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化学反响中的能量变化
金沙中学 顾永华
一、 学习目标
了解化学反响中的能量变化，吸热反响、放热反响。.
理解反响热、燃烧热与中和热，正确书写热化学方程式。
二、典型例题
例1 常温时红磷比白磷稳定，在以下反响中：
4P〔白磷，s〕+5O2(g)====2P2O5(s)；△H=== -a kJ/mol
4P〔红磷，s〕+5O2(g)====2P2O5(s)；△H=== -b kJ/mol
假设a、b均大于零，那么a和b的关系为 〔 〕
A．a＜b B．ａ＝ｂ
Ｃ．ａ＞ｂ　 D．无法确定
[解析] 物质能量越低越稳定，红磷比白磷稳定 ，故红磷的能量比白磷低。根据
△H===生成物能量总和—反响物能量总和，对于放热反响〔△H＜0〕，当生成物状态相同时，反响物能量越低，放出热量越少。答案选C。
例2 化学反响可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成〔或拆开〕1 mol化学键时释放〔或吸收〕的能量。以下物质的键能分别为：
H—H：436 kJ/mol，Cl—Cl：243 kJ/mol，H—Cl：431 kJ/mol
试计算H2(g)+Cl2(g)==2HCl(g) 的反响热。
[解析] 根据“△H==反响物键能总和—生成物键能总和〞，故该反响的反响热为：
△ H== 436 kJ/mol+243 kJ/mol—2×431 kJ/mol== -183 kJ/mol。
三、课堂练习
1、25℃、101 kPa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＝-393.51 kJ·mol-1
C (金刚石) +O2 (g) ＝ CO2(g) ； △H＝-395.41 kJ·mol-1
据此判断，以下说法正确的选项是 〔 〕
A．由石墨制备金刚石是吸热反响；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响；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响；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响；等质量时，石墨的能量比金刚石的高
2、⑴ H2(g)＋1/2 O2(g)====H2O(g) ； △H1＝a kJ·mol-1
⑵ 2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(g) ； △H2＝b kJ·mol-1
⑶ H2(g)＋1/2 O2(g)====H2O(l) ； △H1＝c kJ·mol-1
⑷ 2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(l) ； △H2＝d kJ·mol-1
以下关系式中正确的选项是〔 〕
A． a＜b＜0 B．b＞d＞0 C．2a=b＜0 D．2c=d＞0
3、葡萄糖的燃烧热是2804 kJ·mol-1,当它氧化生成1 g水时放出的热量是( )
A．26.0kJ B．51.9kJ C．155.8kJ D．467.3kJ
4、在1×105 Pa，298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ热量,
以下热化学方程式正确的选项是 ( )
A. H2O(g) == H2(g)＋1/2 O2(g)； △H1＝+242 kJ·mol-1
B. 2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(l)； △H2＝- 484 kJ·mol-1
C. H2(g)＋1/2 O2(g)====H2O(g) ； △H1＝+242 kJ·mol-1
D. 2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(g)； △H2＝+484 kJ·mol-1
5、NaOH稀溶液与稀H2SO4反响生成18 g水放出57.3 kJ的热量,Ba(OH)2稀溶液与稀H2SO4反响时同样生成18 g水,放出的热量57.3 kJ(填“＞〞 、“＜〞、“＝ 〞)。
6、1 molCO气体完全燃烧生成CO2 气体放出283 kJ热量；1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量； 1 molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出
890 kJ热量。
（1） 写出氢气燃烧的热化学方程式。
（2） 假设 1 molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸气，放出热量为890 kJ〔 填“＞〞、 “＜〞、“＝ 〞〕。
（3） 假设将a molCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成 CO2气体和液态水时，那么放出热量〔Q〕的取值范围是。
（4） 假设将a molCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧，生成 CO2气体和液态水，且CO2和水的物质的量相等时，那么放出热量〔Q〕的的取值范围是：
。
四、课后练习
1、在25℃、 101kPa下，1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出
48.40kJ热量。表示上述反响的热化学方程式正确的选项是 ( )
