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第十二單元 化學反應中的熱量 [學考標準] 1．化學反應中能量轉化的主要形成(a)。2.吸熱反應和放熱反應(a)。3.從化學反應中的反應物的總能量與生成物的總能量變化理解反應中的熱效應(b)。4.化學鍵的斷裂和形成與反應中能量變化的關系(b)。5.熱化學方程式的書寫(a)。6.利用熱化學方程式進行簡單計算(b)。7.合理利用化石燃料，提高燃料燃燒效率的方法(a)。 一、化學反應中的熱效應 1．化學反應過程中能量轉化形式 化學反應中不僅是物質的轉變，同時還伴隨著能量變化?；瘜W反應中比較常見的是化學能與熱能、電能、光能的互相轉化。 2．吸熱反應、放熱反應 化學上把有熱量放出的化學反應稱為放熱反應，把吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應。 3．化學反應中能量變化的原因 (1)化學反應的能量變化與物質內部能量的關系 ①圖Ⅰ中反應物內部的總能量大于生成物內部的總能量，反應釋放能量。 ②圖Ⅱ中反應物內部的總能量小于生成物內部的總能量，反應吸收能量。 (2)化學反應中的能量變化與鍵能的關系 ①鍵能：斷裂或形成1 mol化學鍵所吸收或放出的能量。單位：kJ/mol。 ②關系： a．若E1＞E2，反應吸收能量； b．若E1＜E2，反應放出能量。 二、熱化學方程式 1．熱化學方程式的概念及意義 (1)概念：表示參加反應物質的量和反應熱的關系的化學方程式。 (2)意義：不僅表明了化學反應中的物質變化，也表明了化學反應中的能量變化，還說明了物質的“量”與“能量”之間的數(shù)量關系。 2．熱化學方程式的書寫 (1)遵循一般化學方程式的書寫規(guī)則(一般不寫反應條件)。 (2)在右端注明熱量的變化：吸熱反應，ΔH＞0；放熱反應，ΔH＜0。 (3)要注明反應物和生成物的聚集狀態(tài)。 (4)化學計量數(shù)只表示物質的量，因此可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。 (5)化學計量數(shù)改變，ΔH要相應改變；逆反應的ΔH數(shù)值與正反應的相等、符號相反。 3．反應熱的計算 (1)依據(jù)熱化學方程式：反應熱與各物質的物質的量成正比。 (2)依據(jù)反應物和生成物的鍵能之差ΔH＝Q(斷裂)－Q(形成)。 三、化石燃料和燃燒效率 1．化石燃料：當今社會的主要能源是煤、石油、天然氣等都屬于化石燃料，化石燃料是不可再生的能源。 2．合理利用燃料 (1)研究化石燃料完全燃燒的條件和減少燃料燃燒產生的熱量損耗的技術。 (2)怎樣防止燃料燃燒造成的環(huán)境污染。 (3)通過化學方法把石油、煤等化石燃料轉化為潔凈的燃料，例如煤的氣化、液化。 (4)開發(fā)氫能、核能、太陽能等潔凈、高效的新能源。 1．21世紀人類正由“化石能源時代”逐步向“多能源時代”過渡，下列不屬于新能源的是(　　) A．太陽能 B．核能 C．氫能 D．電力 解析　電力不屬于新能源。 答案　D 2．(寧波模擬)下列過程中一定釋放出能量的是(　　) A．原子結合成分子 B．分解反應 C．分子拆成原子 D．化合反應 解析　原子結合成分子，有新化學鍵形成，則會釋放出能量。分解反應、分子拆分成原子需要吸收能量，有的化合反應也需要吸收能量如C＋CO2===2CO。故只有A項符合題意。 答案　A 3．從宏觀來看化學變化的本質是有新物質生成。從微觀角度來看，下列變化不能說明發(fā)生了化學變化的是(　　) A．變化時有電子的得失或共用電子對的形成 B．變化過程中有化學鍵的斷裂和形成 C．變化時釋放出能量 D．變化前后原子的種類和數(shù)目沒有改變，分子種類增加了 解析　某些物理變化也能釋放能量，如濃H2SO4、NaOH等溶于水放出熱量，白熾燈工作時發(fā)光發(fā)熱等。 答案　C 4．下列反應屬于放熱反應的是(　　) A．氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應 B．能量變化如圖所示的反應 C．化學鍵斷裂吸收的熱量比化學鍵形成放出的熱量多的反應 D．燃燒反應和酸堿中和反應 解析　氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應屬于吸熱反應；生成物的總能量比反應物的總能量大的反應為吸熱反應；化學鍵斷裂吸收的熱量比化學鍵形成放出的熱量多的反應為吸熱反應。 