高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量 6.1 化学能与热能课件.ppt

第一节化学能与热能 考点一焓变 热化学方程式 基础回顾 1 化学反应的实质与特征 断裂 形成 物质 能量 热量 2 焓变 反应热 1 焓 h 用于描述物质所具有能量的物理量 2 焓变 h h 单位kj mol 1 h 生成物 h 反应物 3 反应热 指当化学反应在一定 下进行时 反应所 或 的热量 通常用符号q表示 单位kj mol 1 温度 放出 吸收 4 焓变与反应热的关系 对于 条件下进行的化学反应 如果反应中物质的能量变化全部转化为热能 则有如下关系 h qp 等压 3 吸热反应与放热反应 1 从能量高低角度理解 吸热 放热 2 从化学键角度理解 吸热 放热 e1 e2 3 常见的放热反应和吸热反应 放热反应 可燃物的燃烧 酸碱中和反应 大多数 反应 金属跟水或酸的置换反应 物质的缓慢氧化 铝热反应 吸热反应 大多数 反应 盐类的水解反应 化合 分解 ba oh 2 8h2o与nh4cl反应 碳和水蒸气 c和co2的反应 4 热化学方程式 1 概念 表示参加反应物质的量和 关系的化学方程式 反应热 2 意义 表明了化学反应中的 变化和 变化 如 c s o2 g co2 g h 393 5kj mol 1表示在25 101kpa时 物质 能量 1mol固体碳和1mol 氧气反应生成1mol二氧化碳 同时放出393 5kj 的热量 3 热化学方程的书写 s l g aq 思维诊断 正确的打 错误的打 1 所有的燃烧反应都是放热反应 所以不需要加热就能进行 提示 燃烧反应也需要加热引发 2 反应物的总能量低于生成物的总能量时 一定不能发生反应 提示 反应物的总能量低于生成物的总能量的反应 是吸热反应 吸热反应也能发生 3 一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变 提示 反应的焓变与反应物的用量和反应条件无关 4 可逆反应的 h表示完全反应时的热量变化 与反应是否可逆无关 提示 可逆反应的 h表示完全反应时的热量变化 5 碳在空气燃烧生成co2 该反应中化学能全部转化为热能 提示 燃烧过程中化学能除了转化为热能还转化为光能等其他能量 6 反应2so2 g o2 g 2so3 g h qkj mol 1 q 0 则将2molso2 g 和1molo2 g 置于一密闭容器中充分反应后放出qkj的热量 提示 该反应是可逆反应 将2molso2 g 和1molo2 g 置于一密闭容器中充分反应后 不能完全反应生成2molso3 g 放出的热量小于qkj 题组过关 1 rj选修4 p6改编 根据下列图象的叙述不正确的是导学号79100081 a 图 1 表示的热化学方程式为co g h2o g co2 g h2 g h 41kj mol 1b 图 2 表示的热化学方程式为co g h2o g co2 g h2 g h 41kj mol 1c 由图可知正逆反应的热效应的数值相同d 两个图象表示的含义不同 解析 选b 由图 1 可知反应物是co g h2o g 生成物是co2 g h2 g 焓变 h 41kj mol 1 故a正确 由图 2 可知 反应物是co2 g h2 g 故b错误 由图可知正逆反应的热效应的数值都是41 故c正确 两个图象分别表示正 逆反应的焓变 含义不同 故d正确 2 2018 太原模拟 已知298k 101kpa条件下2h2 g o2 g 2h2o g h1 483 6kj mol 12h2 g o2 g 2h2o l h2 571 6kj mol 1据此判断 下列说法正确的是 a h2 g 与o2 g 反应生成h2o g 是吸热反应b 1molh2o g 转变成1molh2o l 放出44 0kj热量c 1molh2o l 转变成1molh2o g 放出44 0kj热量d 1molh2o g 转变成1molh2o l 放出88 0kj热量 解析 选b 由两个热化学方程式知 生成2molh2o l 比生成2molh2o g 多放出88 0kj热量 故1molh2o g 转变成1molh2o l 要放出44 0kj热量 3 根据键能数据估算ch4 g 4f2 g cf4 g 4hf g 的反应热 h为 导学号79100082 a 485kj mol 1b 485kj mol 1c 