8/8化學(xué)反應(yīng)中的熱【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．能從宏觀與微觀相結(jié)合的角度解釋化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。2．能正確表示化學(xué)反應(yīng)中熱的釋放或吸收。3．能利用化學(xué)反應(yīng)中的能量變化解決生產(chǎn)、生活中的簡(jiǎn)單問題。4．能運(yùn)用化學(xué)計(jì)量單位定量分析化學(xué)變化伴隨的能量轉(zhuǎn)化。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】1．能正確表示化學(xué)反應(yīng)中熱的釋放或吸收。2．能利用化學(xué)反應(yīng)中的能量變化解決生產(chǎn)、生活中的簡(jiǎn)單問題?！緦W(xué)習(xí)過程】一、知識(shí)梳理（一）放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)1．放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)（1）放熱反應(yīng)：放出熱量的化學(xué)反應(yīng)，如燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)等。（2）吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)，如高溫下煅燒石灰石等反應(yīng)。2．化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)探究（1）鎂與鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生大量氣泡、溫度計(jì)指示溫度升高鎂與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，該反應(yīng)放出熱量（2）Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl晶體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論A．有刺激性氣味氣體產(chǎn)生B．用手摸燒杯底部有冰涼感覺C．用手拿起燒杯，玻璃片黏結(jié)到燒杯的底部D．燒杯內(nèi)反應(yīng)物成糊狀化學(xué)方程式為Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，該反應(yīng)吸收熱量由上述實(shí)驗(yàn)可知，化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，有的放出能量，有的吸收能量。3．熱化學(xué)方程式（1）概念：表示化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量的化學(xué)方程式。（2）意義：不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。（3）實(shí)例：8gCH4氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水，放出445kJ的熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ·mol－1微思考：CaCO3受熱分解的熱化學(xué)方程式為CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝178．2kJ·mol－1，該熱化學(xué)方程式表示的含義是什么？4．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因（1）宏觀解釋——反應(yīng)物與生成物的總能量不同。宏觀解釋放熱反應(yīng)示意圖吸熱反應(yīng)示意圖（2）微觀角度——反應(yīng)物斷鍵吸收的能量與生成物成鍵釋放的能量不同。微觀解釋反應(yīng)物、生成物中化學(xué)鍵的變化關(guān)系能量變化斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量＜形成新化學(xué)鍵釋放的總能量放出能量斷裂舊化學(xué)鍵吸收的總能量＞形成新化學(xué)鍵釋放的總能量吸收能量微思考：已知下列物質(zhì)的鍵能：H—HCl—ClH—Cl鍵能/(kJ·mol－1)436．4242．7431．8對(duì)于反應(yīng)：H2＋Cl2=2HCl，若生成2molHCl，反應(yīng)過程中斷裂化學(xué)鍵共吸收的能量是多少？形成化學(xué)鍵共放出的能量是多少？依據(jù)以上兩個(gè)數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)是放出還是吸收能量，并確定放出或吸收能量的多少。（二）燃料燃燒釋放的能量1．燃料的熱值在一定條件下單位質(zhì)量的可燃物完全燃燒所放出的熱，單位是kJ·g－1．2．燃料使用的現(xiàn)狀與問題（1）當(dāng)前我國使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然氣。（2）化石燃料需亟待解決的問題：（3）解決燃料燃燒存在問題的研究方向①研究化石燃料完全燃燒的條件和減少燃料燃燒產(chǎn)生的熱量損耗的技術(shù)，研究提高燃料利用率的措施；②防止燃料燃燒造成的環(huán)境污染；③通過化學(xué)方法把石油、煤等化石燃料轉(zhuǎn)化為清潔燃料；④開發(fā)氫能、核能、太陽能等清潔、高效的新能源。（三）氫燃料的應(yīng)用前景1．氫能的優(yōu)點(diǎn)2．氫能利用存在的問題（1）廉價(jià)的制氫技術(shù)——首要難點(diǎn)①原因：制氫需要消耗大量的能量且效率低。②解決途徑：將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再將水催化電解獲得氫氣，其中最關(guān)鍵的高效、廉價(jià)、綠色的催化技術(shù)已有突破性進(jìn)展。（2）安全可靠的貯氫和輸氫方法——關(guān)鍵①原因：H2密度小、熔點(diǎn)低、難液化，貯存液氫的容器要求高。