答案　D 5．下列關于吸熱反應的說法中，正確的是(　　) A．凡需要加熱的反應一定是吸熱反應 B．只有分解反應才是吸熱反應 C．使用催化劑的反應是吸熱反應 D．CO2與CaO的化合是放熱反應，而CaCO3的分解是吸熱反應 解析　A中吸熱反應不一定需要加熱，如：Ba(OH)28H2O與NH4Cl晶體的反應不需加熱，需加熱的反應不一定是吸熱反應，如：C＋O2CO2；B中大多數(shù)的分解反應是吸熱反應，但有些化合反應也是吸熱反應，如：C＋CO22CO；C中吸熱反應是由于反應物的總能量低于生成物的總能量，與加熱、催化劑、反應類型沒有直接關系。 答案　D 6．下列說法不正確的是(　　) A．放熱反應不需要加熱就能反應，吸熱反應不加熱就不能進行 B．化學反應中的能量變化大多數(shù)表現(xiàn)為熱量的變化 C．反應物的總能量高于生成物的總能量時，發(fā)生放熱反應 D．反應物的總能量低于生成物的總能量時，發(fā)生吸熱反應 解析　放熱反應有的需要加熱才能進行，如碳的燃燒反應；吸熱反應有的不需要加熱就能進行，如Ba(OH)28H2O與NH4Cl(固體)的反應。 答案　A 7．下列說法正確的是(　　) A．化學反應中的能量變化都表現(xiàn)為熱量的變化 B．需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應 C．放熱反應在常溫下一定很容易發(fā)生 D．反應是吸熱還是放熱必須看反應物和生成物所具有的總能量的大小 解析　化學反應的能量可以以熱能、電能或光能等形式釋放出來，故A項錯誤；反應開始破壞舊化學鍵需要吸收能量，故需要加熱才能發(fā)生的反應也可能是放熱反應，故B、C項錯誤。 答案　D 8．酒精燃燒的過程中，發(fā)生了能量的轉化。下列判斷中正確的是(　　) A．電能部分轉化為化學能 B．化學能部分轉化為熱能 C．熱能部分轉化為化學能 D．光能部分轉化為化學能 解析　酒精燃燒的過程中是將酒精內部的化學能部分轉化為熱能與光能。 答案　B 9．(紹興期末)下列化學反應中，屬于放熱反應的是(　　) A．濃硫酸溶于水 B．Ba(OH)28H2O＋NH4Cl(固體) C．KClO3受熱分解 D．CaO＋H2O 解析　濃硫酸溶于水是物理變化，Ba(OH)28H2O＋NH4Cl(固體)、KClO3受熱分解均是吸熱反應，氧化鈣和水反應生成氫氧化鈣使溫度升高，是放熱反應。 答案　D 10．關于熱化學方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH－571.6 kJmol－1，下列有關敘述錯誤的是(　　) A．2 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水時放出571.6 kJ的熱 B．1 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水時放出285.8 kJ的熱 C．2 個H2分子完全燃燒生成液態(tài)水時放出571.6 kJ的熱 D．上述熱化學方程式可以表示為：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJmol－1 解析　熱化學方程式中物質的化學計量數(shù)表示的該物質的物質的量，不是分子數(shù)，C項錯誤。 答案　C 11．關于化學反應中的說法錯誤的是(　　) A．圖中所示的反應為放熱反應 B．化學反應有物質變化也有能量變化 C．需要加熱的化學反應不一定是吸熱反應 D．化學鍵斷裂吸收能量，化學鍵生成放出能量 解析　據(jù)圖可知，反應物的總能量小于生成物的總能量，反應為吸熱反應，故A項錯誤。 答案　A 12．下列熱化學方程式的書寫正確的是(　　) A．2SO2＋O22SO3　ΔH＝－196.6 kJmol－1 B．H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　 ΔH＝＋241.8 kJmol－1 C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　 ΔH＝－571.6 kJmol－1 D．C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝＋393.5 kJmol－1 解析　書寫熱化學方程式必須注意：①要注明反應物與生成物各物質的聚集狀態(tài)，A項錯誤；②H2與O2生成H2O，C與O2生成CO2的反應均為放熱反應， B、D項錯誤。 