1940kj mol 1d 1940kj mol 1 解析 选d h 反应物的键能总和 生成物的键能总和 414kj mol 1 4 155kj mol 1 4 489kj mol 1 4 565kj mol 1 4 1940kj mol 1 加固训练 1 下列图象分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系 据此判断下列说法中正确的是 a 由图1知 石墨转变为金刚石是吸热反应b 由图2知 s g o2 g so2 g h1 s s o2 g so2 g h2 则 h1 h2c 由图3知 白磷比红磷稳定d 由图4知 co g h2o g co2 g h2 g h 0 解析 选a 金刚石的能量高于石墨 所以石墨转变为金刚石是吸热反应 a正确 固态s的能量低于气态s的能量 所以气态s燃烧放出的热量多 但放热越多 h越小 b不正确 白磷的能量高于红磷的能量 所以红磷比白磷稳定 c不正确 d项反应应为放热反应 h 0 d不正确 2 根据如图关系 图中计量单位为mol 计算2no g 2h2 g n2 g 2h2o g 的 h为 a a b c d kj mol 1b c a d b kj mol 1c c d a b kj mol 1d c d a b kj mol 1 解析 选a 由图中转化可知 断裂化学键吸收能量 形成化学键释放能量 2no g 2h2 g n2 g 2h2o g h a b c d kj mol 1 考点二燃烧热 中和热与能源 基础回顾 1 燃烧热和中和热 1mol 1mol 1mol 1molh2o 57 3kj mol 1 2 中和反应反应热的测定 1 装置 请在横线上填写仪器名称 环形玻璃搅拌棒 2 计算公式 h kj mol 1 t1 起始温度 t2 混合溶液的最高温度 3 实验步骤 4 几个注意问题 酸 碱溶液应当用强酸 强碱的稀溶液 因为浓酸或浓碱溶于水一般都要放热 若用弱酸或弱碱 它们电离时要吸收一部分热量 测量酸 碱溶液温度时要过一段时间再读数 测量反应混合液温度时应随时读取温度值以记录最高温度 溶液混合要迅速 尽量减少热量的散失 为保证实验结果的准确性 重复实验2 3次 取其平均值 3 能源 煤 石油 天然气 不可 思维诊断 正确的打 错误的打 1 已知h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 则h2so4和ba oh 2反应的反应热 h 2 57 3 kj mol 1 提示 h2so4和ba oh 2反应 除了生成水 生成baso4也要放热 2 h2 g 的燃烧热是285 8kj mol 1 则2h2o g 2h2 g o2 g h 571 6kj mol 1 提示 燃烧热应生成液态水 3 葡萄糖的燃烧热是2800kj mol 1 则c6h12o6 s 3o2 g 3co2 g 3h2o l h 1400kj mol 1 提示 燃烧热是1mol可燃物完全燃烧 生成稳定的氧化物时的反应热 4 化石燃料在空气中燃烧过程中化学能全部转化为热能 提示 化石燃料燃烧 发光放热 因而有一部分化学能转化为光能 题组过关 1 我国的 能源百科全书 说 能源是可以直接或经转换提供给人类所需的光 热 动力等任一形式的 且可以互相转换的能量的源泉 人类对于能源的利用大致可以分为三个时代 柴草能源 化石能源 多能源时代 以下说法正确的是 a 原始社会人类学会利用火 他们以天然气取暖 吃熟食 从事生产活动b 多年来我国广大农村生火做饭使用的都是化石燃料c 多能源时代指的是新能源时代 包括核能 太阳能 氢能等d 化石燃料的燃烧没有污染 解析 选c 天然气属于化石能源 原始社会不可能使用天然气 故a错误 农村一般使用柴草做饭 不是用化石燃料 故b错误 化石燃料燃烧时产生的硫的氧化物和氮的氧化物均能对环境造成污染 故d错误 2 下列有关热化学方程式书写正确的是 解析 选b 中和热是指稀溶液中强酸和强碱发生中和反应生成1mol液态水时的反应热 a错误 燃烧热为25 101kpa时 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量 其中水应为液态 碳的稳定化合物为co2 c d错误 3 2018 大庆模拟 已知4nh3 g 5o2 g 4no g 6h2o l h xkj mol 1 蒸发1molh2o l 