高考化学一轮总复习 第三单元 第1讲 化学反应与热能课件.ppt

第三单元化学反应与能量转化 第1节 化学反应与热能 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 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 5 了解焓变与反应热的含义 了解 h h 生成物 h 反 应物 表达式的含义 6 理解盖斯定律 并能运用盖斯定律进行有关焓变的简单 计算 回归教材 一 反应热1 焓变 在 条件下 化学反应释放或吸收的反应热等于焓变 h 单位为 2 放热反应和吸热反应 恒压 kj mol 1 1 放热反应 即有热量放出的化学反应 其反应物的总能量 生成物的总能量 常见的放热反应 物质的缓慢氧化 可燃物的燃烧 酸碱中和反应 金属与酸的置换反应 大 多数化合反应 铝热反应等 大于 2 吸热反应 即吸收热量的化学反应 其反应物的总能量 生成物的总能量 常见的吸热反应 盐的水解反应 c和h2在高温下的氧化还原反应 ba oh 2 8h2o与nh4cl反 应 大多数分解反应等 小于 3 燃烧热与中和热 1mol 稳定的 1 燃烧热 在101kpa时 物质完全燃烧生成 氧化物时所放出的热量 叫做该反应的燃烧热 单位 注意c生成的是co2而不是co h2生成的是h2o l 而不是h2o g 稀 1mol 2 中和热 在 溶液中 酸和碱发生中和反应生成 h2o l 时所放出的热量 这时的反应热叫做中和热 注意弱酸 弱碱电离时吸热 放出的热量小于57 3kj 浓硫酸稀释时放热 放出的热量大于57 3kj 二 热化学方程式1 定义 能表示参加反应 叫做热化学方程式 2 热化学方程式的书写 物质的聚集状态 1 注明 气体 g 固体 s 液体 l 稀溶液 aq 聚集状态不同 h也不同 所以书写热化学方程式时 首先注明物质的聚集状态 再根据化学方程式的化学计量数与反应热的正比关系确定 h的值 方程式 物质的量和反应热的关系的化学 2 注明 若是101kpa和25 可不 3 热化学方程式的化学计量数表示的是 所以可以是整数 也可以是分数 对于相同物质的反应 若化学 计量数不同 h也 物质的量 不同 反应的温度和压强 注明 注明 h的 或 及单位 kj mol 1 三 盖斯定律化学反应中反应热的大小与反应物 生成物的种类 数量及聚集状态有关 与反应途径无关 根据能量守恒定律 无论反应是一步完成还是几步完成 只要反应的始态和终态确定 反应热就是定值 这就是著名的盖斯定律 1 内容 化学反应不管是一步完成还是几步完成 其 是相 同的 如由a到b可以设计如下两个途径 反应热 途径一 a b h 途径二 a c b h1 h2 则焓变 h h1 h2的关系可以表示为 h 2 应用 间接计算某些反应的反应热 如已知在25 101kpa时 c s o2 g co2 g h1 393 5kj mol 1 2c s o2 g 2co g h2 221kj mol 1 则co g h1 h2 283kj mol 1 四 能源的主要类型及其利用凡是能提供某种形式能量的物质 统称为能源 它是发展工农业 国防和科学技术以及提高人们生活水平的重要物质基础 能源通常是指煤 石油 天然气等 以及各种火力 水力等发电手段 而氢能 太阳能 核电 风能 地热能等称 为 化石燃料 新能源 自主测评 1 2015年重庆卷 黑火药是中国古代的四大发明之一 其爆炸的热化学方程式为 a 3a b c b c 3a b c a b c d c a b 解析 考查盖斯定律的应用 根据盖斯定律 可得x 3a b c 选a 答案 a s s 2kno3 s 3c s k2s s n2 g 3co2 g h xkj mol 1 已知碳的燃烧热 h1 akj mol 1 s s 2k s k2s s h2 bkj mol 1 2k s n2 g 3o2 g 2kno3 s h3 ckj mol 1 则x为 2 2015年北京卷 最新报道 科学家首次用x射线激光技术观察到co与o在催化剂表面形成化学键的过程 反应过程的示意图如下 下列说法中正确的是 a co和o生成co2是吸热反应b 在该过程中 co断键形成c和oc co和o生成了具有极性共价键的co2d 状态 状态 表示co与o2反应的过程解析 根据反应过程 能量图初始状态 高于末状态 可以判断此反应为放热反应 a项错误 根据状态 可以看出co碳氧键一直未断裂 b项错误 由图状态 可知 生成物是co2 不同元素形成极性共价键 c项正确 由图可知为co与o的反应 d项错误 答案 c 3 下列叙述中正确的是 a 在稀溶液中1mol酸和1mol碱完全反应所放出的热量 叫做中和热b 在101kpa时 1mol物质燃烧时的反应热叫做该物质的标准燃烧热c 热化学方程式中 各物质前的化学计量数可表示分子个数d 如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量 则发生的反应是放热反应 解析 在稀溶液中酸和碱发生中和反应生成1molh2o时所放出的热量 叫做中和热 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 a b错误 热化学方程式中计量数不能为分子个数 