答案　C 13．下列措施不可以提高燃料燃燒效率的是(　　) A．提高燃料的著火點 B．將固體燃料粉碎 C．將煤進行氣化處理 D．通入適當過量的空氣 解析　理論上，提高燃料燃燒效率的常用方法是增大燃料與空氣的接觸面積，并通入適當過量的空氣。對于A，由于燃料的著火點是其固有的性質，不可改變，故這兩項不可行；B、C所采取的措施均是為了增大燃料與空氣的接觸面積。 答案　A 14．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－270 kJmol－1，下列說法正確的是(　　) A．氟化氫氣體分解生成氫氣和氟氣的反應是放熱反應 B．1 mol H2與1 mol F2反應生成2 mol液態(tài)HF吸收的熱量大于270 kJ C．在相同條件下，1 mol H2與1 mol F2的能量總和大于2 mol HF氣體的能量 D．該反應中的能量變化可用上圖來表示 解析　由題意知H2(g)＋F2(g)===2HF(g)是放熱反應，故A、B、D三項錯誤，C項正確。 答案　C 15．下列各反應的能量變化分別用如下形式的示意圖表示，其中正確的是(　　) 解析　化石燃料的燃燒為放熱反應，植物的光合作用為吸熱反應，氫氣與氯氣的反應為放熱反應，和圖示不符。 答案　C 16．化學鍵的鍵能是形成(或斷開)1 mol化學鍵時釋放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子結構如圖所示，現(xiàn)提供以下化學鍵的鍵能(kJmol－1)： P—P：198 P—O：360 O===O：498 若生成1 mol P4O6，則反應P4(白磷)＋3O2===P4O6中的能量變化為(　　) A．吸收1 638 kJ能量 B．放出1 638 kJ能量 C．吸收126 kJ能量 D．放出126 kJ能量 解析　斷鍵吸收的能量為6198 kJ和3498 kJ，共為2 682 kJ；成鍵放出的能量為12360 kJ＝4 320 kJ；故放出能量大于吸收能量，放出的能量為4 320 kJ－2 682 kJ＝1 638 kJ。 答案　B 17．(臺州月考)某同學進行如下實驗，探究化學反應中的能量變化。 通過實驗測出，反應前后①燒杯中的溫度升高，②燒杯中的溫度降低。 (1)由此判斷NaOH溶液跟鹽酸的反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應，Ba(OH)28H2O跟NH4Cl的反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。 (2)試從反應物與生成物所含能量分析②反應的結論 _______________________________________________________________。 解析?、偎釅A中和反應為放熱反應，②為吸熱反應，反應物的總能量低于生成物的總能量為吸熱反應。 答案　(1)放熱　吸熱　(2)反應物的總能量低于生成物的總能量 18．在25 ℃、101 kPa的條件下，斷裂1 mol H—H鍵吸收436 kJ能量，斷裂1 mol Cl—Cl鍵吸收243 kJ能量，形成1 mol H—Cl鍵放出431 kJ能量。H2＋Cl2===2HCl的化學反應可用下圖表示： 請回答下列有關問題： (1)反應物斷鍵吸收的總能量為________。 (2)生成物成鍵放出的總能量為________。 (3)判斷H2＋Cl2===2HCl是________(填“吸收”或“放出”)能量。 (4)反應物的總能量________(填“＞”、“＝”或“＜”)生成物的總能量。 (5)寫出該反應的熱化學方程式為_______________________________________。 解析　(1)反應物斷鍵吸收的總能量應該是斷裂1 mol H—H鍵與1 mol Cl—Cl鍵吸收的能量之和，即436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。 (2)生成物成鍵放出的總能量為2431 kJ＝862 kJ。 (3)、(4)由于吸收的總能量小于放出的總能量，所以反應放熱，即反應物的總能量大于生成物的總能量。