第6讲化学反应与热能、盖斯定律_201291874112656

1、第6讲 化学反应与热能 盖斯定律 班级 姓名 学号 考点透视1.能说明化学反应中能量转化的原因，知道化学变化中常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化及其应用。了解吸热反应、放热反应、反应热（焓变）的概念。3.能正确书写热化学方程式，能用盖斯定律进行有关化学反应反应热的简单计算。4.了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。认识化学在解决能源危机中的重要作用。知识网络 1、 化学反应的焓变1. 化学反应中的能量变化（1） 化学反应中的两大变化： 变化和 变化。（2） 化学反应中的两大守恒： 守恒和 守恒。2. 放热反应和吸热反应（1） 从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分

2、析：当反应物总能量 生成物总能量时，表现为放热，否则为吸热。（2） 从反应热的量化参数键能的角度分析：断开化学键需要 能量，形成化学键需要 能量。当反应物的键能总和 生成物的键能总和时，表现为放热，否则为吸热。（3） 反应热H的基本计算公式：H = 生成物的总能量 - 反应物的总能量 或 H = 反应物的键能总和 - 生成物的键能总和3. 常见的放热反应和吸热反应（1） 常见的放热反应： 等等。（2） 常见的吸热反应： 等等。【例1】2012·江苏化学卷4某反应的反应过程中能量变化如右图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是A.该反应为放热反

3、应B.催化剂能改变反应的焓变 C.催化剂能降低反应的活化能D.逆反应的活化能大于正反应的活化能【例2】（2011重庆） SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S-F键。已知：1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molF-F 、S-F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热H为A. -1780kJ/mol B. -1220 kJ/mol C.-450 kJ/mol D. +430 kJ/mol二、.燃烧热与中和热 燃烧热中和热定义在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在稀

4、溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫中和热单位kJ/molkJ/mol注意事项(1)以 可燃物计算(2)可燃物要完全燃烧生成 (1)以生成 水计算(2)强酸与强碱在 溶液中反应时，1molH+和1molOH-生成 都放出57.3kJ热量热化学方程式CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）=-283.0kJ/molNaOH（aq）+H2SO4（aq）=Na2SO4（aq）+H2O（aq）=-57.3kJ/mol【例3】一些烷烃的燃烧热如下表：化合物燃烧热/kJ·mol-1化合物燃烧热/kJ·mol-1甲烷891.0正丁烷28780乙烷1560.8异丁

5、烷28696丙烷2221.52-甲基丁烷35313下列表达正确的是 A. 正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ·mol-1B. 稳定性：正丁烷<异丁烷C. 乙烷燃烧的热化学方程式为： 2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g) ；H= 1560.8 kJ·mol-1D. 相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多【例4】已知强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热可表示为：H+(aq) +OH(aq) =H2O(l) ； H= 57.3KJ/molCH3COOH(aq) +NaOH(aq) =CH3COONa(aq)+ H2O(l) ; H= Q1

6、KJ/mol1/2H2SO4(浓)+NaOH(aq) =1/2NaSO4(aq) + H2O(l) ; H= Q2KJ/molHNO3(aq) +NaOH(aq) =NaNO3(aq) + H2O(l) ; H= Q3KJ/mol上述反应均是在溶液中进行的反应，1、Q2、Q3的关系正确的是 A1Q2Q3 Q21Q3 Q2Q31 Q2Q31三、热化学方程式(1)意义：不仅表明化学反应中物质的变化同时也表明了化学反应中的能量变化。(2)书写：注明反应的温度和压强(若在101kPa和25可不注明)，注明H的“”与“”。注明反应物和生成物的聚集状态(表示符号：气用“g”，液用“l”，稀溶液用“aq”，

7、固用“s”)，若为同素异形体要注明名称。因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关。即：反应物的物质相同、状态不同、也不同。热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数，只表示物质的量，它可以是整数也可以是分数。相同物质的同一化学反应，当化学计量数改变时，其也同等倍数的改变。也就是说，对于相同物质的反应，化学计量数不同，H也不同；聚集状态不同H也不同。因此在书写热化学方程式时，首先要注明聚集状态，然后再根据化学方程式中反应物化学计量数与反应热的正比关系确定出H的值。【例5】下列热化学方程式正确的是（H的绝对值均正确） AC2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）

8、；H= 1367.0 kJ/mol（燃烧热）BNaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）；H= + 57.3kJ/mol（中和热）CS（s）+O2（g）=SO2（g）；H= 269.8kJ/mol（反应热）D 2NO2=O2+2NO；H= + 116.2kJ/mol（反应热）四、盖斯定律及反应热的简单计算： 它表示：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与反应进行的具体途径无关。例如：HH1 + H2或H1 =H H2，所以热化学方程式间可进行“+”“”等数学运算，H也同样可以。【例6】用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末