A. C8H18(l)+ 25/2O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g) ； △H＝-48.40 kJ·mol-1
B. C8H18(l)+25/2O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ； △H＝-5518 kJ·mol-1
C. C8H18(l)+25/2O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l)； △H＝+5518 kJ·mol-1
D. C8H18(l)+25/2O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ； △H＝-48.40 kJ·mol-1
2、沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。 0.5mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时,
放出445kJ热量,那么以下热化学方程式中正确的选项是 ( )
A、2 CH4(g)+4 O2(g)===2 CO2(g)+4 H2O(l) ； △H＝+890kJ·mol-1
B、CH4(g)+2 O2(g)===CO2(g)+2 H2O(l) ； △H＝+890kJ·mol-1
C、CH4(g)+2 O2(g)===CO2(g)+2 H2O(l) ； △H＝-890kJ·mol-1
D、1/2 CH4(g)+ O2(g)===1/2CO2(g)+ H2O(l) ； △H＝-890kJ·mol-1
3、以下选项中说明乙醇作为燃料的优点是 ( )
①燃烧时发生氧化反响 ②充分燃烧的产物不污染环境
③乙醇是一种再生能源 ④燃烧时放出大量热量
A. ①②③ B. ①②④ C. ①③④ D②③④
4、航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反响，其方程式可表示为：
2 NH4ClO4==N2+4 H2O+Cl2+2 O2 ；△H＝-Q
以下对此反响的表达中错误的选项是 ( )
A. 上述反响属于分解反响
B. 上述反响瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
C 反响从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能
D. 在反响中高氯酸铵只起氧化作用
5、： H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)； △H＝-57.3 kJ·mol-1。现将一定量的稀盐酸、浓硫酸、稀醋酸分别和1L 1mol·L-1的NaOH溶液恰好完全反响，其反响热分别为△H1、△H2、△H3，,那么△H1、△H2和△H3的大小关系为 ( )
A. △H1==△H2＞△H3 B. △H3＞△H2＞△H1
C. △H3＞△H1＞△H2 D. △H2＞△H1＞△H3
6、有关能源的以下说法不正确的选项是 (　　　　　)
A．煤、石油、天然气均为化石能源 B. 化石能源是非再生能源
C. 氢能是可再生能源 D . 氢能、核能均是无污染的高效能源
7、北京发射卫星用肼(N2H4)为燃料和NO2作氧化剂,两者反响生成N2和H2O(g),N2(g)+2 O2(g)===2 NO2(g)； △H＝67.2kJ/mol ①
N2H4(g)+ O2(g)=== N2(g)+2 H2O(g)； △H＝-534kJ/mol ②
那么,燃烧1mol肼(N2H4)放出的热量为 ( )
A. 601.7 kJ B. 567.6 kJ C. 504.15 kJ D. 66.3 kJ
8、反响X+Y==M+N为放热反响,对该反响的以下说法中正确的(　　)
　A．X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
D. 因该反响为放热反响,故不必加热就可发生
9、乙炔和乙烯的热化学方程式是
2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l)；△H＝-2600 kJ·mol-1
C2H4(g)+3O2(g)==2CO2(g)+2H2O(g)；　△H＝-1411 kJ·mol-1
又氧炔焰的温度比乙烯火焰的温度高。据此,以下表达错误的选项是 ( )
A．每摩尔烃完全燃烧时,放热多的火焰温度也高
B．烃完全燃烧时,火焰温度上下不仅仅决定于燃烧的反响热大小
C．相同条件下,等体积乙炔和乙烯完全燃烧时,乙炔放的热稍小,耗氧少,生成物的物质的量也少
D．每摩尔乙烯完全燃烧,生成气态产物时,放热小于1411 kJ
10、25℃、101kPa时,1g甲醇完全燃烧生成CO2和液态H2O,同时放出22.68kJ的热量。以下表示该反响的热化学方程式中正确的选项是 ( )
A. CH4O(l)+3/2O2(g)== CO2(ｇ)+2H2O(l)； △H＝-725.8 kJ·mol-1
B. 2CH4O(l)+3O2(g)== 2CO2(g)+4H2O(l)； △H＝+1451.6 kJ·mol-1
C. 2CH4O(l)+3O2(g)== 2CO2(g)+4H2O(l)； △H＝-22.68 kJ·mol-1
D. CH4O(l)+3/2O2(g)== CO2(g)+2H2O(g)； △H＝-725.8 kJ·mol-1
11、由氢气和氧气反响生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ·mol-1,写出该反响的热化学方程式：.
