用一个物理量来描述 科学家们定义了一个称为 焓 的物理量 符号为 H 用它的变化来描述 与反应热有关的能量变化 热化学研究表明 对于在等压条件下进行的化学反应 如果反应中的物质的量变化全部转化为热能 同 时可能伴随着反应体系体积的改变 而没有转化为电能 光能等其他形式得能 则该反应的反应热就等于 反应前后物质的焓的变化 其数学表达式为 H Qp 式中 Qp表示在压强不变条件下的反应热 H H 反应产物 H 反应物 H 0 为吸热反应 H 0 为放热反应 H 的单位为 kJ mol 或 J mol 4 燃烧热和中和热 1 燃烧热 在 101kPa 时 1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 注意 燃烧热是指 1mol 物质完全燃烧所放出的热量 因此在书写燃烧热的热化学方程式时 一般以燃烧 1mol 1 物质为标准来配平其余物质的化学计量数 燃烧产物必须是稳定的氧化物 如 C CO2 H2 H2O l 等 警惕题目中 CO 或 H2O g 的干扰 2 2 中和热 在稀溶液中 强酸和强碱发生中和反应生成 1mol 水时的反应热 注意 强酸和强碱的稀溶液反应 其中和热相等 约是 57 3kJ mol 1 H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 对于强酸和弱碱 或弱酸和强碱的稀溶液反应 中和热一般低于 57 3kJ mol 因为弱电解质的电离是吸 2 热的 中和反应的实质是 H 和 OH 化合生成 H2O 若反应过程中有其他物质生成 如生成不溶性物质或难电离 3 的其他物质等 这部分反应热不在中和热内 5 热化学方程式 热化学方程式是指能够表示一定条件下化学反应中物质的变化和反应的焓变的化学方程式 书写时要注明各物质的状态和反应的焓变 化学能与热能化学能与热能 热化学方程式的书写方法 1 先写出正确的化学方程式 并写明物质的聚集状态 2 H 与测定条件有关 因此在书写时应注明 H 的测定条件 若是在 25 1 01 105Pa 下 可不 必标温度 压强 3 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量 并不表示物质的分子或 原子数 因此化学计量数可以是整数也可以是分数 4 反应物和产物的聚集状态不同 反应热数值以及热数值以及符号都可能不同 因此 必须注明物质 的聚集状态 s l g aq 才能完整的体现出热化学方程式的意义 热化学方程式中不用标明 和 不用 而用 表示 5 热化学方程式时表示反应已完成的数量 由于 H 与反应完成的物质的量有关 所以方程式中化学 式前面的化学计量数必须与 H 相对应 如果化学计量数加倍 则 H 也要加倍 当反应逆向进行时 其 反应热与正反应的反应热值相等 符号相反 6 放热反应和吸热反应的区别 类 型 比较 放热反应吸热反应 定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应 形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总 能量 反应物具有的总能量小于生成物具有 的总能量 与化学键强 弱的关系 生成物分子成键时释放出的总能量大于反 应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放出的总能量小 于反应物分子断键时吸收的总能量 表示方法 H 0 图示 实例2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 2HI g H2 g I2 g H 14 9kJ mol 二 盖斯定律及其应用 1 盖斯定律 化学反应无论是一步完成还是分几步完成 其反应焓变是一样的 也就是说 化学反应的反应热只与 反应的始态 各反应物 和终态 各生成物 有关 而与具体反应进行的途径无关 如果一个反应可以分几步 进行 则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同 这就是盖斯定律 2 若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到 则该化学反应的焓变即为这几个化学反应 焓变的代数和 若化学方程式中各物质的化学计量数加倍 则焓变也加倍 若反应逆向进行 则 H 改变 符号 但绝对值相等 3 能源的开发利用 1 能源发展的三个阶段 柴草时期 化学能源时期 煤 石油 天然气为主要能源 多能源结构时期 2 能源的分类 化学能与热能化学能与热能 知识点 1 判断一个反应是吸热还是放热 判断方法 1 根据反应物断键和生成物成键吸收和放出能量的多少来判断 例 1 H H 键的键能是 436kJ mol 1 I I 键的键能是 151 kJ mol 1 H I 键的键能是 299 