化学反应与能量知识点总结及测试题.pdf
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1、京海教育化学反应与能量变化化学反应与能量变化一、一、化学反应及能量变化化学反应及能量变化1、化学反应的实质、特征和规律、化学反应的实质、特征和规律实质:反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成实质:反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成特征:既有新物质生成又有能量的变化特征:既有新物质生成又有能量的变化遵循的规律:质量守恒和能量守恒遵循的规律:质量守恒和能量守恒2、化学反应过程中的能量形式:常以热能、电能、光能等形式表现出来、化学反应过程中的能量形式:常以热能、电能、光能等形式表现出来二、反应热与焓变二、反应热与焓变1、反应热定义:在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,所吸收或放、反
2、应热定义:在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,所吸收或放出的热量成为化学反应的反应热。出的热量成为化学反应的反应热。2、焓变定义:在恒温、恒压条件下的反应热叫反应的焓变,符号是、焓变定义:在恒温、恒压条件下的反应热叫反应的焓变,符号是H,单位常用,单位常用KJ/mol。3、产生原因:化学键断裂、产生原因:化学键断裂吸热吸热 化学键形成化学键形成放热放热4、计算方法:、计算方法:H=生成物的总能量生成物的总能量-反应物的总能量反应物的总能量 =反应物的键能总和反应物的键能总和-生成物的键能总和生成物的键能总和5、放热反应和吸热反应、放热反应和吸热反应 化学反应都伴随着能量的变化,通
3、常表现为热量变化。据此,可将化学反应分为化学反应都伴随着能量的变化,通常表现为热量变化。据此,可将化学反应分为放热反应和吸热反应。放热反应和吸热反应。放热反应放热反应吸热反应吸热反应定义定义放出热量的化学反应放出热量的化学反应吸收热量的化学反应吸收热量的化学反应形成原因形成原因反应物具有的总能量大于生成物的总反应物具有的总能量大于生成物的总能量能量反应物具有的总能量小于生成物的总反应物具有的总能量小于生成物的总能量能量与化学键与化学键的关系的关系生成物分子成键时释放的总能量大于生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断裂时吸收的总能量反应物分子断裂时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小
4、于生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断裂时吸收的总能量反应物分子断裂时吸收的总能量表示方法表示方法H0H0常见反应常见反应类型类型可燃物的燃烧;酸碱中和反应;大多可燃物的燃烧;酸碱中和反应;大多数化合反应;金属跟酸的置换反应;数化合反应;金属跟酸的置换反应;物质的缓慢氧化物质的缓慢氧化大多数分解反应;盐的水解;大多数分解反应;盐的水解;Ba(OH)2与与 NH4Cl 的反应;的反应;碳和水蒸气、碳和水蒸气、C 和和 CO2的反应的反应【注意注意】(1)反应放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小)反应放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 (2
5、)反应是否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接)反应是否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在关系。许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时就可以进行。常温时就可以进行。三、热化学方程式三、热化学方程式(1)定义:表明反应放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式。)定义:表明反应放出或吸收的热量的化学方程式叫做热化学方程式。(2)意义:热化学方程式不仅表示了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量)意义:热化学方程式不仅表示了化学反应中的物质变化,也表
6、明了化学反应中的能量变化。变化。(3)热化学方程式的书写)热化学方程式的书写要注明温度、压强,但中学化学中所用的要注明温度、压强,但中学化学中所用的H 数据一般都是数据一般都是 25、101Kpa 下的数下的数据,因此可不特别注明。据,因此可不特别注明。必须注明必须注明H 的的“”与与“”。“”表示吸收热量,表示吸收热量,“”表示放出热量。表示放出热量。要注明反应物和生成物的聚集状态。要注明反应物和生成物的聚集状态。g 表示气体,表示气体,l 表示液体,表示液体,s 表示固体,热化学表示固体,热化学京海教育方程式中不用气体符号或沉淀符号。方程式中不用气体符号或沉淀符号。热化学方程式各物质化学式
