智能考点四 化学能与热能
Ⅰ.课标要求
1． 了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。
2． 通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。知道节约能源、提高能量利用效率的实际意义。
3． 能举例说明化学能与热能的相互转化，了解反应热和焓变的涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
Ⅱ.考纲要求
1．了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。
2．了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
3．了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算
4．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。
Ⅲ.教材精讲
一.化学反应的焓变
1．定义：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或转换成相应的热量）来表示，称为焓变（ΔH），单位：kJ/mol 或 kJ•mol-1
在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量，而新键的形成则放出能量。总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。
任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。
注意：
（1） 反应热和键能的关系
例如：1molH2和1molCl2反应生成2molHCl的反应热的计算。
1moLH2分子断裂开H—H键需要吸收436kJ的能量；1molCl2分子断裂开Cl—Cl键需要吸收243kJ的能量，而2molHCl分子形成2molH—Cl键放出431kJ·mol-1×2mol=862kJ的能量，所以，该反应H2（g） Cl2（g）=2HCl（g）的反应热
△H===生成物分子形成时释放的总能量—反应物分子断裂时所需要吸收的总能量
===862kJ·mol--436 kJ·mol-1-243 kJ·mol—1
===183kJ·mol-1
由于反应后放出的能量使反应本身的能量降低，故规定△H=反应物的键能总和—生成物的键能总和
（2）反应焓变与反应条件的关系
焓是科学家们为了便于计算反应热而定义的一个物理量，它的数值与物质具有的能量有关。对于一定量的纯净物质，在一定的状态（如温度、压强）下，焓有确定的数值。在同样的条件下，不同的物质具有的能量也不同，焓的数值也就不同；同一物质所处的环境条件（温度、压强）不同，以及物质的聚集状态不同，焓的数值也不同。焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质的量增加一倍时，焓的数值也增加一倍。因此，当一个化学放映在不同的条件下进行，尤其是物质的聚集状态不同时，反应焓变是不同的。
2．放热反应和吸热反应
(1)放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量。
(2)吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。
3．由能量守恒可得：
反应物的总能量：生成物的总能量 热量(放热反应)
反应物的总能量：生成物的总能量-热量(吸热反应)
4．燃料充分燃烧的两个条件
(1)要有足够的空气
(2)燃料与空气要有足够大的接触面。
二.热化学方程式
1． 热化学方程式与普通化学方程式的区别有三点不同
（1）热化学方程式必须标有热量变化。
（2）热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应物和生成物的聚集状态有关。
（3）热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量，因此，有时可用分数表示，但要注意反应热也发生相应变化。
2．书写热化学方程式时明确以下问题：
(1)反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，未特别注明的指101kPa和25℃时的数据。
(2)物质的聚集状态不同，反应吸收和放出的热量不同，因此要注明反应物和生成物的聚集状态。
(3)热化学方程式中的热量数据，是与各化学计量数为物质的量时相对应的，不是几个分子反应的热效应。因此式中化学计量数可以是整数，也可以是分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的。
(4)无论热化学方程式中化学计量数为多少，△H的单位总是KJ/mol，但△H的数值与反应式中的系数有关。
三.燃烧热、中和热
1.燃烧热
(1)概念：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ／mol表示。
注意：完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：C→C02，H→H20，S→S02等。
(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ／mol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。
2.中和热
(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 molH20，这时的反应热叫中和热。
(2)中和热的表示：H (aq) OH-(aq)=H2O (1)； △H=-57.3kJ／mol。
3.使用化石燃料的利弊及新能源的开发
(1)重要的化石燃料：煤、石油、天然气
(2)煤作燃料的利弊问题
①煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。
②煤直接燃烧时产生S02等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。
③煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。
④可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。
(3)新能源的开发
①调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。
②最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。
●理解中和热时注意：
①稀溶液是指溶于大量水的离子。②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。③中和反应的实质是H 和OH-化合生成 H20，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。
四.中和热测定实验
在50 mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液在下图装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题。
（1）大小烧杯间填满碎纸条的作用是什么？
（2）大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热的数值有何影响?
（3）改用60 mL1.0mol/L盐酸跟50mL1.1mol/L氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放热量是否相等?所求中和热数值是否相等？简述理由。
（4）用相同浓度和体积的氨水代替氢氧化钠溶液进行上述实验，为什么测得中和热的数值偏低？
五.反应焓变的计算
1． 盖斯定律：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓（热量）变是一样的。
2． 据盖斯定律计算化学反应的焓变
进行反应的焓变计算应注意的问题
（1） 由于△H与反应物的物质的量有关，因此热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与△H相对应。如化学计量数成倍减少或增加，则△H也要成倍的减少或成倍的增加。当反应向逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，正负号相反。
（2） 在使用盖斯定律时，伴随着两个或多个方程式的加减处理时，△H的计算一定要带上正负号。