假设1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ,
那么反响H2(g)＋1/2 O2(l)====H2O(l) 的△H＝kJ·mol-1,
氢气的燃烧热为kJ·mol-1。
12、常温时石墨的化学性质比金刚石稳定。在以下反响中：
C(石墨,s) +O2(g)===CO2(g)；△H= -a kJ/mol
C(金刚石,s) +O2(g)===CO2(g)；△H= -b kJ/mol
那么反响：C(石墨,s)=== C(金刚石,s)；△H=kJ/mol.
由此可知，两者中共价键更牢固。
13、有以下两个反响，当温度降低时，反响a平衡右移，反响b平衡左移。
a. C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)
b. 2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)
根据上述变化，判断以下几个热化学方程式：
C(s)+2H2(g)CH4(g)；△H== -Q1 kJ /mol
2C(s)+H2(g)C2H2(g)；△H== -Q2 kJ /mol
2C(s)+2H2(g)C2H4(g)；△H== -Q3 kJ /mol
其中2Q1、Q2、Q3从大到小的顺序是 。
14、家用液化气的主要成分之一是丁烷，当10g丁烷完全燃烧并生成CO2和液态水时，放出的热量为500kJ,试写出丁烷燃烧的热化学方程式：
。
丁烷的燃烧热为kJ /mol。
1mol液态水汽化时需要吸收44kJ的热量，那么
C4H10(g)+13/2O2(g)=== 4CO2(g)+5H2O(g)；△H== kJ /mol。
15、美国 科学美国人 杂志在1971年7月刊登的“地球的能量资源〞一文中提供了如下数据：
到达地球外表的太阳辐射能的几条主要去路:
直接反射
52,000×109kJ·s-1
以热能方式离开地球
81,000×109kJ·s-1
水循环
40,000×109kJ·s-1
大气流动
370×109kJ·s-1
光合作用
40×109kJ·s-1
请选用以上数据计算：
⑴ 地球对太阳能的利用率约为。
⑵ 通过光合作用,每年有kJ的太阳能转化为化学能(每年按365天计算)。
⑶ 每年由绿色植物通过光合作用(6 CO2+6 H2OC6H12O6+6 O2)
为我们生存的环境除去二氧化碳的质量为A。试根据能量关系列出A的计算式。列式中缺少的数据用符号表示。A==(kg)。所缺数据的化学含义为。
五、单元检测
1、氢气不仅是一种高效而没有污染的能源,而且是一种可再生能源,因此,开发研究、利用氢能倍受关注,以下关于以海水为原料制取氢气的研究方向不正确的选项是 ( )
A. 构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢成为二次能源
B. 设法使太阳光聚焦,产生高温,将水分解产生氢气
C. 寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放能量
D. 寻找特殊物质,开发廉价能源,以分解水制取氢气
2、含11.2gKOH的稀溶液与1L0.12mol/L的H2SO4溶液反响放出11.46kJ的热量。该反响的热化学方程式是 ( )
A. KOH(aq)+1/2H2SO4(aq)==1/2K2SO4(aq)+H2O(l); △H＝-11.46 kJ/mol
B.2KOH(aq)+ H2SO4(aq)==K2SO4(aq)+2H2O(g); △H＝-114.6 kJ/mol
C.2KOH(aq)+ H2SO4(aq)==K2SO4(aq)+2H2O(l); △H＝+114.6 kJ/mol
D.KOH(aq)+1/2H2SO4(aq)==1/2K2SO4(aq)+H2O(l);△H＝-57.3 kJ/mol
3、两个热化学方程式：