因为几个分子是不能有很大的热效应的 c错误 答案 d 4 2015年湖南长郡中学质检 已知某化学反应a2 g 2b2 g 2ab2 g ab2的分子结构为b a b 的能量变化如 图所示 下列有关叙述中正确的是 a 该反应的进行一定需要加热b 该反应的 h e1 e2 kj mol 1 c 该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和d 断裂1mola a键和2molb b键放出e1kj能量解析 由图可知这是一个吸热反应 但发生吸热反应不一定需要加热 a项错误 吸热反应 h 0 b项错误 c项正确 断键需要吸收能量 d项错误 答案 c 解析 化学反应的焓变等于反应物总键焓与生成物总键焓的差 即436kj mol 1 2 495kj mol 1 463kj mol 1 4 485kj mol 1 由此可确定d项正确 答案 d 考点一考向1 反应热与焓变概念辨析 例1 判断下列有关说法的正误 正确的打 错误的打 1 物质发生化学变化时都伴有能量的变化 2 化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转 化 3 放热反应在任何条件都不能发生 4 伴有能量变化的物质变化都是化学变化 5 水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热 6 nh4no3固体溶于水时吸热 属于吸热反应 解析 2 化学反应中的能量变化也有化学能与光能或电能间的相互转化 4 物质在三态变化中涉及能量变化 但三态变化不属于化学变化 5 该过程是物理变化过程 其能量变化不能称为反应热 6 该过程中没有新物质生成 不属于化学反应 答案 1 2 3 4 5 6 易错警示 1 任何化学反应都是新键断裂 旧键形成的过程 都伴随 着能量的变化 2 焓变不取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相 对大小 3 物质的物理变化过程中 也会有能量的变化 但不属于吸热反应或放热反应 在进行反应热的有关计算时 必须要考虑到物理变化时的热效应 如物质的三态变化 4 化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系 如吸热反应ba oh 2 8h2o与nh4cl在常温常压下即可进行 而很多放热反应需要在加热的条件下进行 考向2 图示分析 例2 2015年上海卷 已知h2o2在催化剂作用下分解速率加快 其能量随反应进程的变化如下图所示 下列说法正确的 是 a 加入催化剂 减小了反应的热效应b 加入催化剂 可提高h2o2的平衡转化率c h2o2分解的热化学方程式 h2o2 h2o o2 qd 反应物的总能量高于生成物的总能量 解析 加入催化剂 减小了反应的活化能 使反应在较低的温度下发生 但是反应的热效应不变 加入催化剂 可提高h2o2分解的反应速率 该反应不是可逆反应 而且催化剂不能使平衡发生移动 因此不存在平衡转化率的提高与否 在书写热化学方程式时 也要符合质量守恒定律 而且要注明与反应的物质多少相对应的能量和物质的聚集状态 根据图示可知反应物的总能量高于生成物的总能量 该反应是放热反应 答案 d 考点练透 1 某反应过程能量变化如下图所示 下列说法正确的是 a 反应过程a有催化剂参与b 该反应为吸热反应 热效应等于 hc 改变催化剂 可改变该反应的活化能d 有催化剂条件下 反应的活化能等于e1 e2 解析 a过程的活化能比b过程的高 故反应过程b有催化剂参与 a项错误 该反应生成物所具有的能量比反应物的低 为放热反应 b项错误 不同催化剂的催化效率不同 故改变催化剂 可改变该反应的活化能 c项正确 在有催化剂的条件下 该反应的活化能等于e1 d项错误 答案 c 2 2015年安徽安庆模拟 氯原子对o3分解有催化作用 o3 cl clo o2 h1 clo o cl o2 h2 大气臭 h 该反应的能量变化示 氧层的分解反应是 o3 o 2o2意图如图所示 下列叙述中 正确的是 a 反应o3 o 2o2的 h e1 e3b o3 o 2o2是吸热反应c h h1 h2d 大气层中的臭氧无法再生 解析 从图象中分析 总反应的能量变化应为e2与e3的差值 a项错误 o3和o的能量要高于2o2的能量 故o和o3反应生成o2的反应为放热反应 b项错误 从盖斯定律知 将两个反应叠加即得总反应 则 h也是由两个反应的焓变相加而得的 c项正确 大气层中的臭氧可以再生 d项错误 答案 c 考点二考向1 热化学方程式的书写与正误判断热化学方程式的书写 例3 1 cucl s 与o2反应生成cucl2 s 和一种黑色固体 在25 101kpa下 已知该反应每消耗1molcucl s 放热44 4kj 该反应的热化学方程式为 3 下图是no2和co反应生成co2和no过程中的能量变化示意图 请写出no2和co反应的热化学方程式 方法技巧 热化学方程式书写的注意事项 1 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量 并不表示物质的分子或原子数 因此化学计量数可以是整数 也可以是分数 2 注意反应物和产物的聚集状态不同 反应热 