化学反应的热效应（课件）高考化学一轮复习课件讲义习题

第1讲

化学反应的热效应化学虫子工作室荣誉出品第六章

化学反应与能量内容要求核心素养1.了解有关核外电子运动模型的历史发展过程,认识核外电子的运动特点。知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续),电子可以处于不同的能级,在一定条件下会发生激发与跃迁。知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。[宏观辨识与微观探析]能从原子的微观层面理解其结构和性质的联系,形成“结构决定性质,性质决定应用”的观念;能根据原子的微观结构预测物质在特定条件下可能具有的性质。内容要求核心素养1.体系与能量认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化,能量的转化遵循能量守恒定律。知道内能是体系内物质的各种能量的总和,受温度、压强、物质的聚集状态的影响。2.化学反应与热能认识化学能与热能的相互转化,恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示,了解盖斯定律及其简单应用。[变化观念与平衡思想]认识化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化;能多角度、动态地分析热化学方程式,运用热化学反应原理解决实际问题。内容要求核心素养3.化学反应与电能认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。了解原电池及常见化学电源的工作原理。了解电解池的工作原理,认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。了解金属发生电化学腐蚀的本质,知道金属腐蚀的危害,了解防止金属腐蚀的措施

[证据推理与模型认知]通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质,建立盖斯定律模型。[科学态度与社会责任]赞赏化学对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断考点一焓变与反应热考点二热化学方程式考点三燃烧热中和反应反应热的测定能源考点四盖斯定律反应热的计算

链接高考本节目录1.化学反应的实质与特征2.基本概念(1)体系、环境与热量断裂形成物质

考点一焓变与反应热(2)反应热与焓变[微点拨]反应热与焓变的关系:在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变,用符号ΔH表示。HΔH

3.

吸热反应与放热反应(1)化学反应中的能量变化(如图)①a表示断裂旧化学键

的能量,也可以表示正反应的

;b表示逆反应的活化能。

②b表示形成新化学键

的能量,也可以表示活化分子结合成生成物分子所

的能量。

③c表示反应的

,可通过计算焓变求得。

吸收活化能放出放出反应热a.从物质所具有的焓角度分析,焓变(ΔH)为生成物的焓与反应物的焓之差:ΔH=

。

b.从化学键角度分析,焓变为反应物的键能和与生成物的键能和之差:ΔH=ΔE(

)-ΔE(

)=

-

(用图中的符号填空)。H(生成物)-H(反应物)反应物生成物ab(2)常见的吸热反应和放热反应(3)常见的吸热、放热过程放热过程:放热反应;稀释浓硫酸;氢氧化钠固体溶于水等。吸热过程:吸热反应;铵盐溶于水等。放热反应(ΔH<0)吸热反应(ΔH>0)

①可燃物的燃烧;

②酸碱中和反应;

③大多数化合反应;

④金属跟酸的置换反应;

⑤物质的缓慢氧化等

①大多数分解反应;

②盐类的水解;

③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;

④碳和水蒸气、C和CO2的反应等(1)放热反应在任何条件下都可以发生,吸热反应不加热就不能发生(

)(2)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同(

)×[解析]有的放热反应的发生也需要加热,如铝热反应;有的吸热反应不加热也能发生,如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。×[解析]焓变与反应条件无关,所以同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH相同。基础知识秒杀(正确的打“√”,错误的打“×”)[解析]可逆反应的ΔH表示完全反应时的能量变化,与方程式中的化学计量数有关,与反应是否可逆无关。(4)反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应中断裂旧共价键的键能之和(

)(5)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

ΔH的“每摩尔反应”表示1molH2(g)与1molCl2(g)反应生成2molHCl(g)(

)(6)物质发生化学变化都伴有能量变化,伴有能量变化的物质变化都是化学变化(

)×√(3)可逆反应的ΔH表示完全反应时的能量变化,与反应是否可逆无关(

)√[解析]任何化学反应都伴随着能量的变化,但物质的状态变化也伴随能量变化,而物质的状态变化属于物理变化。×2.下列变化过程属于放热反应的是(

)①工业合成氨②酸碱中和反应③水蒸气变成液态水④固体NaOH溶于水⑤Na在Cl2中燃烧⑥食物腐败⑦浓H2SO4稀释

A.①③④⑦ B.②③④⑤

C.①②⑤⑥ D.①②⑤⑦C[解析]①属于放热反应;②属于放热反应;③不属于化学反应;④不属于化学反应;⑤属于放热反应;⑥属于放热反应;⑦不属于化学反应。3.已知:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1,若向一定容积的密闭容器中加入1molN2和3molH2,充分反应后,放出的热量