2H2(g)+O2(g)==2H2O(l);△H= -571.6 kJ/mol
C3H8(g) +5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l); △H= -2220kJ/mol
实验测得H2和C3H8混合气体共5mol，完全燃烧时放热3847kJ,那么混合气体中H2与C3H8的体积比为 〔 〕
A.1:3 B.3:1 C.1:4 D.1:1
4、在同温同压下,以下各组化学反响的反响热△H,前者大于后者的是( )
A. 2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(l) ; 2 H2(g)+ O2(g)===2 H2O(g)
B. H2(g)+Cl2(g)==2 H Cl(g);1/2 H2(g)+1/2Cl2(g)== H Cl(g)
C. NaOH(aq)+ H Cl(aq)==NaCl(aq)+ H2O(l) ;
NaOH(aq)+ 1/2 H2SO4(aq)== 1/2Na2SO4 (aq)+ H2O(l)
D. C(s)+ 1/2 O2(g)== CO(g); C(s)+ O2(g)== CO2 (g);
5、一定条件下,充分燃烧一定量的丁烷放出热量为Q kJ(Q＞0),经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗5mol·L-1的KOH溶液100ml,恰好生成正盐,那么此条件下反响: C4H10(g)+13/2O2(g)== 4 CO2 (g)+ 5 H2O(g)的△H为
A. +8Q kJ B. +16Q kJ C. -8Q kJ D. -16Q kJ
6、实验室检测4mol SO2参加如下反响: 2 SO2(g)+O2(g)==2 SO3(g); △H＝-196.6kJ/mol。当检测出放出314.3kJ热量时, SO2的转化率最接近于 ( )
A.40% B.50% C.80% D.90%
7、298K时,2SO2 (g)+ O2(g)2 SO3(g) ； △H＝ - 197kJ/mol, 在相同温度和压强下,向某密闭容器中通人2mol SO2和1mol O2, 到达平衡时放出热量Q1 ，向另一容积相同的密闭容器中通人1mol SO2和0.5mol O2,到达平衡时放出热量Q2，以下关系式正确的选项是(　　　　)
　　A．Q2　＝Q1/2　　　　　B．Q2　＞Q1/2
　　C. Q1　＝Q2＝197 kJ　　　D．Q2　＜Q1/2＜197kJ/2
8、以下有关H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l); △H＝ -57.3 kJ·mol-1的离子反响说法正确的选项是 〔 〕
A.代表所有的酸碱中和反响
B.反响物一定是强酸和强碱
C.强酸和强碱的中和反响都可以这样表示
D.代表稀的强酸和稀的强碱中和生成1mol水的反响
9、以下热化学方程式中，△H能正确表示物质的燃烧热的是 〔 〕
A. CO(g) +1/2O2(g) ==CO2(g);△H＝-283.0 kJ/mol
B. C(s) +1/2O2(g) ==CO(g); △H＝-110.5 kJ/mol
C. H2(g) +1/2O2(g)==H2O(g); △H＝-241.8 kJ/mol
D. 2C8H18(l) +25O2(g)==16CO2(g)+18H2O(l); △H＝-11036 kJ/mol
10、以下热化学方程式书写正确的选项是 〔 〕
A.2SO2 +O22SO3;△H＝-196.6 kJ/mol
B.H2(g) +1/2O2(g) ==H2O(l); △H＝-285.8 kJ/mol
C.2H2(g) +O2(g)==2H2O(l); △H＝-571.6 kJ
D.C(s) +O2(g) ==CO2(g); △H＝+393.5 kJ/mol
11、葡萄糖氧化生成CO2(g)和液态水的燃烧热为2800kJ/mol.
