反應(yīng)與能量變化考點(diǎn)總結(jié)

劉地貴生

化學(xué)能與熱能是化學(xué)高考的一個(gè)重點(diǎn)，亦是難點(diǎn)。

本文就高中化學(xué)能以及熱能一些常見考查點(diǎn)做一個(gè)小結(jié)與歸納，希望能給廣大師生帶來幫助。

一、有關(guān)熱化學(xué)方程式書寫與正誤判斷

考點(diǎn)常出現(xiàn)的問題有：忽略ΔH的正負(fù)號的書寫，書寫太隨意；忽視ΔH的數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)一一對應(yīng)關(guān)系，每當(dāng)化學(xué)計(jì)量數(shù)發(fā)生改變時(shí)，ΔH的數(shù)值沒有跟著改變；忽視物質(zhì)的狀態(tài)不同時(shí)，ΔH的數(shù)值也對應(yīng)改變。

例1 以下熱化學(xué)方程式中，正確無誤的是（ ）。

A.500℃、30 MPa下，將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3（g），放熱19.3 kJ，其熱化學(xué)方程式為

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

ΔH=-38.6 kJ·mol-1

B.甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式書寫是

CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（g）

ΔH=-890.3 kJ·mol-1

C.在101 kPa時(shí)，2 g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8 kJ熱量，氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為

2H2（g）+O2（g）2H2O（l）

ΔH=-571.6 kJ·mol-1

D.HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱為-57.3 kJ·mol-1，則H2SO4和Ca（OH）2反應(yīng)的中和熱ΔH=2×（-57.3 kJ·mol-1）

解析 燃燒熱是指：在101kPa時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒之后，生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，其單位一般用kJ/mol來表示。A項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)是可逆反應(yīng)，如果充分反應(yīng)之后生成NH3（g），放熱19.3 kJ，則生成的氨物質(zhì)的量一定是小于1mol，所以熱化學(xué)方程式的ΔH數(shù)值要小于

-38.6 kJ·mol-1；B項(xiàng)熱化學(xué)方程式中生成的水是氣態(tài)，氣態(tài)的水不是穩(wěn)定的氧化物，所以錯(cuò)誤；中和熱是弱酸與弱堿生成1mol的水所放出的熱量，與化學(xué)計(jì)量數(shù)沒有必然的關(guān)系，所以ΔH數(shù)值-57.3 kJ·mol-1，因此D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案為：C。

二、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化與反應(yīng)條件

分析某個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸收或者放出能量取決于E（生成物）-E（反應(yīng)物）。當(dāng)E（生成物）-E（反應(yīng)物）>0時(shí)，則此化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；當(dāng)

E（生成物）-E（反應(yīng)物）<0時(shí)，則此化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

例2 以下有關(guān)化學(xué)反應(yīng)熱的說法有錯(cuò)誤的是（ ）。

①放熱反應(yīng)發(fā)生時(shí)不必加熱

②化學(xué)反應(yīng)過程中一定有能量變化

③吸熱反應(yīng)需要加熱后才能發(fā)生，放熱反應(yīng)不加熱就會發(fā)生

④化學(xué)反應(yīng)吸收或放出熱量的多少與參加反應(yīng)的物質(zhì)的多少有關(guān)

A.③④ B.①② C.①③ D.①④

解析 本題主要考查對化學(xué)反應(yīng)中能量變化知識基本定義的認(rèn)識。值得注意的是有許多放熱反應(yīng)也是需要加熱才能進(jìn)行，比如很多燃燒反應(yīng)都是需要點(diǎn)燃才能進(jìn)行，不應(yīng)該從是否需要加熱來判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，所以①錯(cuò)誤。不同的物質(zhì)所需反應(yīng)的能量是不一樣的，只要物質(zhì)發(fā)生變化，能量就會跟著相應(yīng)地改變，能量變化的量與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量成正相關(guān)系，因此③不對。答案為：C。