7、前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示热化学方程式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。因此热化学方程式中化学计量数可以是整数也可以是分数。物质的分子或原子数。因此热化学方程式中化学计量数可以是整数也可以是分数。注意热化学方程式表示反应已完成的数量,由于注意热化学方程式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,与反应完成的物质的量有关,所以化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与所以化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与H 相对应。即对于相同的物质相对应。即对于相同的物质反应,当化学计量数不同,其反应,当化学计量数不同,其H
8、也不同。当化学计量数加倍时,也不同。当化学计量数加倍时,H 也加倍。也加倍。当当 反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。对于化学式形式相同的同素异形体,还必须在化学是后面标明其名称。如对于化学式形式相同的同素异形体,还必须在化学是后面标明其名称。如 C(s,石墨)石墨)四、燃烧热四、燃烧热(1)概念:)概念:25、101Kpa 时,时,1mol 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热,单位为叫做该物质的燃烧热,单位为 KJ/mo。【注意注意】
9、对物质的量限制:必须是对物质的量限制:必须是 1mol:1mol 纯物质是指纯物质是指 1mol 纯净物(单质或化合物)纯净物(单质或化合物);完全燃烧生成稳定的氧化物。如完全燃烧生成稳定的氧化物。如 CCO2(g);HH2O(l);NN2(g);PP2O5(s);SSO2(g)等;等;物质的燃烧热都是放热反应,所以表示物质燃烧热的物质的燃烧热都是放热反应,所以表示物质燃烧热的 H 均为负值,均为负值,即即 H0(2)表示燃烧热热化学方程式的写法)表示燃烧热热化学方程式的写法以燃烧以燃烧 1mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数,所以热化学方程式中常出现物质为标准来配平其余物质的化学计量
10、数,所以热化学方程式中常出现分数。分数。(3)有关燃烧热计算:)有关燃烧热计算:Q(放)(放)n(可燃物)(可燃物)Hc。Q(放)(放)为可燃物燃烧放出的热量,为可燃物燃烧放出的热量,n(可燃物)(可燃物)为可燃物的物质的量,为可燃物的物质的量,Hc 为可燃物的为可燃物的燃烧热。燃烧热。四、中和热四、中和热(1)定义:稀溶液中,酸和碱发生中和反应生成)定义:稀溶液中,酸和碱发生中和反应生成 1mol 水时的反应热水时的反应热【注意注意】:稀溶液是指物质溶于大量水,即大量水中物质的溶解热效应忽略不计;稀溶液是指物质溶于大量水,即大量水中物质的溶解热效应忽略不计;一般是指酸、碱的物质量浓度均小于或
11、等于一般是指酸、碱的物质量浓度均小于或等于 1molL-1;中和热不包含离子在水中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热中和热不包含离子在水中的生成热、物质的溶解热、电解质电离的吸热所伴随的热效应;所伴随的热效应;中和反应的实质是中和反应的实质是 H+和和 OH-化合生成水;若反应过程中有其他物质生成化合生成水;若反应过程中有其他物质生成(生成沉淀的反应一般为放热反应)(生成沉淀的反应一般为放热反应),这部分反应热也不包含在中和热内。,这部分反应热也不包含在中和热内。H+(aq)OH-(aq)H2O(l);H57.3KJ/mol 表示强酸强碱稀溶表示强酸强碱稀溶液反应的中和热液反应的中和热弱
12、酸弱碱因为电离时要吸热或电离出的弱酸弱碱因为电离时要吸热或电离出的 H+和和 OH 物质的量小于对应酸碱物质的量小于对应酸碱的物质的量,所以弱酸弱碱参加的中和反应,其中和热的物质的量,所以弱酸弱碱参加的中和反应,其中和热 H57.3KJ/mol,表示中和热偏小。,表示中和热偏小。测定中和热实验关键因素:酸与碱充分反应;防止热量散失,酸碱溶液测定中和热实验关键因素:酸与碱充分反应;防止热量散失,酸碱溶液浓度等。如浓硫酸与碱反应测得中和热偏高。浓度等。如浓硫酸与碱反应测得中和热偏高。(2)书写中和热的热化学方程式时,以生成)书写中和热的热化学方程式时,以生成 1molH2O 为标准来配平其余物质的
13、化学计量为标准来配平其余物质的化学计量数数五、盖斯定律五、盖斯定律(1)内容:化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的;)内容:化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的;京海教育即化学反应热只与其反应的始态和终态有关,而与具体反应进行的途径无关即化学反应热只与其反应的始态和终态有关,而与具体反应进行的途径无关(2)、应用:、应用:a、利用总反应和一个反应确定另一个反应的热效应、利用总反应和一个反应确定另一个反应的热效应b、热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理、热化学方程式之间可以进行代数变换等数学处理(3)反应热与键能关系)反应热与键能关系键能:气态的基态原子