需要吸收的能量为44kj 其他相关数据如下表 则表中z 用x a b d表示 的大小为 导学号79100083a x 4a 5b 6d 44 4b x 12a 5b 12d 264 4c x 4a 5b 6d 264 4d x 12a 5b 12d 44 4 解析 选c h 反应物的化学键断裂所需能量 生成物的化学键形成释放能量 则 h xkj mol 1 4a 5b 4z 6d 264 kj mol 1 z x 4a 5b 6d 264 4 c正确 4 2018 昆明模拟 已知 h aq oh aq h2o l h1 57 3kj mol 1 h2 g o2 g h2o g h2 241 8kj mol 1 下列有关说法正确的是 a 向含0 1molnaoh的溶液中加入一定体积的0 1mol l 1乙二酸 反应中的能量变化如图所示 b h2so4 aq ba oh 2 aq baso4 s 2h2o l h 114 6kj mol 1c 氢气的标准燃烧热为241 8kj mol 1d 若反应 中水为液态 则同样条件下的反应热 h h2 解析 选a 因乙二酸是弱酸 弱酸的电离平衡是一个吸热过程 故生成0 1molh2o l 时放出的热量小于5 73kj a项正确 b项中ba2 与反应生成baso4沉淀时也会放出热量 b项错误 与物质标准燃烧热对应生成的水应该是液态 c项错误 水由气态变为液态是一个放热过程 故 h h2 d项错误 加固训练 1 下列有关热化学方程式及其叙述正确的是 a 氢气的燃烧热 h 285 8kj mol 1 则水电解的热化学方程式为2h2o l 2h2 g o2 g h 285 8kj mol 1 b 1mol甲烷完全燃烧生成co2 g 和h2o l 时放出890kj热量 它的热化学方程式为ch4 g o2 g co2 g h2o l h 445kj mol 1 c 根据s g o2 g so2 g h 297 23kj mol 1 则可推出s的燃烧热是297 23kj mol 1d hf与naoh溶液反应 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 解析 选b 氢气的燃烧热是1molh2而不是2molh2 a错误 s的燃烧热是在25 101kpa时 1mols完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 在该条件下s单质为固体 c错误 d项中的hf为弱酸 不符合中和热的条件 2 为探究nahco3 na2co3和盐酸 以下盐酸浓度均为1mol l 1 反应过程中的热效应 实验测得如下数据 由此得出的结论正确的是 a na2co3溶液与盐酸的反应是吸热反应b nahco3溶液与盐酸的反应是放热反应c 20 0 时 含3 2gna2co3的饱和溶液和35ml盐酸混合后的温度将低于25 1 d 20 0 时 含2 5gnahco3的饱和溶液和35ml盐酸混合后的温度将低于16 2 解析 选c 实验 说明na2co3溶液与盐酸的反应是放热反应 a错误 实验 说明nahco3溶液与盐酸的反应是吸热反应 b错误 由实验 可知 碳酸钠固体溶于水会放热 而c项缺少了这个放热的过程 因而放出的热量少于实验 则温度低于25 1 该项正确 同理 由实验 判断 d错误 3 已知c s 石墨 h2和co的燃烧热分别为393 5kj mol 1 285 8kj mol 1和282 8kj mol 1 现有h2和co组成的混合气体56 0l 标准状况 经充分燃烧后 放出的总热量为710 0kj 并生成液态水 下列热化学方程式或叙述中正确的是 a 2co g o2 g 2co2 g h 282 8kj mol 1b 2h2 g o2 g 2h2o g h 571 6kj mol 1c c s 石墨 o2 g co g h 110 7kj mol 1d 燃烧前的混合气体中h2体积分数为60 解析 选c 根据c s 石墨 h2和co的燃烧热来判断a项中的 h 565 6kj mol 1 a错误 生成的水应为h2o l b错误 c项根据c s 石墨 co的燃烧热分别为393 5kj mol 1 282 8kj mol 1写出对应的热化学方程式为 c s 石墨 o2 g co2 g h 393 5kj mol 1 co g o2 g co2 g h 282 8kj mol 1将 得 c s 石墨 o2 