三、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中焓變的計(jì)算

分析化學(xué)反應(yīng)中焓變的計(jì)算常常涉及到蓋斯定律及其應(yīng)用。

蓋斯定律就是：化學(xué)反應(yīng)所需的反應(yīng)熱僅僅跟它所經(jīng)歷的始（各反應(yīng)物）與終（各生成物）狀態(tài)有關(guān)，而與具體化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的過程無必然關(guān)系，也就是說如果一個(gè)反應(yīng)可分為多步，那么各個(gè)過程所經(jīng)歷的反應(yīng)熱之和與此化學(xué)反應(yīng)一步完成所需的反應(yīng)熱是一致的。

例3 科學(xué)家蓋斯曾提出：“不管化學(xué)過程是一步完成或分幾步完成，這個(gè)總過程的熱效應(yīng)是相同的。”利用蓋斯定律可測某些特別反應(yīng)的熱效應(yīng)。

（1）P4（s，白磷）+5O2（g）P4O10（s）；ΔH1=-2983.2 kJ/mol

（2）P（s，紅磷）+54O2（g）=14P4O10（s）；

ΔH2=-738.5 kJ/mol

試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式：。在相同的條件下，能量較低的為；白磷的穩(wěn)定性比紅磷（填“更高”或“更低”）。

解析 根據(jù)題意可得：

P4（s，白磷）=4P（s，紅磷）；ΔH=？

可設(shè)計(jì)如下反應(yīng)過程：P4（s，白磷）→P4O10→4P（s，紅磷）；據(jù)蓋斯定律有ΔH=ΔH1+4（-ΔH2）=（-2983.2+4×738.5）kJ/mol=-29.2 kJ/mol，即P4（s，白磷）=4P（s，紅磷）；ΔH=-29.2 kJ/mol。

白磷轉(zhuǎn)化為紅磷是放熱反應(yīng)，穩(wěn)定性比紅磷低（能量越低越穩(wěn)定）。

根據(jù)蓋斯定律求解，需要寫出相應(yīng)的熱化學(xué)方程式，進(jìn)行一些相關(guān)的變化，然后通過熱化學(xué)方程式的一些加減變形來得到所需求解的熱化學(xué)方程式，接著進(jìn)行必要的反應(yīng)物物質(zhì)的量或反應(yīng)吸熱、反應(yīng)放熱相關(guān)的一些計(jì)算。

四、有關(guān)化學(xué)鍵的考查

在相應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)中，舊鍵的斷裂需要吸收一定的能量，新鍵的形成則會放出相應(yīng)的能量。化學(xué)反應(yīng)所需總能量的變化取決于上述新鍵形成與舊鍵斷裂所需能量變化的一個(gè)相對值。

例4 SF6的分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。已知：1 mol S（s）轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收的能量是280 kJ，斷裂1 mol F—F、S—F鍵所吸收的能量分別是160 kJ、330 kJ。那么S（s）+3F2（g）SF6（g）的反應(yīng)熱ΔH是（ ）。

A.1180 kJ/mol C.-450 kJ/mol

B.-1220 kJ/molD.+460 kJ/mol

解析 本題考查化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算，其中涉及化學(xué)鍵的形成與斷裂。化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂與新鍵的生成問題，舊鍵的斷裂是一個(gè)吸收熱量過程，新鍵的生成是一個(gè)放出熱量的過程，兩個(gè)熱量變化的總體效應(yīng)即為反應(yīng)的熱效應(yīng)。

S（s）+3F2（g）SF6（g）

的反應(yīng)過程中舊鍵斷裂吸收的熱量是280 kJ+160 kJ×3=760 kJ，新鍵生成放出的熱量是330 kJ×6=1980 kJ，可知反應(yīng)放出的熱量是1220 kJ，即ΔH=-1220 kJ/mol。答案是C。

化學(xué)反應(yīng)的能量問題，一般要注意正確書寫熱化學(xué)方程式，

包括ΔH的正負(fù)號，以及反應(yīng)的條件，題意中物質(zhì)的狀態(tài)等等。焓變、中和熱、反應(yīng)熱一定要根據(jù)定義進(jìn)行求解，整個(gè)過程只與始末狀態(tài)有關(guān)，與中間的過程無關(guān)。

（收稿日期：2017-05-16）endprint