kJ mol 1 则 H2 g I2 g 2HI g 的反应不是 A 吸热反应 B 放热反应 C 化合反应 D 可逆反应 2 根据反应物和生成物具有的总能量来判断 例 2 已知化学反应 2C s O2 g 点燃 2CO g 2CO g O2 g 点燃 2CO2 g 都是放 热反应 下列说法中不正确的是 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 32g O2所具有的总能量大于 88g CO2所具有的总能量 C 12g C 和 32g O2所具有的总能量大于 44g CO2所具有的总能量 D 将一定质量的 C 燃烧 生成 CO2比生成 CO 时放出的热量多 例 3 右图是两个反应反应前后反应物总能量和生成物总能量的比较图 对于 A B 两个反应的说法正 确的是 A A 反应是放热反应 B 反应也是放热反应 B A 反应是放热反应 B 反应是吸热反应 C A 反应是吸热反应 B 反应也是吸热反应 D A 反应不需要加热 B 反应必须加热 3 利用常见反应 放热反应 中和反应 大多数化合反应 所有燃烧反应 金属与水或酸反应 吸热反应 水解反应 电离反应 大多数的分解 以 C H CO 为还原剂的氧化还原 例 4 下列变化中属于吸热反应的是 液态水汽化 将胆矾加热变为白色粉末 浓硫酸稀释 氯酸钾分解制氧气 生石灰跟水 反应生成熟石灰 A B C D 例 5 下列反应中属于吸热反应的是 A 镁与盐酸反应放出氢气 B 氢氧化钠与盐酸的反应 C 硫在空气或氧气中燃烧 D Ba OH 2 8H2O 与 NH4Cl 反应 化学能与热能化学能与热能 易错点 1 物质具有的能量与断键或成键吸收或放出能量的关系 例 6 已知在高温 高压 催化剂作用下 石墨可转化为金刚石 并吸收 1 9KJ mol 的热量 1 石墨 和金刚石哪种单质更稳定 2 试推测石墨与金刚石各 1mol 在相同条件下燃烧 放出的热量多 2 吸热和放热反应与反应条件的关系 例 7 下列说法正确的是 A 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 B 化学反应中的能量变化都表现为热量变化 C 任何放热反应在常温下一定能发生反应 D 反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定了反应是放热还是吸热 例 8 从化学键的角度看 化学反应的实质是 旧化学键的断裂和新化学键的形成 下列变化中既有 旧化学键断裂 又有新化学键形成的是 A 酒精溶于水 B 二氧化碳变成干冰 C 氯化钠受热熔化 D CaO 作为干燥剂吸水 3 中和热的概念 例 9 1 00L 1 00mol L 的 H2SO4溶液与 2 00L 1 00mol L 的 NaOH 溶液完全反应 放出 114 6KJ 的热量 有人由此得出强酸与强碱反应的中和热为 114 6KJ 这种结论是否正确 为什么 综合 例 10 如图 把试管小心的放入盛有 20 碳酸饮料的烧杯中 试管中开始放入几小块镁片 再用 滴管滴加 5mL 浓醋酸于试管中 回答 1 实验中观察到的现象 2 产生上述现象的原因 例 11 下表中的数据是破坏 1mol 物质中的化学键所消耗的能量 物质Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 能量 KJ 243193151432366298436 1 下列物质本身具有的能量最低的是 A H2 B Cl2 C Br2 D I2 2 相同条件下 X2 X 代表 Cl Br I 分别与氢气反应 当消耗等物质的量的氢气时 放出或吸收的 热量最多的是 3 若无上表的数据 你能正确回答出问题 2 吗 其他 一级能源与二级能源 例 12 能源可分为一级能源和二级能源 自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源 需要依靠其 他能源的能量间接制取的能源称为二级能源 据此判断下列说法中正确的是 A 天然气是二级能源 B 石油是二级能源 C 电能是一级能源 D 水力是一级能源 4 盖斯定律的应用 例 13 已知 H2O g H2O l H Q1 kJ mol 1 C2H5OH g C2H5OH l H Q2 kJ mol 1 C2H5OH g 3O2 g 2CO2 g 3H2O g H Q3 kJ mol 1 若使 46 g 酒精液体完全燃烧 最后恢复到室温 则放出的热量为 D A Q1 Q2 Q3 kJ B 0 5 Q1 Q2 Q3 kJ C 0 5Q1 1 5Q2 0 5Q3 kJ D 3Q1 Q2 Q3 kJ 例 14 同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢 有时还很不完全 测定反应热很困难 现在可根据盖斯提出的 不管化学过程是一步完成或分