(5)根據(jù)ΔH＝反應物的總鍵能－生成物的總鍵能＝679 kJmol－1－862 kJmol－1＝－183 kJmol－1，則熱化學方程式為H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJmol－1。 答案　(1)679 kJ　(2)862 kJ　(3)放出　(4)＞　(5)H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH＝－183 kJmol－1 19．已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，反應過程中能量變化如下圖所示，請回答下列問題： (1)a、b、c分別代表什么意義？ a：______________________________________________________________； b：______________________________________________________________； c：______________________________________________________________。 (2)該反應是________反應(填“放熱”或“吸熱”)，ΔH________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。 (3)若c＝241.8 kJmol－1，請寫出反應的熱化學方程式 __________________________________________________________________。 解析　反應物中舊化學鍵的斷裂需要吸收能量，使原子的能量升高，原子重新組合得到生成物，即新化學鍵生成放出能量，二者的差值就是反應熱，因為該反應中放出的熱量大于吸收的熱量，故該反應為放熱反應，ΔH＜0。根據(jù)書寫熱化學方程式的規(guī)定，結合c的數(shù)值，該反應的熱化學方程式為H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，ΔH＝－241.8 kJmol－1。 答案　(1)代表舊化學鍵斷裂吸收的能量　代表新化學鍵形成放出的能量　代表反應熱 (2)放熱?。? (3)H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJmol－1 20．已知破壞1 mol化學鍵所消耗的能量和形成1 mol該化學鍵所放出的能量相等，這部分能量稱作鍵能。下表中的數(shù)據(jù)是各種化學鍵的鍵能(kJmol－1)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題。 物質 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 能量(kJmol－1) 243 193 151 432 366 298 436 (1)下列氫化物中最穩(wěn)定的是________。 ①HCl?、贖Br?、跦I (2)Br2＋H2===2HBr的反應是________(填“吸熱”或“放熱”)反應，其數(shù)值是__________________________________________________________________。 (3)相同條件下，X2(X代表Cl、Br、I)分別與氫氣發(fā)生反應X2＋H2===2HX，當消耗等物質的量的氫氣時，能量變化最大的反應是_________________________________________________________________。 解析　(1)分子內化學鍵的鍵能越大，越難被破壞，分子越穩(wěn)定；(2)該反應中破壞反應物中的化學鍵需吸收能量193 kJ＋436 kJ＝629 kJ，形成反應產物中的化學鍵需放出能量366 kJ2＝732 kJ，因而該反應放熱732 kJ－629 kJ＝103 kJ；(3)在反應Cl2＋H2===2HCl中，放出能量432 kJ2－(436＋243) kJ＝185 kJ；在反應Br2＋H2===2HBr中，放出能量366 kJ2－(436＋193)kJ＝103 kJ；在反應I2＋H2===2HI中，放出能量298 kJ2－(436＋151) kJ＝9 kJ。 答案　(1)①　(2)放熱　103 kJ (3)Cl2＋H2===2HCl