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第十二單元 化學(xué)反應(yīng)中的熱量 [學(xué)考標準] 1．化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的主要形成(a)。2.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)(a)。3.從化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量變化理解反應(yīng)中的熱效應(yīng)(b)。4.化學(xué)鍵的斷裂和形成與反應(yīng)中能量變化的關(guān)系(b)。5.熱化學(xué)方程式的書寫(a)。6.利用熱化學(xué)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(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng) 1．化學(xué)反應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化形式 化學(xué)反應(yīng)中不僅是物質(zhì)的轉(zhuǎn)變，同時還伴隨著能量變化?；瘜W(xué)反應(yīng)中比較常見的是化學(xué)能與熱能、電能、光能的互相轉(zhuǎn)化。 2．吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng) 化學(xué)上把有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)，把吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)。 3．化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因 (1)化學(xué)反應(yīng)的能量變化與物質(zhì)內(nèi)部能量的關(guān)系 ①圖Ⅰ中反應(yīng)物內(nèi)部的總能量大于生成物內(nèi)部的總能量，反應(yīng)釋放能量。 ②圖Ⅱ中反應(yīng)物內(nèi)部的總能量小于生成物內(nèi)部的總能量，反應(yīng)吸收能量。 (2)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與鍵能的關(guān)系 ①鍵能：斷裂或形成1 mol化學(xué)鍵所吸收或放出的能量。單位：kJ/mol。 ②關(guān)系： a．若E1＞E2，反應(yīng)吸收能量； b．若E1＜E2，反應(yīng)放出能量。 二、熱化學(xué)方程式 1．熱化學(xué)方程式的概念及意義 (1)概念：表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(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，還說明了物質(zhì)的“量”與“能量”之間的數(shù)量關(guān)系。 2．熱化學(xué)方程式的書寫 (1)遵循一般化學(xué)方程式的書寫規(guī)則(一般不寫反應(yīng)條件)。 (2)在右端注明熱量的變化：吸熱反應(yīng)，ΔH＞0；放熱反應(yīng)，ΔH＜0。 (3)要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)。 (4)化學(xué)計量數(shù)只表示物質(zhì)的量，因此可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。 (5)化學(xué)計量數(shù)改變，ΔH要相應(yīng)改變；逆反應(yīng)的ΔH數(shù)值與正反應(yīng)的相等、符號相反。 3．反應(yīng)熱的計算 (1)依據(jù)熱化學(xué)方程式：反應(yīng)熱與各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。 (2)依據(jù)反應(yīng)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(dāng)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(chǎn)生的熱量損耗的技術(shù)。 (2)怎樣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(jié)合成分子 B．分解反應(yīng) C．分子拆成原子 D．化合反應(yīng) 解析　原子結(jié)合成分子，有新化學(xué)鍵形成，則會釋放出能量。分解反應(yīng)、分子拆分成原子需要吸收能量，有的化合反應(yīng)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(xué)變化的本質(zhì)是有新物質(zhì)生成。從微觀角度來看，下列變化不能說明發(fā)生了化學(xué)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(xué)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(yīng)屬于放熱反應(yīng)的是(　　) A．氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應(yīng) B．能量變化如圖所示的反應(yīng) C．化學(xué)鍵斷裂吸收的熱量比化學(xué)鍵形成放出的熱量多的反應(yīng) D．燃燒反應(yīng)和酸堿中和反應(yīng) 解析　氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)；生成物的總能量比反應(yīng)物的總能量大的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；化學(xué)鍵斷裂吸收的熱量比化學(xué)鍵形成放出的熱量多的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 答案　D 5．下列關(guān)于吸熱反應(yīng)的說法中，正確的是(　　) A．凡需要加熱的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) B．只有分解反應(yīng)才是吸熱反應(yīng) C．使用催化劑的反應(yīng)是吸熱反應(yīng) D．CO2與CaO的化合是放熱反應(yīng)，而CaCO3的分解是吸熱反應(yīng) 解析　A中吸熱反應(yīng)不一定需要加熱，如：Ba(OH)28H2O與NH4Cl晶體的反應(yīng)不需加熱，需加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如：C＋O2CO2；B中大多數(shù)的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，但有些化合反應(yīng)也是吸熱反應(yīng)，如：C＋CO22CO；C中吸熱反應(yīng)是由于反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，與加熱、催化劑、反應(yīng)類型沒有直接關(guān)系。 答案　D 6．下列說法不正確的是(　　) A．放熱反應(yīng)不需要加熱就能反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不加熱就不能進行 B．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化大多數(shù)表現(xiàn)為熱量的變化 C．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量時，發(fā)生放熱反應(yīng) D．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量時，發(fā)生吸熱反應(yīng) 解析　放熱反應(yīng)有的需要加熱才能進行，如碳的燃燒反應(yīng)；吸熱反應(yīng)有的不需要加熱就能進行，如Ba(OH)28H2O與NH4Cl(固體)的反應(yīng)。 答案　A 7．下列說法正確的是(　　) A．化學(xué)反應(yīng)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(yīng)一定是吸熱反應(yīng) C．放熱反應(yīng)在常溫下一定很容易發(fā)生 D．反應(yīng)是吸熱還是放熱必須看反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的大小 解析　化學(xué)反應(yīng)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(yīng)開始破壞舊化學(xué)鍵需要吸收能量，故需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)也可能是放熱反應(yīng)，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(zhuǎn)化。下列判斷中正確的是(　　) A．電能部分轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為熱能 C．熱能部分轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D．光能部分轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 解析　酒精燃燒的過程中是將酒精內(nèi)部的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為熱能與光能。 