②解決途徑：研究具備良好吸收和釋放氫氣性能的合金（如鑭鎳合金等）。二、初試身手（一）自主診斷1．判斷正誤（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）（1）所有化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化。 （√）（2）斷裂化學(xué)鍵釋放出能量而生成新鍵則吸收能量。 （×）（3）當(dāng)反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量時(shí)，化學(xué)反應(yīng)吸收能量。 （×）（4）化學(xué)反應(yīng)的過程實(shí)際上是一個(gè)舊鍵斷裂的過程。 （×）2．下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是（）A．2SO2＋O2=2SO3ΔH＝－196．6kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－517．6kJ·mol－1C．H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285．8kJD．C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝393．5kJ·mol－1B【A項(xiàng)，未注明物質(zhì)狀態(tài)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，ΔH的單位是kJ·mol－1，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，C(s)＋O2(g)=CO2(g)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，錯(cuò)誤。】3．分析下圖：回答以下問題：（1）電解水生成H2，首先要解決的問題是___________________________________________________________________________________________。（2）氫氣作為理想的“綠色能源”的主要理由是______________________________________________________________________________________。【解析】（1）電解水需要消耗大量電能。（2）H2作為“綠色能源”優(yōu)點(diǎn)有三：來源豐富；熱值高；無污染?！敬鸢浮浚?）需大量電能（2）來源豐富(H2O)，燃燒放出的熱量多，產(chǎn)物無污染（二）合作探究1．化學(xué)反應(yīng)可視為舊鍵斷裂和新鍵形成的過程。共價(jià)鍵的鍵能是兩種原子間形成1mol共價(jià)鍵（或其可逆過程）時(shí)釋放（或吸收）的能量。已知H—H鍵的鍵能為436kJ·mol－1．Cl—Cl鍵的鍵能為243kJ·mol－1．H—Cl鍵的鍵能為x，若1molH2(g)與1molCl2(g)反應(yīng)生成2molHCl(g)放出183kJ的熱量，則x為（）A．496kJ·mol－1 B．431kJ·mol－1C．862kJ·mol－1 D．248kJ·mol－1B【2x－436kJ·mol－1－243kJ·mol－1＝183kJ·mol－1，解得：x＝431kJ·mol－1．】2．已知化學(xué)反應(yīng)N2＋3H22NH3的能量變化如圖所示：（1）1molN和3molH生成1molNH3(g)是________（填“吸收”或“釋放”）能量的過程。（2）由eq\f(1,2)molN2(g)和eq\f(3,2)molH2(g)生成1molNH3(g)的過程________（填“吸收”或“釋放”）__________kJ能量?！窘馕觥咳绻磻?yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個(gè)反應(yīng)就放出能量，反之就吸收能量。（1）由圖像可知1molN和3molH具有的總能量比1molNH3(g)的能量高bkJ，所以1molN和3molH生成1molNH3(g)是釋放能量的過程。（2）由圖像可知eq\f(1,2)molN2(g)和eq\f(3,2)molH2(g)總能量比1molN和3molH具有的總能量低akJ，而1molNH3(g)具有的總能量比1molN和3molH具有的總能量低bkJ，b>a，所以由eq\f(1,2)molN2(g)和eq\f(3,2)molH2(g)生成1molNH3(g)的過程釋放出(b－a)kJ能量。【答案】（1）釋放（2）釋放(b－a)3．在常溫常壓下，1gH2在足量Cl2中完全燃燒生成HCl氣體，放出92．3kJ的熱量。下列熱化學(xué)方程式中正確的是（）A．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－92．3kJ·mol－1B．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝92．3kJ·mol－1C．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝184．6kJ·mol－1D．2HCl(g)=H2(g)＋Cl2(g)ΔH＝184．6kJ·mol－1D【H2在Cl2中燃燒生成HCl氣體，1gH2燃燒放出92．3kJ的熱量，則1mol(2g)H2燃燒放出184．6kJ的熱量，化學(xué)反應(yīng)放出熱量，ΔH符號(hào)為“－”。則H2在Cl2中燃燒生成HCl氣體的熱化學(xué)方程式為H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－184．6kJ·mol－1．一個(gè)放熱反應(yīng)的逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，并且在其他條件相同時(shí)，ΔH是原ΔH的相反數(shù)。則該題的四個(gè)選項(xiàng)中只有D是正確的?！?．根據(jù)所給信息完成下列熱化學(xué)方程式：（1）已知1molC(s)與適量H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)，吸收131．3kJ熱量，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______________________________。