14、形成键能:气态的基态原子形成 1mol 化学键释放的最低能量。键能既是形成化学键释放的最低能量。键能既是形成 1mol 化学化学键所释放的能量,也是断裂键所释放的能量,也是断裂 1mol 化学键所需要吸收的能量。化学键所需要吸收的能量。由键能求反应热:反应热等于断裂反应物中的化学键所吸收的能量(为由键能求反应热:反应热等于断裂反应物中的化学键所吸收的能量(为“”)和形)和形成生成物中的化学键所放出的能量(为成生成物中的化学键所放出的能量(为“”)的代数和。即)的代数和。即 H反应物键能总和生成物键能总和反应物键能总和生成物键能总和E反反E生生常见物质结构中所含化学键类别和数目:常见物质结构中所
15、含化学键类别和数目:1molP4 中含有中含有 6molPP 键;键;28g 晶体硅晶体硅中含有中含有 2molSiSi 键;键;12g 金刚石中含有金刚石中含有 2molCC 键;键;60g 二氧化硅晶体中含有二氧化硅晶体中含有4molSiO 键键六、六、反应热与物质稳定性的关系反应热与物质稳定性的关系不同物质的能量(即焓)是不同的,对于物质的稳定性而言,存在着不同物质的能量(即焓)是不同的,对于物质的稳定性而言,存在着“能量越低越能量越低越稳定稳定”的规律,因此,对于同素异形体或同分异构体之间的相互转化,若为放热反应,的规律,因此,对于同素异形体或同分异构体之间的相互转化,若为放热反应,则
16、生成物能量低,生成物稳定;若为吸热反应,则反应物的能量低,反应物稳定。则生成物能量低,生成物稳定;若为吸热反应,则反应物的能量低,反应物稳定。【例 1】下列说法正确的是()A物质发生化学变化都伴随着能量变化 B任何反应中的能量变化都表现为热量变化C伴有能量变化的物质变化都是化学变化 D没有物质的变化,也就没有能量的变化答案:A【例 2】下列说法不正确的是()A.化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化 B.放热反应都不需要加热就能发生C.焓变就是反应热,二者没有区别D.化学反应是放热还是吸热,取决于生成物具有的总能量和反应物具有的总能量答案:BC【例 3】1、下列变化属于吸热反应的是 液态
17、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、答案:D【例 4】25、101 kPa 下,2g 氢气燃烧生成液态水,放出 285.8kJ 热量,表示该反应的热化学方程式正确的是()A2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)H 285.8kJmolB2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)H +571.6 kJmolC2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H 571.6 kJmolDH2(g)+1/2O2(g)=H2O(1)H 285.8kJmol答案:D【例 5】已知反应 X+Y=M+N 为放热反应,对该反应的下列说法中正确的()AX
18、 的能量一定高于 M B.Y 的能量一定高于 N C.X 和 Y 的总能量一定高于 M 和 N 的总能量 京海教育D 因该反应为放热反应,故不必加热就可发生答案:C【例 6】根据以下 3 个热化学方程式:()2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l)HQ1 kJ/mol2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l)HQ2 kJ/mol2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(g)HQ3 kJ/mol判断 Q1、Q2、Q3三者关系正确的是A Q1Q2Q3 B Q1Q3Q2 C Q3Q2Q1 D Q2Q1Q3答案:A【例 7】下列热化学方程式中的反应热下划线处表示燃烧热
19、的是()A.NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g);H=-a kJmol-14546B.C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l);H=-b kJmol-1C.2CO(g)+O2(g)2CO2(g);H=-c kJmol-1D.CH3CH2OH(l)+O2(g)CH3CHO(l)+H2O(l);H=-d kJmol-121答案 B【例 8】已知充分燃烧 a g 乙炔气体时生成 1 mol 二氧化碳气体和液态水,并放出热量 b kJ,则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是()A.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l);H=-4b kJmol-1B.
