第三講化學(xué)反應(yīng)與能量變化知識(shí)梳理考點(diǎn)一、系統(tǒng)的內(nèi)能1、系統(tǒng)在自然科學(xué)研究中，被研究的對(duì)象稱(chēng)為系統(tǒng)。系統(tǒng)以外的，與系統(tǒng)相關(guān)的其他部分稱(chēng)為環(huán)境。例如，研究水的蒸發(fā)，水和水蒸氣就是系統(tǒng)，周邊的其他部分是環(huán)境。研究鹽酸與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)，溶液就是系統(tǒng)，而盛溶液的燒杯和溶液周?chē)目諝獾缺闶黔h(huán)境。系統(tǒng)與環(huán)境可以根據(jù)需要來(lái)劃分，有一定的人為性。2、內(nèi)能與功內(nèi)能是系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)各種能量的總和，用符號(hào)U表示。當(dāng)系統(tǒng)處于一定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)就具有確定的內(nèi)能，當(dāng)溫度、壓強(qiáng)、物質(zhì)的聚集狀態(tài)等發(fā)生改變，內(nèi)能也隨之改變。熱與功系統(tǒng)與環(huán)境之間由于溫度差交換或傳遞的能量稱(chēng)為熱，用符號(hào)Q表示。除熱以外，其他各種形式傳遞的能量都稱(chēng)為功，用符號(hào)W表示。系統(tǒng)因體積變化所做的功稱(chēng)為體積功，除體積功以外，其他的功如電功、機(jī)械功、光能等都稱(chēng)為非體積功，或稱(chēng)其他功。一定壓強(qiáng)下，0℃時(shí)1.0mol的水和0℃時(shí)1.0mol的冰，哪個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能更大？一定壓強(qiáng)下，25℃時(shí)1.0mol的水和25℃時(shí)10.0mol的水，哪個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)能更大？系統(tǒng)內(nèi)能的變化用符號(hào)ΔU來(lái)表示。幾乎所有化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，都伴隨著能量的變化，能量通過(guò)功和熱這兩種形式在系統(tǒng)與環(huán)境之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化或傳遞。我們可以通過(guò)測(cè)定系統(tǒng)變化過(guò)程中的功和熱得到系統(tǒng)內(nèi)能的變化量。1．下列關(guān)于內(nèi)能和焓變的說(shuō)法正確的是A．化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中內(nèi)能的變化等于焓變B．氣態(tài)水和液態(tài)水所具有的內(nèi)能一定不相同C．一個(gè)化學(xué)反應(yīng)都有且只有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的焓變D．可逆反應(yīng)的正反應(yīng)和逆反應(yīng)的焓變：ΔH正＝－ΔH逆【答案】D【解析】A．等壓條件下，體系只做體積功時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)的焓變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．等質(zhì)量的氣態(tài)水和液態(tài)水所具有的內(nèi)能一定不相同，不限定水的質(zhì)量則不能比較二者內(nèi)能的大小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．同一化學(xué)反應(yīng)，若反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)不同或物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，則焓變不同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．可逆反應(yīng)的正反應(yīng)和逆反應(yīng)的物質(zhì)變化相反，所以能量變化相反，即焓變數(shù)值相等、符號(hào)相反，D項(xiàng)正確；故選D。2．下列反應(yīng)的能量變化與示意圖相符的是A．NaOH溶液與稀鹽酸的反應(yīng) B．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)C．木炭的燃燒 D．鈉與水反應(yīng)【答案】B【分析】題干圖示信息可知，冰轉(zhuǎn)化為液態(tài)水是一個(gè)焓增即吸熱過(guò)程，據(jù)此分析解題?！窘馕觥緼．NaOH溶液與稀鹽酸的反應(yīng)是一個(gè)焓減即放熱反應(yīng)，A不合題意；B．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)是一個(gè)焓增即吸熱反應(yīng)，B符合題意；C．木炭的燃燒是一個(gè)焓減即放熱反應(yīng)，C不合題意；D．鈉與水反應(yīng)是一個(gè)焓減即放熱反應(yīng)，D不合題意；故答案為：B。3．能正確表示該反應(yīng)焓變示意圖的是A． B． C． D．【答案】D【解析】碳和水蒸氣反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，生成物總能量大于反應(yīng)物總能量，結(jié)合物質(zhì)狀態(tài)碳是固體、其余物質(zhì)均為氣態(tài)，故選D?？键c(diǎn)二、反應(yīng)的焓變1、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)在一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或釋放的熱稱(chēng)為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，也稱(chēng)反應(yīng)熱，用符號(hào)Q表示。系統(tǒng)從環(huán)境吸熱，則Q>0；系統(tǒng)對(duì)環(huán)境放熱，則Q<0。實(shí)驗(yàn)：碳酸氫鈉與檸檬酸反應(yīng)的熱效應(yīng)取一只100mL燒杯，加入10g碳酸氫鈉固體和10g檸檬酸固體（為防止反應(yīng)過(guò)快液體沖出燒杯，所加固體不宜太多），再向燒杯中注入少量蒸餾水后攪拌，觀察現(xiàn)象。