g co g h 110 7kj mol 1 c正确 设混合气体中h2体积分数为x 则混合气体中co体积分数为1 x 根据题意 得 285 8kj mol 1 282 8kj mol 1 710 0kj mol 1解得 x 40 d错误 考点三盖斯定律及其应用 基础回顾 1 盖斯定律及应用 1 内容 对于一个化学反应 无论是一步完成还是分几步完成 其反应热是相同的 即 化学反应的反应热只与反应体系的 有关 而与反应的途径无关 2 意义 间接计算某些反应的反应热 始态和终态 3 应用 a h2 h2 h1 h2 2 应用盖斯定律的注意事项 1 当热化学方程式乘 除以某一个数时 h也应相应地乘 除以某一个数 方程式进行加减运算时 h也同样要进行加减运算 且要带 符号 2 将一个热化学方程式颠倒书写时 h的符号也随之改变 但数值不变 3 同一物质的三态变化 固 液 气 状态由固 液 气变化时 会吸热 反之会放热 典题探究 角度一利用盖斯定律计算 h 典题1 2017 全国卷 节选 下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理 通过计算 可知系统 和系统 制氢的热化学方程式分别为 解析 系统 中最终是水分解制取氢气 系统 最终是h2s分解为硫和氢气 利用盖斯定律 依据反应 h2so4 aq so2 g h2o l o2 g h1 327kj mol 1 so2 g i2 s 2h2o l 2hi aq h2so4 aq h2 151kj mol 1和 2hi aq h2 g i2 s h3 110kj mol 1 h2s g h2so4 aq s s so2 g 2h2o l h4 61kj mol 1 将上述反应进行如下变形 整理可得系统 的热化学方程式为h2o l h2 g o2 g h 286kj mol 1 整理可得系统 的热化学方程式为h2s g h2 g s s h 20kj mol 1 答案 h2o l h2 g o2 g h 286kj mol 1h2s g h2 g s s h 20kj mol 1 母题变式 1 制取等量h2 所需能量较多的是 提示 系统 由两个热化学方程式可知 每反应产生1molh2 系统 吸收的热量比前者少 所以制取等量的h2所需能量较多的是系统 2 为什么系统 消耗的能量比系统 多 提示 o的非金属性比s强 h2o比h2s稳定 素养升华 模型认知 盖斯定律计算反应热 角度二比较 h的大小 典题2 已知 ch3cooh l 2o2 g 2co2 g 2h2o l h1 c s o2 g co2 g h2 2h2 g o2 g 2h2o l h3 2co2 g 4h2 g ch3cooh l 2h2o l h4 2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l h5下列关于上述反应的焓变判断正确的是 导学号79100084a h10b h5 2 h2 h3 h1c h3 0 h5 0d h4 h1 2 h3 解析 选b 物质的燃烧反应是放热的 焓变小于零 h1 0 h2 0 故a错误 利用盖斯定律计算 将 2 可得2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l 反应热随之相加减 则 h5 2 h2 h3 h1 故b正确 物质的燃烧反应是放热的 焓变小于零 所以2h2 g o2 g 2h2o l h3 0 故c错误 根据盖斯定律 反应 由 2 得到 故d错误 归纳提升 利用状态 迅速比较反应热的大小 若反应为放热反应 1 当反应物状态相同 生成物状态不同时 生成固体放热最多 生成气体放热最少 2 当反应物状态不同 生成物状态相同时 固体反应放热最少 气体反应放热最多 3 在比较反应热 h 的大小时 应带符号比较 对于放热反应 放出的热量越多 h反而越小 题组过关 1 rj选修4 p14改编题 火箭推进器常以联氨 n2h4 为燃料 过氧化氢为助燃剂 已知下列各物质反应的热化学方程式 n2h4 g o2 g n2 g 2h2o g h1 533 23kj mol 1 h2o g h2o l h2 44kj mol 1 2h2o2 l 2h2o l o2 g h3 196 4kj mol 1则联氨与过氧化氢反应的热化学方程式可表示为 a n2h4 g 2h2o2 l n2 g 4h2o l h 