(填“>”“<”或“=”)92.4kJ。

<[解析]题述反应为可逆反应,1molN2和3molH2不可能完全反应,因此放出的热量小于92.4kJ。[学科能力提升]正确理解活化能与反应热的关系①E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,ΔH=E1-E2。②催化剂能降低反应所需的活化能,但不影响焓变的大小。

释放或吸收能量

考点二热化学方程式3.

热化学方程式的书写方法

一写方程式——写出配平的化学方程式

二标状态

——用s、l、g、aq标明物质的聚集状态

三标条件

——标明反应的温度和压强(101kPa、25℃时可不标注)

四标ΔH

——在方程式后写出ΔH,并根据信息注明ΔH的“+”或“-”

五标数值

——根据化学计量数计算写出ΔH的值4.

注意事项(1)热化学方程式不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。(2)热化学方程式的化学计量数表示物质的量,可以是整数,也可以是分数,其ΔH必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。(3)ΔH应包括“+”或“-”、数值和单位(kJ·mol-1)。(4)正、逆反应ΔH的数值相等、符号相反。(5)可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化,与反应是否可逆无关。如N2(g)+3H2(g)⇌

2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1,表示在101kPa、25℃时,1molN2(g)和3molH2(g)完全反应生成2molNH3(g)时放出92.4kJ的热量。(6)同素异形体之间转化的热化学方程式除了注明物质的聚集状态外,还要注明名称。(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-890.3kJ(

)(2)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O

ΔH=+57.3kJ·mol-1(

)××(3)S(s)+O2(g)=SO2(g)

ΔH=+296.8kJ·mol-1(

)×[解析]反应热的单位应该是kJ·mol-1。[解析]水未注明聚集状态,且酸碱中和反应ΔH<0。基础知识秒杀(正确的打“√”,错误的打“×”)

×√[解析]能量越低,物质越稳定。×2.(1)1molC(石墨,s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g),吸收131.3kJ热量,热化学方程式为

。

(2)1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物,放出22.67kJ的热量,热化学方程式为

。

(3)已知2.0g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和液态水时,放出33.4kJ的热量,则表示肼燃烧热的热化学方程式为

。

C(石墨,s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ·mol-1

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)

ΔH=-534.4kJ·mol-1(4)图是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:

。NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)

ΔH=-234kJ·mol-1[解析]由题给信息可知,反应物:NO2(g)+CO(g),生成物:CO2(g)+NO(g);反应物→过渡态的E1=134kJ·mol-1,过渡态→生成物的E2=368kJ·mol-1,则反应NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)的ΔH=134kJ·mol-1-368kJ·mol-1=-234kJ·mol-1。[核心素养提升]

“五审”突破热化学方程式的正误判断一审ΔH的“+”“-”—放热反应ΔH为“-”,吸热反应ΔH为“+”二审单位

—单位一定为“kJ·mol-1”,易错写成“kJ”或漏写三审状态

—物质的聚集状态必须正确,特别是溶液中的反应易写错四审数据对应性

—反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应,即化学计量数

与ΔH的绝对值成正比。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的

反应热数值相等,符号相反五审是否符合概念—如燃烧热、中和热的热化学方程式[学科能力提升]书写热化学方程式的“四注意”(1)热化学方程式中需注明各物质的聚集状态,在方程式后面注明热量变化,吸热反应ΔH>0,放热反应ΔH<0。(2)ΔH是一定温度和压强下的反应热,在25℃、101kPa下测定的ΔH可不注明温度和压强。(3)热化学方程式中的化学计量数表示物质的物质的量,可以是整数也可以是分数,化学计量数改变时,ΔH会相应改变。(4)正反应和逆反应的ΔH数值相等,符号相反。1.燃烧热1mol指定产物1molC(s)CO2(g)考点三