9、中的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g) H= + 64.39kJ·mol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g) H=196.46kJ·mol1H2(g)1/2O2(g)=H2O(l) H=285.84kJ·mol1 在 H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2和H2O的热化学方程式为： 。【例7】（2011北京高考10）25、101kPa 下：2Na(s)1/2O2(g)=Na2O(s) H1=414KJ/mol 2Na(s)O2(g)=Na2O2(s) H2=511KJ/mol 下列说法正确的是A.和产物的阴阳离子个数比不相等B

10、.和生成等物质的量的产物，转移电子数不同C.常温下Na与足量O2反应生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快D.25、101kPa 下，Na2O2（s）+2 Na（s）= 2Na2O（s） H=317kJ/mol五、化石燃料与新能源(1)化石燃料的利弊：当今世界上最重要的化石燃料是煤、石油、天然气。这些能源的开发利用也带来了一些弊端，如：煤的开采造成地面塌陷，煤的燃烧产生有毒气体和烟尘对环境造成严重污染，而且化石燃料不可再生，储量都极其有限，因而节能是国民经济建设中一项长期的战略任务。(2)新能源：最有希望的新能源：太阳能、燃料电池、风能、氢能、生物能、地热能、海洋能等。这些新能源的

11、特点：资源丰富、可以再生，对环境没污染或很少污染。【例8】随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气为原料经由合成气（CO 、H2）制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线，主要工艺有以下几种：（1） 甲烷的部分氧化。CH4(g) + 1/2O2 (g) = CO (g) + 2H2(g) ，H = 35.6 kJ/mol。（2） 该反应是 反应（填“自发”、“非自发”或“一定条件下自发”）。有研究认为甲烷部分氧化的机理为：CH4(g) + 2O2 (g) = CO 2(g) + 2H2O(g) ，H1 =890.3 kJ/molCH4(g) + CO2 (g)

12、 = 2CO (g) + 2H2(g) ，H2 = + 247.3 kJ/molCH4(g) + H2O (g) = CO (g) + 3H2(g) ，H3反应的H3= 。（2）甲烷水蒸汽催化重整。如图，反应时热氦气从下部流入提供能量。由甲烷和水蒸汽组成的混合气从催化管的上部流入，发生吸热反应，混合气从下端出来后再向上进入中心管，其目的是 。根据下表数据计算甲烷的转化率为 。气体进口温度/进口压强/MPa进口流量/g.s-1出口流量/g.s-14644.26125.4（3）甲烷二氧化碳催化重整。高温下，该反应速率明显降低的原因可能是 。（4）甲烷的部分氧化与重整耦合。以天然气为燃料的发电尾气（

13、主要含CO2、H2O、O2 和N2）与甲烷可直接用于制合成气，下列说法错误的是 。（填字母序号）A直接利用烟气中的CO2，可以大规模地减少 CO2的排放量B烟气的出口温度较高，可以显著地节约能量C使用恰当的催化剂可以增大甲烷的转化率D由于反应体系中包含甲烷燃烧，可实现部分热量自供，降低成本当堂检测 班级 姓名 学号 1.下列变化为放热的化学反应的是AH2O(g)H2O(l) H44.0 kJ/molB2HI(g)H2(g)I2(g) H14.9 kJ/molC能量变化如右图所示的化学反应D己知2C(s)2O2(g)2CO2(g)）；H1 2C(s)O2(g)2CO(g)；H2，则2CO(g)

14、O2(g)2CO2(g)）；H02.已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下（Q1、Q2均为正值）：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)Q1 H2(g)Br2(g)=2HBr(g)Q2有关上述反应的叙述正确的是AQ1Q2 B生成物总能量均高于反应物总能量C生成1molHCl气体时放出Q1热量 D1mol HBr(g)具有的能量大于1mol HBr（1）具有的能量 3.已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ/mol 根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是ACO的燃烧热为283 kJB右图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C2Na2O2(s)+2C

15、O2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g) H-452 kJ/molDCO(g)与Na2O2(s)反应放出509 kJ热量时，电子转移数为6.02×10234.白磷与氧可发生如下反应：P4+5O2=P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：PP akJ·mol1、PO bkJ·mol1、P=O ckJ·mol1、O=O dkJ·mol1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的H，其中正确的是A（6a+5d4c12b）kJ·mol1 B（4c+12b6a5d）kJ·mol1C（4c+12b4a5d）kJ·

16、;mol1D（4a+5d4c12b）kJ·mol15.已知：Fe2O3(s)3/2C(s)= 3/2CO2(g)2Fe(s) H= + 234.1kJ·mol1 C(s)O2(g)=CO2(g) H=393.5kJ·mol1 则2Fe(s)3/2O2(g)=Fe2O3(s)的H是A824.4kJ·mol1 B627.6kJ·mol1 C744.7kJ·mol1 D169.4kJ·mol16.甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是：下列说法正确的是 A根据推知：在25，101kPa时，lmolCH3OH