20、C2H2(g)+O2(g)2CO2(g)+H2O(l);25H=2b kJ mol-1C.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l);H=-2b kJmol-1D.2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l);H=b kJmol-1答案 A【例 9】已知下列热化学方程式:CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l)H 889.5kJ/mol2C2H6(g)7O2(g)4CO2(g)6H2O(l)H 3116.7kJ/molC2H4(g)3O2(g)2CO2(g)2H2O(l)H 1409.6kJ/mol2C2H2(g)5O2(g)4CO2(g)2H2O(
21、l)H 2596.7kJ/molC3H8(g)5O2(g)3CO2(g)4H2O(l)H 2217.8kJ/mol现有由 2mol 上述五种烃中的两种组成的气体混合物,经充分燃烧后放出 3037.6kJ 热量,则下列哪些组合是不可能的()ACH4和 C2H2 BC2H4和 C3H8 CC2H6和 C3H8 DC2H6和 CH4答案:AC【例 10】下列热化学方程式正确的是(注:的绝对值均正确)()HAC2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g);H=1367.0 kJ/mol(燃烧热)BNaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);H=57.3kJ/mo
22、l(中和热)CS(s)+O2(g)=SO2(g);H=269.8kJ/mol(反应热)京海教育D2NO2=O2+2NO;H=+116.2kJ/mol(反应热)答案:BC【例 11】已知反应:2C(s)O2(g)2CO(g)H221 kJmol 稀溶液中,H(aq)OH(aq)H2O(l)H57.3 kJmol下列结论正确的是()A碳的燃烧热是 110.5 kJmol B的反应热为 221 kJmolC稀硫酸与稀 NaOH 溶液反应的中和热为 57.3 kJmolD稀醋酸与稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水,放出 57.3 kJ 热量答案:C【例 12】下列酸与碱中和反应热化学方程式可用
23、:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l);H=-57.3 kJmol-1来表示的是()A.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l);H=-Q1 kJmol-1B.1/2H2SO4(浓)+NaOH(aq)1/2Na2SO4(aq)+H2O(l);H=-Q2 kJmol-1C.HNO3(aq)+NaOH(aq)NaNO3(aq)+H2O(l);H=-Q3 kJmol-1D.1/3H3PO4(aq)+1/2Ba(OH)2(aq)1/6Ba3(PO4)2(s)+H2O(l);H=-Q4 kJmol-1答案 C【例 13】已知:(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO
24、(s),H=-348.3 kJmol-1,12 (2)2Ag(s)+O2(g)=Ag2O(s),H=-31.0 kJmol-1,12则 Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的 H 等于()A-379.3 kJmol-1 B-317.3 kJmol-1 C-332.8 kJmol-1 D317.3 kJmol-1答案:B【例 14】灰锡(常温下以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体。已知:Sn(s,白)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g)H1Sn(s,灰)+2HCl(aq)=SnCl2(aq)+H2(g)H2Sn(s,灰)Sn(s,白)H3=+2.1 kJmol
25、-1下列说法正确的是()AH1H2 B锡在常温下以白锡状态存在C灰锡转化为白锡的反应是放热反应D锡制器皿长期处在低于 13.2 的环境中,会自行毁坏答案:BD【例 15】S(单斜)和 S(正交)是硫的两种同素异形体。已知:S(单斜,s)O2(g)=SO2(g)H1297.16 kJmol-1 S(正交,s)O2(g)=SO2(g)H2296.83 kJmol-1 S(单斜,s)=S(正交,s)H3下列说法正确的是()AH30.33 kJmol-1B单斜硫转化为正交硫的反应是吸热反应CS(单斜,s)=S(正交,s)H30,正交硫比单斜硫稳定京海教育DS(单斜,s)=S(正交,s)H30,单斜硫比
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