待反應(yīng)稍平緩后，用手小心觸摸燒杯壁，感受反應(yīng)的熱效應(yīng)?，F(xiàn)象記錄：反應(yīng)放出大量的氣體，且燒杯壁出現(xiàn)水滴。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：碳酸氫鈉與檸檬酸該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，水蒸氣冷凝在燒杯壁。2、焓（1）焓的定義及焓變的計(jì)算焓（H）是一種與內(nèi)能有關(guān)的物理量。系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化，焓也隨之改變。在科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐中，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是在等壓或接近等壓的條件下進(jìn)行，此時(shí)的反應(yīng)熱稱(chēng)為等壓反應(yīng)熱，用符號(hào)Qp表示。人們常用系統(tǒng)的焓的變化，即焓變（ΔH）來(lái)表示在等壓、只做體積功條件下的反應(yīng)熱，單位常用kJ?·?mol—1，此時(shí)：ΔH=Qp在一定條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱，是在等壓條件下由生成物和反應(yīng)物的焓的差值決定的，即：ΔH=∑H（生成物）—∑H（反應(yīng)物）當(dāng)ΔH<0時(shí)，為放熱反應(yīng)；當(dāng)ΔH>0時(shí)，為吸熱反應(yīng)。如以下兩個(gè)反應(yīng)：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)2HgO(s)=2Hg(l)+O2(g)ΔH=—484kJ·mol—1ΔH=182kJ·mol—1氫氣與氧氣化合是放熱反應(yīng)，而氧化汞的分解則是吸熱反應(yīng)。兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)中的焓變?nèi)鐖D1.3所示。（2）化學(xué)反應(yīng)與吸放熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是化學(xué)鍵的斷裂和形成?；瘜W(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)主要與化學(xué)鍵重組時(shí)鍵能的變化有關(guān)。斷裂原有的化學(xué)鍵需要吸收能量，生成新的化學(xué)鍵會(huì)釋放能量。若反應(yīng)物斷鍵時(shí)吸收的能量小于生成物成鍵時(shí)放出的能量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反之為吸熱反應(yīng)。在放熱反應(yīng)中，反應(yīng)物所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱釋放出來(lái)；在吸熱反應(yīng)中，吸收的熱轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在生成物之中。一定條件下，1mol氣態(tài)H2與1mol氣態(tài)Br2斷鍵時(shí)分別需要吸收436kJ和193kJ的熱量，而1mol氣態(tài)HBr成鍵時(shí)會(huì)放出366kJ的熱量。據(jù)此推算，反應(yīng)：H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？相同條件下，發(fā)生下列兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)：簡(jiǎn)述ΔH1與ΔH2的聯(lián)系和差別?！裆鲜鰞蓚€(gè)反應(yīng)的共同點(diǎn)在于：反應(yīng)條件、反應(yīng)物的聚集狀態(tài)及物質(zhì)的量是相同的，表明兩者反應(yīng)物的焓［∑H（反應(yīng)物）］相等。差別在于：一個(gè)反應(yīng)的生成物是液態(tài)水，另一個(gè)反應(yīng)的生成物是氣態(tài)水。由于液態(tài)水要吸收能量才能變?yōu)樗魵?，因此生成物液態(tài)水和水蒸氣的焓不同，這就導(dǎo)致了ΔH1和ΔH2數(shù)值的差異。習(xí)指南4．下列反應(yīng)中，生成物總能量低于反應(yīng)物總能量的是A．Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng) B．鋁與氧化鐵高溫反應(yīng)C．鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng) D．灼熱的碳與二氧化碳反應(yīng)【答案】B【解析】Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)、鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)、灼熱的碳與二氧化碳反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)；鋁與氧化鐵高溫反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)；因此符合題意的是B；故答案為B。5．下列反應(yīng)既屬于氧化還原反應(yīng)，又屬于吸熱反應(yīng)的是A．NaHCO3與鹽酸的反應(yīng) B．Ba(OHC．灼熱的碳與CO2的反應(yīng) D【答案】C【解析】A．NaHCO3與鹽酸的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，AB．Ba(OH)2?8C．灼熱的碳與CO2的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)，CD．鎂條與稀鹽酸的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，是放熱反應(yīng)，D錯(cuò)誤；故選C。6．下列說(shuō)法中正確的是A．苛性鈉溶于水放出熱量，該變化為放熱反應(yīng)B．化學(xué)反應(yīng)既有物質(zhì)變化，又有能量變化C．鎂條在空氣中燃燒是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為熱能D．吸熱反應(yīng)需要加熱才能進(jìn)行【答案】B【解析】A．苛性鈉溶于水不是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，只是一個(gè)放熱過(guò)程，A錯(cuò)誤；B．