（2）1．7gNH3(g)發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成氣態(tài)產(chǎn)物，放出22．67kJ的熱量：_____________________________________________。（3）已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92．4kJ·mol－1，請(qǐng)寫出1molNH3分解對(duì)應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________________________________。（4）已知一些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：化學(xué)鍵C—HC—FH—FF—F鍵能/(kJ·mol－1)414489565155請(qǐng)根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)寫出CH4(g)和F2(g)反應(yīng)生成CF4(g)和HF(g)的熱化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________?！窘馕觥浚?）1．7gNH3的物質(zhì)的量為0.1mol，則4molNH3發(fā)生反應(yīng)放出的熱量為22．67kJ×40＝906．8kJ，1molNH3完全反應(yīng)放出的熱量為226．7kJ。那么相應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－906．8kJ·mol－1或NH3(g)＋eq\f(5,4)O2(g)=NO(g)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH＝－226．7kJ·mol－1（4）首先根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出反應(yīng)方程式，注明各物質(zhì)的狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量和形成新化學(xué)鍵放出的能量的差，根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)可知，所求反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝414kJ·mol－1×4＋155kJ·mol－1×4－489kJ·mol－1×4－565kJ·mol－1×4＝－1940kJ·mol－1．【答案】（1）C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝131．3kJ·mol－1（2）NH3(g)＋eq\f(5,4)O2(g)=NO(g)＋eq\f(3,2)H2O(g)ΔH＝－226．7kJ·mol－1（3）NH3(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)ΔH＝46．2kJ·mol－1（4）CH4(g)＋4F2(g)=CF4(g)＋4HF(g)ΔH＝－1940kJ·mol－1【精煉反饋】1．綠色能源是人類理想的能源，不會(huì)造成環(huán)境污染。下列能源不屬于綠色能源的是（）A．氫能源 B．太陽能C．風(fēng)能 D．石油D【氫能是氫氣燃燒提供的，產(chǎn)物是水，無污染；太陽能是最清潔的能源；風(fēng)能的使用也不會(huì)給環(huán)境帶來污染；石油是化石燃料，其中硫元素燃燒生成的二氧化硫、不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳、高溫燃燒產(chǎn)生的氮氧化物等都是污染物，因此石油不是綠色能源?！?．下列圖示變化為吸熱反應(yīng)的是（）ABCDA【A項(xiàng)中生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量，只能通過吸收能量才能實(shí)現(xiàn)；B項(xiàng)則恰好相反；C項(xiàng)中濃硫酸溶于水要放出熱量，但此過程是物理變化，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；D項(xiàng)是放熱反應(yīng)?！?．已知反應(yīng)A2＋B2=2AB，斷裂1molA2中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q1kJ，斷裂1molB2中的化學(xué)鍵消耗的能量為Q2kJ，形成1molAB中的化學(xué)鍵釋放的能量為Q3kJ，則下列說法正確的是（）A．若A2和B2的總能量之和大于生成的AB的總能量，則反應(yīng)放熱B．若A2和B2的總能量之和小于生成的AB的總能量，則反應(yīng)放熱C．若該反應(yīng)放出能量，則Q1＋Q2＞Q3D．若該反應(yīng)吸收能量，則Q1＋Q2＜Q3A【若反應(yīng)物總能量之和大于生成物總能量之和，則反應(yīng)放熱，反之，反應(yīng)吸熱。若斷裂反應(yīng)物化學(xué)鍵消耗的能量小于形成生成物化學(xué)鍵釋放的能量，則反應(yīng)放熱，反之，反應(yīng)吸熱?！?．下列反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是（）A．硫的燃燒 B．水的分解C．食物的氧化變質(zhì) D．中和反應(yīng)【答案】B5．（1）20世紀(jì)30年代，Eyring和Pzer在碰撞理論的基礎(chǔ)上提出化學(xué)反應(yīng)的過渡態(tài)理論：化學(xué)反應(yīng)并不是通過簡(jiǎn)單的碰撞就能完成的，而是在反應(yīng)物到生成物的過程中經(jīng)過一個(gè)高能量的過渡態(tài)。如圖是NO2和CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖，說明這個(gè)反應(yīng)是________（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，NO2和CO的總能量________（填“大于”“小于”或“等于”）CO2和NO的總能量。（2）已知在高溫、高