燃烧热中和反应反应热的测定能源[微点拨1]

理解燃烧热的注意事项(1)对于燃烧热,由于反应放热是确定的,所以文字描述时可不带“-”,但其焓变为负值。(2)当用热化学方程式表示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1mol。(3)物质完全燃烧生成的指定产物示例:H→H2O(l),C→CO2(g),S→SO2(g),N→N2(g)。

(3)实验装置简易量热计示意图[微点拨2]实验中的注意事项①隔热层及杯盖的作用是保温、隔热,减少热量损失。②为保证酸、碱完全中和,常采用碱稍稍过量(0.50mol·L-1

盐酸、0.55mol·L-1NaOH溶液等体积混合)。③实验时不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是铜丝导热性好,比用玻璃搅拌器误差大。(4)实验结论在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O(l)时放出57.3kJ的热量。3.能源(1)能源分类(2)解决能源问题的措施①提高能源的利用效率:a.改善开采、运输、加工等各个环节;b.科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。②开发新能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。(1)1molH2燃烧放出的热量为氢气的燃烧热(

)(2)1mol硫完全燃烧生成SO3所放出的热量为硫的燃烧热(

)××(3)

1molN2H4(肼)与足量氧气反应生成NO和液态水所放出的热量是肼的燃烧热(

)×[解析]氢气的燃烧热是指101kPa时1molH2完全燃烧生成液态水时放出的热量。[解析]1molS完全燃烧生成SO2(g)时所放出的热量为硫的燃烧热。[解析]1molN2H4完全燃烧生成N2(g)和液态水时所放出的热量是肼的燃烧热。基础知识秒杀(正确的打“√”,错误的打“×”)[解析]稀醋酸是弱酸,电离过程需要吸热,放出的热量要小于57.3kJ。(5)稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出57.3kJ热量(

)(4)根据2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1

可知氢气的燃烧热为571.6kJ·mol-1(

)×√[解析]热化学方程式中氢气的化学计量数为2,因此氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1。×(6)煤、石油、天然气等燃料的最初来源都可追溯到太阳能(

)[解析]地球上矿物燃料都由太阳能转化而来。2.下列关于热化学反应的描述正确的是 (

)A.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1,用含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸反应测出的中和反应反应热为28.65kJ·mol-1B.CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0kJ·mol-1,则反应2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的ΔH=+(2×283.0)kJ·mol-1C.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热D.测定中和反应反应热的实验中将玻璃搅拌器改为铁质搅拌器对实验结果没有影响B[解析]中和反应反应热是以生成1molH2O(l)作为标准的,A项错误;B项正确;有水生成的燃烧反应,必须按液态水计算燃烧热,C项错误;相较于玻璃搅拌器,铁质搅拌器导热快,会造成热量损失,对实验结果有影响,D项错误。[易错警示]对燃烧热概念的理解及应用(1)对燃烧热概念的理解①纯物质即纯净物,可以是单质,也可以是化合物。②完全燃烧生成指定产物:可燃物中的碳元素变为CO2(g),氢元素变为H2O(l),硫元素变为SO2(g),氮元素变为N2(g)。(2)根据燃烧热计算反应放出热量:Q=n(可燃物)×|ΔHc|,ΔHc代表燃烧热。1.

盖斯定律(1)内容:对于一个化学反应,不管是一步完成的还是分几步完成的,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

无关。如:由反应物A生成产物B可以设计如下两条途径,则ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为

。

始态和终态反应的途径ΔH=ΔH1+ΔH2考点四

盖斯定律反应热的计算转化关系反应热间的关系aAB、ABΔH1=

ABΔH1=

ΔH=

(2)应用①根据盖斯定律书写热化学方程式:根据已知热化学方程式,运用加减运算法转化为目标热化学方程式。②根据盖斯定律计算反应热:aΔH2-ΔH2ΔH1+ΔH2

-283kJ·mol-1小大(2)比较化学反应ΔH大小的方法①吸热反应的ΔH

放热反应的ΔH。

②同一反应,生成物状态不同时A(g)+B(g)=C(g)

ΔH1<0A(g)+B(g)=C(l)