化學(xué)反應(yīng)既有物質(zhì)變化，又有能量變化，B正確；C．由于反應(yīng)現(xiàn)象有耀眼白光，故該反應(yīng)過(guò)程中所釋放的能量并未全部轉(zhuǎn)化為熱能，有一部分轉(zhuǎn)化為光能，C錯(cuò)誤；D．吸熱反應(yīng)并不一定需要加熱才能進(jìn)行，如氯化銨與八水合氫氧化鋇的反應(yīng)是放熱反應(yīng)無(wú)需加熱，D錯(cuò)誤；故選B。7．下列化學(xué)反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是A．碘單質(zhì)升華 B．CaCOC．鋁片和鹽酸反應(yīng) D．氫氣在氯氣中燃燒【答案】B【解析】A．碘單質(zhì)升華為物理變化，不是化學(xué)變化，故A不選；B．碳酸鈣高溫分解為吸熱反應(yīng)，故B選；C．鋁片和鹽酸反應(yīng)為活潑金屬和酸的反應(yīng)，屬于放熱反應(yīng)，故C不選；D．氫氣在氯氣中燃燒為燃燒放熱反應(yīng)，故D不選；故選B。考點(diǎn)三、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)，常常伴有能量的變化。這種能量的變化常以熱能的形式表現(xiàn)出來(lái)，叫做反應(yīng)熱。類(lèi)型比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱關(guān)系生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷裂舊鍵時(shí)吸收的總能量生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量小于反應(yīng)物分子斷裂舊鍵時(shí)吸收的總能量表示方法Q>0Q<0圖示2.常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)（1）常見(jiàn)的放熱反應(yīng)：能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)（較活潑的金屬與酸反應(yīng)、燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬的氧化反應(yīng)）、鋁熱反應(yīng)、由不穩(wěn)定物質(zhì)變?yōu)榉€(wěn)定物質(zhì)的反應(yīng)、多數(shù)化合反應(yīng)、氯酸鉀的分解、高壓下石墨轉(zhuǎn)化為金剛石。（2）常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)：多數(shù)的分解反應(yīng)，氯化銨和氫氧化鋇晶體的反應(yīng)，碳、一氧化碳和氫氣作還原劑的反應(yīng)，電離和水解，常壓下石墨轉(zhuǎn)化為金剛石。8．由N2O和NO反應(yīng)生成N2A．反應(yīng)生成1molN2B．反應(yīng)物能量之和大于生成物能量之和C．1molN2Og和D．?dāng)噫I吸收能量之和小于成鍵釋放能量之和【答案】A【解析】A．化學(xué)方程式：N2O＋NO=N2＋NO2，N2~2e-，生成1molN2B．根據(jù)能量變化圖，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，此反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，故B正確；C．根據(jù)能量變化圖，N2O(g)＋NO(g)=N2(g)＋NO2(g)

ΔH=(209－348)kJ·mol?1=－139kJ·mol?1，故C正確；D．?dāng)噫I吸收能量，成鍵釋放能量，此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此斷鍵吸收能量之和小于成鍵釋放能量之和，故D正確。故選A。9．根據(jù)如圖所示的N2(g)和O2(g)反應(yīng)生成NO(g)過(guò)程中的能量變化情況判斷，下列說(shuō)法正確的是A．NO(g)分解為N2(g)和O2(g)的反應(yīng)是放熱反應(yīng)B．2molO原子結(jié)合生成O2(g)時(shí)需要吸收498kJ能量C．1molNO(g)分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收1264kJ能量D．2molN(g)和2molO(g)的總能量為1444kJ【答案】A【解析】A．N2(g)+O2(g)=2NO(g)的焓變?yōu)棣=+946kJ·mol-1+498kJ·mol-1-2×632kJ·molB．成鍵放出能量，2molO原子結(jié)合生成O2(g)時(shí)需要放出498kJ能量，B錯(cuò)誤；C．1molNO(g)分子中的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收632kJ能量，C錯(cuò)誤；D．946kJ和498kJ分別是1molN2(g)和1molO2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量，2molN(g)和2molO(g)的總能量不能確定，D錯(cuò)誤；答案選A。10．合成氨工業(yè)中，合成塔中每產(chǎn)生2molNH3，放出92.2kJ熱量。(1)若起始時(shí)向容器內(nèi)放入2molN2和6molH2，達(dá)平衡后放出的熱量為Q，則Q_______(填“>”“<”或“=”)184.4kJ。(2)已知1molN—H鍵斷裂吸收的能量等于_______kJ。【答案】(1)<(2)391【解析】（1）2molN2和6molH2若完全反應(yīng)，則放出的熱量為184.4kJ，但合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，所以放熱小于184.4kJ。（2）在反應(yīng)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)中，斷開(kāi)反應(yīng)物的化學(xué)鍵吸收能量為945.8kJ+436kJ×3=2253.8kJ，形成生成物的化學(xué)鍵放出能量為6ENH，所以有：6ENH2253.8kJ=92.2kJ，求得ENH=391kJ。11．已知：H2(g)＋12O2(g)=H2O(g)(1)a、b、c分別代表什么意義？a_______；b_______；c_______。(2)該反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？_______。ΔH_______0(填“<”或“>”)(3)a、b、c的關(guān)系式為_(kāi)______。【答案】(1)反應(yīng)中舊鍵斷裂吸收的總能量反應(yīng)中新鍵形成放出的總能量反應(yīng)熱(2)放熱反應(yīng)