讲义三 化学反应中的能量变化 一.反应热 1.反应热的有关概念 化学反应中，既发生物质变化又发生着能量变化，热能是能量变化的表现形式之一。在化学反应过程中放出或吸收的热量，通常叫做反应热。反应热用δh表示，单位为kj/mol。 （1）在化学反应过程中，反应物总能量大于生成物总能量，总的变化过程是放热的叫放热反应，δh为＂-＂，或δh<0。 （2）在化学反应过程中，反应物总能量小于生成物总能量，总的变化过程是吸热的叫吸热反应，δh为＂+ ＂，或δh>0。 （3）化学反应不仅遵守质量守恒定律、电子守恒定律、而且也遵守能量守恒。反应物与生成物的能量差若以热能形式表现即为放热或者吸热，如果两者能量差比较接近，则放热或吸热不明显。 2.表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式。热化学方程式既表明了化学反应中的物质变化（包括物质聚集状态的变化），又表明了化学反应中的能量变化。 二.热化学方程式的意义和书写 1.热化学方程式与一般化学方程式的不同 （1）热化学方程式各物质前的化学计量数表示的为物质的量而不是分子数，所以该计量数可以是整数，也可以是分数。 （2）热化学方程式中。必须注明各物质的聚集状态。 因为物质的聚集状态不同，所具有的能量不同，反应热也就不同。如： 2h2o（g）+ o2（g）==2h2o（g）；δh=-483.6kj/mol 2h2o（g）+ o2（g）==2h2o（l）；δh=-571.6kj/mol 热化学方程式不用表明＂ ＂和＂ ＂。 （3）热化学方程式中必需注明δh以及＂+＂与＂-＂。 书写热化学方程式时除注意以上三点外，还需注明反应的温度和压强，因为δh与温度和压强有关。但一般δh数据是在101kpa和25 时的数据，因此一般情况下不注明温度和压强，即默认情况下均为101kpa和25 。 （4）热化学方程式是表明已完成的数量。由于δh与反应完成物质的量有关，所以方程式中化学是前面的化学计量数必须与δh相对应。如果化学计量数加倍，则δh也要加倍。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。如： 如：①c (石墨) + o2 (g) = co2 (g) δh = －393.5 kj·mol－1 ②c (金刚石) + o2 (g) = co2 (g) δh = －395.4 kj·mol－1 ③h2 (g) + 1/2 o2 (g) = h2o (g) δh = －241.8 kj·mol－1 ④h2 (g) + 1/2 o2 (g) = h2o (l) δh = －285.8 kj·mol－1 ⑤2h2 (g) + o2 (g) = 2h2o (l) δh = －571.6 kj·mol－1 ⑥h2o (g) = h2 (g) + 1/2 o2 (g) δh = +241.8 kj·mol－1 从①和②对比， 可以看出写出晶形的必要性。 ③和④对比，可以看出写出状态的必要性。 ④和⑤对比，可以看出计量数不同的热量变化。 ③和⑥对比，可以看出反应方向与热量的关系。 三.燃烧热和中和热 1.燃烧热：在101kpa时，1mol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：kj/mol 所谓稳定的氧化物即该物质中所含的元素如c：co2(g) h：h2o(l) s：so2(g) n：no2(g) cl：hcl(aq)等。常见的物质的燃烧热有表可查 2.中和热：在稀溶液中，酸碱发生中和反应生成1molh2o，这时的反应热叫中和热。 强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应时，1molh+与1moloh-反应生成1molh2o，都放出57.3kj的热量。 h+(aq) + oh-(aq) === h2o(l)；δh=-57.3 kj/mol 浓酸与浓碱或弱酸与弱碱溶液发生中和反应生成1molh2o，其反应热往往不等于57.3 kj/mol 四.盖斯定律 1840年盖斯根据一系列实验事实得出规律，他指出：＂若是一个反应可以分步进行，则各步反应的反应热总和与这个反应一次发生时的反应热相同。＂这就是在各反应于相同条件下完成市的有关反应热的重要规律——盖斯定律。 hess 定律的实际意义：有的反应虽然简单，但其热效应难以测得。例如：c + 1/2o2 = co，是很简单的反应，但是难于保证产物的纯度，所以，反应热很难直接测定。应用 hess 定律，可以解决这一难题。 已知：c (石墨) + o2 (g) = co2 (g) （1） δh = －393.5 kj·mol－1 co (g) + 1/2 o2 (g) = co2 (g) （2） δh = －238.0 kj·mol－1 （1）式 －（2）式，得 c (石墨) + 1/2 o2 (g) = co2 (g) δh = δh －δh = －393.5 kj·mol－1 －（－238.0 kj·mol－1）= －110.5 kj/mol 例根据盖斯定律和下列数据，计算反应①的δh值： c + o2 = co ；δh ① c + o2 = co2 δh =-393.5 kj/mol ② co + o2 = co2 δh =-283 kj/mol ③ δh 2δh 3δh1c co2 （i）co ii分析：将c 作为起始状态，co2 作为最终状态，则由c 生成co2 有下列两种途径： 由图根据盖斯定律，得：δh1 =δh 2 +δh 3 解：根据盖斯定律，反应② = ① + ③ 故δh1 = -393.5 +283 = -110.5 kj/mol 即反应①的反应热为110.5 kj/mol 练习： 1.热化学方程式中，各化学是前的计量数表示的意义正确的是（ ） a.与一般的化学等程式相同 b.只表示物质的量 c.只表示物质的量的比 d.只表示分子个数 2. 已知在1 105pa，298k条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kj热量，下列热化学方程式正确的是 （ ） a h2o（g） h2（g） 1/2o2（g）δh 242kj·mol－1 b 2h2（g） o2（g） 2h2o（l）δh －484kj·mol－1 c h2（g） 1/2o2（g） h2o（g）δh 242kj·mol－1 d 2h2（g） o2（g） 2h2o（g）δh 484kj·mol－1 3.甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5kj热量，则下列方程式中正确的是（ ） a．ch4（g）+2o2（g）=co2（g）+2h2o（l）； h=－890kj·mol－1 b．ch4（g）+2o2（g）=co2（g）+2h2o（g）； h=－890kj·mol－1 c．ch4（g）+2o2（g）=co2（g）+2h2o（g）； h=+890kj·mol－1 d．ch4（g）+2o2（g）=co2（g）+2h2o（l）； h=+890kj·mol－14 2克氢气完全燃烧生成液态水是放出285.8kj热量，则下列热化学方程式正确的是（ ） a.2h2(g) + o2(g) = 2h2o(l)，δh=285.8kj/mol b.2h2(g) + o2(g) = 2h2o(g)，δh=571.6kj/mol c.2h2(g) + o2(g) = 2h2o(l)，δh=-571.6kj/mol d.2h2 + o2 = 2h2o，δh=-571.6kj/mol 5.沼气是一种能源，它的主要成分是ch4，0.5 mol ch4完全燃烧生成co2和h2o时，放出445kj热量，则下列热化学方程式中正确的是 a．2ch4(g)+4o2(g) 2co2（g）+4h2o（1）； h +890kj·mol－1 b．ch4（g）+2o2（g） co2（g）+2h2o（1）； h +445kj·mol－1 c. ch4（g）+2o2（g） co2（g）+2h2o（1）； h －890kj·mol－1 d. ch4（g）+o2（g） co2（g）+h2o（1）； h －445kj·mol－1 6.由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kj，写出该反应的热化学方程式： 。若lg水蒸气变成液态水放热2.444kj，则反应 h2（g）+ o2（g）=h2o（1）的 h= kj·mol－1，氢气的燃烧热为 kj·mol－1。 7.已知：①h2(g) + 1/2o2(g) = h2o(g)，δh1=akj/mol ②2h2(g) + o2(g) = 2h2o(g)，δh2=bkj/mol ③ h2(g) + 1/2o2(g) = h2o(l)，δh3=ckj/mol ④2h2(g) + o2(g) = 2h2o(l)，δh4=dkj/mol 下列关系式正确的是（ ） a.a<c<0 b.b>d>0 c.a=1/2b>0 d.2c=d<0 8.已知31g白磷变成31g红磷放出18.39kj热量，下列两个反应中： 4p（白磷，s）+5o2（g） 2p2o5（s） h= －q1 kj/mol 4p（红磷，s）+5o2（g） 2p2o5（s） h= －q2 kj/mol q1和q2的关系为 a． q1 q2 b． q1 q2 c．q1 q2 d．无法确定 9.已知25 、101kpa下，石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为 c(石墨)+o2(g)=co2(g) h=－393.51kj·mol－1 c(金刚石)+o2(g)=co2(g) h=－393.41kj·mol－1 据此判断，下列说法中正确的是（ ） a．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 b．由石墨制备金刚石是吸热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 c．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的低 d．由石墨制备金刚石是放热反应；等质量时，石墨的能量比金刚石的高 10.已知甲烷燃烧和氢气燃烧的热化学方程式如下： ch4(g) + 2o2(g) == co2(g) + 2h2o(l)；δh1 2h2(g) +o2(g) == 2h2o(g)；δh2 2h2(g) +o2(g) == 2h2o(l)；δh3 11.常温下取体积比为4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2升（标准状况），经完全燃烧后恢复至室温，放出热量为（ ） a.0.4δh1+0.05δh3 b.0.4δh1+0.05δh2 c.0.4δh1+0.1δh3 d.0.4δh1+0.2δh2 12.已知下列热化学方程式： c(s)+o2(g)=co2(g) δh= -393.5 kj／mo1 2h2(g)+o2(g)=2h2o(g) δh= -483.6 kj／mo1 现有0.2mol的炭粉和氢气组成的悬浊气、固混合物在氧气中完全燃烧，共放出63.53 kj热量，则炭粉与氢气的物质的量之比为（ ） a．1 1 b．1 2 c．2 3 d．3 2 13.（XX年高考理科综合能力测试（北京卷）co、ch4均为常见的可燃性气体。 （1）等体积的co和ch4在相同条件下分别完全燃烧，转移的电子数之比是 （2）已知在101kpa时，co的燃烧热为283kj/mol。相同条件下，若2 molch4完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1 mol co完全燃烧放出热量的6.30倍，ch4完全燃烧反应的热化学方程式是 。 （3）120 、101kpa下，a ml由co、ch4组成的混合气体在b mlo2中完全燃烧后，恢复到原温度和压强。 ①若混合气体与o2恰好完全反应，产生bml co2，则混合气体中ch4的体积分数为 （保留2倍小数）。 ②若燃烧后气体体积缩小了a/4ml，则a与b关系的数学表示式是 。 14.磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物p2o3和p2o5。3.1g的单质磷（p）在3.2g的氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出xkj热量。 （1）通过计算确定反应产物的组成（用化学是表示）是 ，其相应的质量为 g。 (2)已知单质磷的燃烧热为ykj/mol，则1molp与o2反应生成固态p2o3的反应热 h= (3)写出1molp与o2反应生成固态p2o3的热化学方程式：