ΔH2<0因为C(g)=C(l)

ΔH3

0,且ΔH3=

(用ΔH2、ΔH1表示),所以ΔH2

ΔH1。

大于<ΔH2-ΔH1<

<ΔH1-ΔH2<<ΔH1-ΔH2>3.反应热的计算(1)根据热化学方程式计算:Q放=|ΔH|×n(反应物)=|ΔH|×n(生成物)。(2)根据反应物和生成物的总能量计算:ΔH=E(生成物)-E(反应物)。(3)根据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算:ΔH=Σ(反应物的键能)-Σ(生成物的键能)。(4)根据盖斯定律进行计算。(5)根据物质燃烧热(ΔH)数值计算:Q(放)=

。n(可燃物)×|ΔH|[解析]1gH2燃烧生成0.5molH2O(g)放出热量为akJ。(1)一个反应一步完成或分几步完成,二者相比,经过的步骤越多,放出的热量越多(

)

××[解析]一个反应的ΔH大小只与反应体系的始态和终态有关,与途径无关。基础知识秒杀(正确的打“√”,错误的打“×”)

√√[解析]

,ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又因ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。

B

[核心素养提升]利用盖斯定律书写热化学方程式(1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。三调:调整中间物质的化学计量数。一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。(2)运用盖斯定律的三个注意事项①热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。②热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。③将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。[核心素养提升]

1.熟记反应热ΔH的基本计算公式ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和2.常见物质中的化学键数目物质CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨(单层)金刚石S8(S—S)Si键数24641.5282[学科能力提升]

反应热大小比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下:(2)看ΔH的符号。比较反应热大小时不要只比较ΔH数值的大小,还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时,化学计量数越大,放热反应的ΔH越小,吸热反应的ΔH越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。1.[2022·浙江卷]标准状态下,下列物质气态时的相对能量如下表:可根据HO(g)+HO(g)=H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-1。下列说法不正确的是(

)2的键能为436kJ·mol-12的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍C.解离氧氧单键所需能量:HOO<H2O22O(g)+O(g)=H2O2(g)

ΔH=-143kJ·mol-1C物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/

(kJ·mol-1)249218391000-136-242链接高考[解析]根据表格中的数据可知,H2的键能为218kJ·mol-1×2=436kJ·mol-1,A正确;O2的键能为249kJ·mol-1×2=498kJ·mol-1,由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-1,则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍,B正确;由表格中的数据可知HOO(g)=HO(g)+O(g),解离其中氧氧单键需要的能量为249kJ·mol-1+39kJ·mol-1-10kJ·mol-1=278kJ·mol-1,H2O2中氧氧单键的键能为214kJ·mol-1,所以解离氧氧单键所需能量:HOO>H2O2,C错误;H2O(g)+O(g)=H2O2(g)的ΔH=-136kJ·mol-1-249kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-143kJ·mol-1,D正确。物质(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/

(kJ·mol-1)249218391000-136-2422.[2021·浙江卷]已知共价键的键能与热化学方程式信息如下表:则2O(g)=O2(g)的ΔH为 (

)A.428kJ·mol-1

B.-428kJ·mol-1C.498kJ·mol-1

D.-498kJ·mol-1D共价键H—HH—O键能/(kJ·mol-1)436463热化学方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH=-482kJ·mol-1[解析]反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔH=2E(H—H)+E(O=O)-4E(H—O)=-482kJ·mol-1,则2×436kJ·mol-1+E(O=O)-4×463kJ·mol-1=-482kJ·mol-1,解得E(O=O)为498kJ·mol-1,2个氧原子结合生成氧气的过程需要释放能量,因此2O(g)=O2(g)的ΔH=-498kJ·mol-1。共价键H—HH—O键能/(kJ·mol-1)436463热化学方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH=-482kJ·mol-1

[解析]根据盖斯定律可得,①+②+2×③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)=Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17kJ·mol-1)+(-16.73kJ·mol-1)+2×(-415.0kJ·mol-1)=-911.9kJ·mol-1。(2)[2022·全国乙卷节选]已知下列反应的热化学方程式:①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)

ΔH1=-1036kJ·mol-1②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)

ΔH2=+94kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH3=-484kJ·mol-1