答案　B 9．(紹興期末)下列化學(xué)反應(yīng)中，屬于放熱反應(yīng)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(yīng)，氧化鈣和水反應(yīng)生成氫氧化鈣使溫度升高，是放熱反應(yīng)。 答案　D 10．關(guān)于熱化學(xué)方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH－571.6 kJmol－1，下列有關(guān)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(xué)方程式可以表示為：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJmol－1 解析　熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)表示的該物質(zhì)的物質(zhì)的量，不是分子數(shù)，C項錯誤。 答案　C 11．關(guān)于化學(xué)反應(yīng)中的說法錯誤的是(　　) A．圖中所示的反應(yīng)為放熱反應(yīng) B．化學(xué)反應(yīng)有物質(zhì)變化也有能量變化 C．需要加熱的化學(xué)反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng) D．化學(xué)鍵斷裂吸收能量，化學(xué)鍵生成放出能量 解析　據(jù)圖可知，反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故A項錯誤。 答案　A 12．下列熱化學(xué)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(xué)方程式必須注意：①要注明反應(yīng)物與生成物各物質(zhì)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(yīng)均為放熱反應(yīng)， 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(dāng)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(dāng)過量的空氣。對于A，由于燃料的著火點是其固有的性質(zhì)，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(yīng)是放熱反應(yīng) B．1 mol H2與1 mol F2反應(yīng)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(yīng)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(yīng)，故A、B、D三項錯誤，C項正確。 答案　C 15．下列各反應(yīng)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(yīng)，植物的光合作用為吸熱反應(yīng)，氫氣與氯氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，和圖示不符。 答案　C 16．化學(xué)鍵的鍵能是形成(或斷開)1 mol化學(xué)鍵時釋放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，現(xiàn)提供以下化學(xué)鍵的鍵能(kJmol－1)： P—P：198 P—O：360 O===O：498 若生成1 mol P4O6，則反應(yīng)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(xué)進行如下實驗，探究化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。 通過實驗測出，反應(yīng)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(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，Ba(OH)28H2O跟NH4Cl的反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。 (2)試從反應(yīng)物與生成物所含能量分析②反應(yīng)的結(jié)論 _______________________________________________________________。 解析?、偎釅A中和反應(yīng)為放熱反應(yīng)，②為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量為吸熱反應(yīng)。 答案　(1)放熱　吸熱　(2)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)可用下圖表示： 請回答下列有關(guān)問題： (1)反應(yīng)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(yīng)物的總能量________(填“＞”、“＝”或“＜”)生成物的總能量。 (5)寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______________________________________。 解析　(1)反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量應(yīng)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(yīng)放熱，即反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量。(5)根據(jù)ΔH＝反應(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)是________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)，ΔH________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。 (3)若c＝241.8 kJmol－1，請寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 __________________________________________________________________。 解析　反應(yīng)物中舊化學(xué)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(xué)鍵生成放出能量，二者的差值就是反應(yīng)熱，因為該反應(yīng)中放出的熱量大于吸收的熱量，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0。根據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的規(guī)定，結(jié)合c的數(shù)值，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H2(g)＋O2(g)===H2O(g)，ΔH＝－241.8 kJmol－1。 答案　(1)代表舊化學(xué)鍵斷裂吸收的能量　代表新化學(xué)鍵形成放出的能量　代表反應(yīng)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(xué)鍵所消耗的能量和形成1 mol該化學(xué)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(xué)鍵的鍵能(kJmol－1)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題。 物質(zhì) 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(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)，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(yīng)X2＋H2===2HX，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的氫氣時，能量變化最大的反應(yīng)是_________________________________________________________________。 解析　(1)分子內(nèi)化學(xué)鍵的鍵能越大，越難被破壞，分子越穩(wěn)定；(2)該反應(yīng)中破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵需吸收能量193 kJ＋436 kJ＝629 kJ，形成反應(yīng)產(chǎn)物中的化學(xué)鍵需放出能量366 kJ2＝732 kJ，因而該反應(yīng)放熱732 kJ－629 kJ＝103 kJ；(3)在反應(yīng)Cl2＋H2===2HCl中，放出能量432 kJ2－(436＋243) kJ＝185 kJ；在反應(yīng)Br2＋H2===2HBr中，放出能量366 kJ2－(436＋193)kJ＝103 kJ；在反應(yīng)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