（1） 请写出葡萄糖燃烧的热化学方程式
（2） 计算100g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。
12、火箭的主要燃料是“偏二甲肼〞，该化合物由C、H、O三种元素组成，w(C)=40%,w(H)=13.33%,其相对分子质量为60。通过结构分析可知，该物质分子中有一个氮原子以三个单键与其它原子相连，且不与H原子直接相连。燃料的氧化剂是N2O4，燃烧产物只有CO2、H2O、N2，5.00g“偏二甲肼〞完全燃烧时可放出212.5 kJ热量。
试推算“偏二甲肼〞的分子式 ，并写出它的结构简式
。
(2)写出燃料燃烧的热化学方程式：
。
13、硝化甘油〔C3H5N3O9〕分解时产物为 N2、CO2、O2和液态水，它的分解反响的化学方程式为：
20℃时，22.7 g硝化甘油分解放出的热量为154 kJ，那么每生成1mol气体伴随放出的热量为kJ。
14、热力学是专门研究能量相互转变过程中所遵循的法那么的一门科学。在热力学研究中，为了明确研究的对象，人为地将所注意的一局部物质或空间与其余的物质或空间分开。被划分出来作为研究对象的这一局部称之为体系；而体系以外的其他局部那么称之为环境。热化学方程式中的H实际上是热力学中的一个物理量，叫做焓，在化学上表示一个封闭体系中化学反响的能量和对环境所作的功的和。一个体系的焓〔H〕的绝对值到目前为止还没有方法测得，但当体系发生变化时，我们可以测得体系的焓的变化，即焓变，用“ΔH〞表示，ΔH＝H〔终态〕－H〔始态〕。
〔1〕化学反响中的ΔH是以的形式表达的。
对于化学反响A+B=C+D，假设H〔A〕＋H(B)＞H〔C〕+H(D)，那么该反响的ΔH为 0〔填“大于〞、“小于〞〕，该反响是〔填“放热〞、“吸热〞〕反响；
（2） 进一步研究说明，化学反响的焓变与反响物和生成物的键能有关。所谓键能就是：在101.3 kPa、298 K时，断开1 mol气态AB为气态A、气态B时过程的焓变，用ΔH298〔AB〕表示；断开化学键时ΔH＞0［如H2(g)=2H(g)； ΔH= 436 kJ·mol-1］,形成化学键时ΔH＜0[如2H(g)=H2(g)；ΔH= - 436 kJ·mol-1]。
： H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g); ΔH= -185 kJ·mol-1
ΔH298〔H2〕= 436 kJ·mol-1 ,ΔH298〔Cl2〕= 247 kJ·mol-1
那么 ΔH298〔HCl〕=。
〔3〕Hess G.H在总结大量实验事实之后认为，只要化学反响的始态和终态确定，那么化学反响的ΔH便是定值，与反响的途径无关。这就是有名的“Hess定律〞。
：Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g); ΔH= -25 kJ·mol-1
3 Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g); ΔH= - 47 kJ·mol-1
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g); ΔH= 19 kJ·mol-1
请写出CO复原FeO的热化学方程式：
。
参考答案：
三、1.A 2.C 3.A 4.A 5.> 6. (1)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);ΔH= -286 kJ·mol-1
(2)< (3) 283a kJ<Q<890a kJ (4)284.5a kJ<Q<586.5a kJ
四、1.B 2.C 3.D 4.D 5.C 6.D 7.B 8.C 9.A 10.A
11. H2(g)+1/2O2=H2O(g);ΔH= -241.8 kJ·mol-1
-285.8; 285.8
12. +(b-a); 石墨 13. 2Q1>Q3>Q2
14. C4H10(g)+13/2O2(g)=4CO2(g)+5H2O(g);ΔH= -2900 kJ·mol-1
2900; -2680
15.(1)23.3% (2)1.26×1018 (3)3.33×1017/Q kg
Q为每生成1 mol葡萄糖〔或每消耗6 molCO2〕所需要吸收的能量
五、1.AC 2.D 3.B 4.D 5.D 6.C 7.D 8.D 9.A 10.B
11.(1)C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l);ΔH= -2800 kJ·mol-1
(2) 2800 kJ·mol-1×100g/180g·mol-1=1556 kJ
12.(1)C2H8N2; (CH3)2NNH2
(2)C2H8N2(l)+2N2O4(g)===2CO2(g)+4H2O(l)+3N2(g);ΔH= -2550 kJ·mol-1
13. 4C3H5N3O9===6N2+12CO2+O2+10H2O; 324.2 kJ
14.(1) 热能； 小于； 放热
(2) 434 kJ·mol-1
(3) FeO(s)+CO(g)==Fe(s)+CO2(g);ΔH= -11 kJ·mol-1