817 63kj mol 1b n2h4 g 2h2o2 l n2 g 4h2o g h 641 63kj mol 1c n2h4 g 2h2o2 l n2 g 4h2o l h 641 63kj mol 1 d n2h4 g 2h2o2 l n2 g 4h2o g h 817 63kj mol 1 解析 选b 由盖斯定律可进行热化学方程式的加减运算 由 2得n2h4 g 2h2o2 l n2 g 4h2o l h 817 63kj mol 1 由 2可得 n2h4 g 2h2o2 l n2 g 4h2o g h 641 63kj mol 1 2 2018 广州模拟 已知 h2o g h2o l h1 q1kj mol 1 c2h5oh g c2h5oh l h2 q2kj mol 1 c2h5oh g 3o2 g 2co2 g 3h2o g h3 q3kj mol 1 则表示酒精燃烧热的热化学方程式是 a c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h q1 q2 q3 kj mol 1b c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h 3q1 q3 kj mol 1c c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h 3q1 q2 q3 kj mol 1 d c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o g h 3q1 q2 q3 kj mol 1 解析 选c 根据盖斯定律 由3 得c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h 3q1 q2 q3 kj mol 1 c项正确 3 将tio2转化为ticl4是工业冶炼金属钛的主要反应之一 已知 tio2 s 2cl2 g ticl4 l o2 g h 140 5kj mol 1c s 石墨 o2 g co g h 110 5kj mol 1 则反应tio2 s 2cl2 g 2c s 石墨 ticl4 l 2co g 的 h是导学号79100085 a 80 5kj mol 1b 30 0kj mol 1c 30 0kj mol 1d 80 5kj mol 1 解析 选d 将已知反应依次标记为 则 2可以得到目标方程式 则 h h1 h2 2 140 5kj mol 1 110 5kj mol 1 2 80 5kj mol 1 4 已知 2h2 g o2 g 2h2o g h1 ch2 ch2 g 3o2 g 2h2o g 2co2 g h2 2ch3ch3 g 7o2 g 6h2o g 4co2 g h3 cuo s h2 g cu s h2o g h4 2cu s o2 g 2cuo s h5 ch2 ch2 g h2 g ch3ch3 g h6 下列关于上述反应焓变 h 的判断正确的是 a h10b h2 0 h4 0c h1 h4 h5d 2 h6 h1 2 h2 h3 解析 选d 氢气 有机物燃烧的反应均是放热反应 h10 a项和b项错误 根据盖斯定律有 2 故 h1 2 h4 h5 c项错误 由盖斯定律可知d项正确 5 2018 洛阳模拟 已知 ch3oh g o2 g co2 g 2h2o g h akj mol 1 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g h bkj mol 1 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h ckj mol 1则下列叙述中正确的是 a 由上述热化学方程式可知b cb 甲烷的燃烧热为bkj mol 1c 2ch3oh g 2ch4 g o2 g h 2 b a kj mol 1d 当甲醇和甲烷物质的量之比为1 2 完全燃烧生成co2和h2o l 时 放出的热量为qkj 则该混合物中甲醇的物质的量为q a 2b mol 解析 选c 等物质的量时 ch4燃烧生成液态水放出的热量更多 故c b a项错误 甲烷的燃烧热是指1molch4完全燃烧生成co2气体和液态h2o时放出的热量 反应 中生成的是气态h2o 故bkj mol 1不是甲烷的燃烧热 b项错误 2 2可得2c