17、(g）燃烧生成 CO2 和HZO(I）放出的热量应大于192.9kJ B反应中的能量变化如右图所示，则H2=E1一E3C.H2燃烧能放出大量的热，故CH30H转变成H2的过程必须吸收能量 D.CH30H的燃烧热 H一192.9kJ·mol一17.发射卫星时可用肼（N2H4）为燃料和二氧化氮做氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知： N2 (g) 2O2 (g) 2NO2 (g) H = + 67.7kJ/mol N2H4 (g) O2 (g) N2(g) 2H2O (g) H = -543kJ/mol 1/2H2 (g) 1/2F2 (g) HF (g) H = -269kJ/mol

18、 H2 (g) 1/2O2 (g) H2O (g) H = -242kJ/mol（1） 肼和二氧化氮反应的热化学方程式为 ；（2）有人认为若用氟代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放能量更大，肼和氟反应的热化学方程式： 【课后巩固】1右图是198K时N2与H2反应过程中能量变化的曲线图。下列叙述正确的是 A该反应的热化学方程式为：N2+3H22NH3 H=92kJ·mol1 Ba曲线是加入催化剂时的能量变化曲线C加入催化剂，该化学反应的反应热改变D在温度体积一定的条件下，通入1mol N2和3 mol H2反应后放出的热量为Q1kJ，若通入 2 mol N2和6mol H2反应后放出的热量

19、为Q2kJ则184>Q2>2Q12已知下列反应的热化学方程式为：C(s)O2(g)CO2(g) H 1393.5kJ/mol CH3COOH（l）2O2（g）2CO2(g)2H2O(l) H 2870.3kJ/molH2(g)1/2O2(g)H2O(l) H 3285.8kJ/mol 则：2C(s)2H2(g)O2(g)CH3COOH(l) 的反应热（焓变）为A488.3 kJ/mol B488.3 kJ/mol C244.15 kJ/mol D244.15 kJ/mol3沼气是一种新能源，它的主要成分是甲烷。0.5 moLCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445 KJ热量，

20、则下列热化学方程式中正确的是 A2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)； H= + 890 KJ/molBCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)； H= + 890 KJ/mol CCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)； H= - 890 KJ/mol D1/2CH4(g)+O2(g)=1/2CO2(g)+H2O(l)；H= - 890 KJ/mol4已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJ·mol1 CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l) H=890kJ·mol1 现有H2与C

21、H4的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)，若实验测得反应放热3695kJ。则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是A11B13C14D235下列有关热化学方程式及其叙述正确的是A氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol1，则水分解的热化学方程式为：2H2O(l)2H2(g)O2(g)；H+571.0 kJ·mol1B已知2C(石墨，s)O2(g)2CO(g)；H221 kJ·mol1，则石墨的燃烧热为110.5 kJ·mol1C已知N2(g)3H2(g) 2 NH3(g) ；H92.4 kJ·mol1，则在一定条

22、件下将1molN2和3mol置于一密闭容器中充分反应后，最多可放出92.4kJ的热量D已知乙醇和乙烯的燃烧热分别为1366.8 kJ·mol1和1411.0 kJ·mol1，则乙烯水化制乙醇的热化学方程式为：C2H4(g)H2O(l)C2H5OH(l)；H44.2kJ·mol6在298K、1.01×105 Pa下，12 g石墨在24 g氧气中燃烧至反应物完全消耗，测得放出x kJ（x0）的热量。已知在该条件下，1 mol石墨完全燃烧放出y kJ（y0）的热量。则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式表达正确的是 A、C（石墨，s）+1/2O2（g）=CO（

23、g） H（298K）= -y kJ·mol1B、C（石墨，s）+1/2O2（g）=CO（g） H（298K）= -x kJ·mol1C、C（石墨，s）+1/2O2（g）=CO（g） H（298K）= -（2x-y）kJ·mol1D、2C（石墨，s）+O2（g）=2CO（g） H（298K）= -（2x-y）kJ·mol172SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的H=99kJ·mol1.请回答下列问题：（1）图中A、C分别表示 、 ，E的大小对该反应的反应热有无影响？

24、 。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？ ，理由是 ；（2）图中H= KJ·mol1；（3）V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式 ；（4）如果反应速率v（SO2）为0.05 mol·L1·min1，则v（O2）= mol·L1·min1、v(SO3)= mol·L1·min1；（5）已知单质硫的燃烧热为296 KJ·mol1，计算由S(s)生成3 molSO3(g)的H（要求计算过程）。氧化室污染的空气清除室分解室硝酸生成室水水排空硫酸硝酸8.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中