h不同 因此 必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义 气体用 g 液体用 l 固体用 s 溶液用 aq 热化学方程式中不用 和 3 注意热化学方程式是表示反应已完成的数量 由于 h与反应完成物质的量有关 所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与 h相对应 如果化学计量数加倍 则 h也要加倍 当反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 考向2 热化学方程式的正误判断 例4 下列热化学方程式书写正确的是 h的绝对值均正 确 a c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o g h 1367 0kj mol 1 燃烧热 b naoh aq hcl aq nacl aq h2o l h 57 3kj mol 1 中和热 c s s o2 g so2 g h 296 8kj mol 1 反应热 d 2no2 o2 2no h 116 2kj mol 1 反应热 解析 表示燃烧热时 应生成稳定的氧化物 水的稳定状态应为液态 a错误 中和反应为放热反应 h值为负值 b错误 热化学方程式中各物质应注明聚集状态 d错误 答案 c 4 四看反应热的单位是否为kj mol 1 方法技巧 热化学方程式的正误判断方法 1 一看方程式是否配平 2 二看各物质的聚集状态是否正确 3 三看 h的 符号是否正确 5 五看反应热的数值与化学计量数是否对应 考点练透 3 实验测得 101kpa时 1molh2完全燃烧生成液态水 放出285 8kj的热量 1molch4完全燃烧生成液态水和co2 放出890 3kj的热量 下列热化学方程式的书写正确的是 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890 3kj mol 1 h 890 3kj h 890 3kj ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l mol 1 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g mol 1 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1 a 仅有 c 仅有 b 仅有 d 全部符合要求 解析 写热化学方程式时要注意与普通化学方程式不同的几点 1 产物的稳定状态 h2o为液态 c的稳定化合物为co2 2 单位是kj mol 1 不是kj 3 数值 h的数值要与方程式中计量系数保持一致 4 符号 吸热用 放热用 仅 符合要求 答案 b 4 已知充分燃烧ag乙炔 c2h2 气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水 并放出热量bkj 则乙炔燃烧的热化学方程 式正确的是 答案 c 考点三考向1 盖斯定律及反应热的计算利用热化学方程式进行有关计算 例5 肼可作为火箭发动机的燃料 与氧化剂n2o4反应生成n2和水蒸气 已知 n2 g 2o2 g n2o4 l h1 19 5kj mol 1 n2h4 l o2 g n2 g 2h2o g h2 534 2 kj mol 1 写出肼和n2o4反应的热化学方程式 解析 肼与n2o4反应生成n2和水蒸气 2n2h4 n2o4 3n2 4h2o 观察已知的两个热化学方程式运用盖斯定律可知 2 得 2n2h4 l n2o4 l 3n2 g 4h2o g h h2 2 h1 1048 9kj mol 1 答案 2n2h4 l n2o4 l 3n2 g 4h2o g h 1048 9kj mol 1 方法技巧 反应热的计算 考向2 根据键能的能量差进行计算 例6 已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kj 且氧气中1molo o键完全断裂时吸收热量496kj 水蒸气中1molh o键形成时放出热量463kj 则氢气中1molh h 键断裂时吸收热量为 a 920kj b 557kj c 436kj d 188kj 解析 根据能量守恒定律 拆开旧键所需的能量等于新键形成释放出的能量加上反应吸收的能量 或减去反应放出的能量 463kj 4 121kj 4 496kj 2q h h 得q h h 436kj 答案 c 方法技巧 若反应物旧化学键断裂吸收能量e1 生成物新化学键形成放出能量e2 则反应的 h e1 e2 考向3 反应热大小比较 例7 已知白磷转变成红磷时放出热量和下列两个热化学 方程式 4p 白 s 5o2 g 2p2o5 s h1 4p 红 s 5o2 g 2p2o5 s h2 则 h1和 h2的关系正确的是 a h1 h2c h1 h2 b h1 h2d 无法确定 解析 由第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可 得 4p 白 s 4p 红 s h h1 h2 由题意知 h 0 则 h1 h2 0 h1 h2 答案 c 方法