高三化学第一轮复习-化学反应与能量的变化-课件

第一讲化学反响与能量的变化了解化学反响中的能量变化，吸热反响和放热反响。了解反响热的概念，化学反响过程中能量变化与放热、吸热的关系。了解热化学方程式的概念，正确书写热化学方程式，判断热化学方程式的正误。理解燃烧热、中和热的概念及简单计算。掌握盖斯定律的运用。了解化石燃料、新能源的开发，燃料的充分燃烧。1．2．3．4．5．6．一、焓变反响热1．化学反响中的能量变化(1)化学反响中的两大变化：变化和变化。(2)化学反响中的两大守恒：守恒和守恒。(3)化学反响中的能量变化形式：、光能、电能等。通常主要表现为的变化。2．焓变反响热(1)定义：在条件下进行的反响的。(2)符号：。(3)单位：或。物质能量质量能量热能热量恒压热效应ΔHkJ/molkJ·mol－1(4)产生原因吸收能量E1释放能量E2吸热E1E2>放热E1E2<特别提醒①吸热反响完成后体系能量增加，故ΔH>0，为正值。放热反响完成后体系能量减少，故ΔH<0，为负值。②比较反响热(ΔH)的大小时，不要无视“＋〞、“－〞号。放热越多，ΔH就越小。 ΔH的单位中mol－1的含义是什么？热化学方程式概念表示参与化学反响的物质的和的关系的化学方程式。意义说明了化学反响中的变化和变化。如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示：在298K、101kPa时，_______________________。二、1．2．物质的量反响热物质能量2molH2(g)和1molO2(g)生成2molH2O(l)时放出571.6kJ的热量三、中和反响的反响热与燃烧热比较项目燃烧热中和反应的反应热相同点能量变化_____反应ΔHΔH

0，单位：__________不同点反应物的量

mol(O2的数量不限)可能是1mol，也可能是0.5mol反应热的含义_______________时，

mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量；不同反应物，燃烧热不同

中强酸跟强碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量，均约为57.3kJ·mol－1<kJ·mol－1<1298K、101kPa1稀溶液放热 反响热的计算和判断需注意哪些常见问题？提示①比较反响热大小时，反响热所带“＋〞“－〞均具有数学意义，参与大小比较；②对于中和热、燃烧热，由于它们的反响放热是确定的，所以描述中不带“－〞，但是其焓变还为负值；③不要无视弱电解质的电离、水解吸热，浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热，都对反响热有影响。盖斯定律内容不管化学反响是一步完成还是分几步完成，其反响热是____的。即：化学反响的反响热只与反响体系的有关，而与无关。意义间接计算某些反响的反响热。1．四、2．相同始态和终态反响的途径3．应用方程式反应热间的关系———————————————————ΔH1＝aΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH2两个关系………1．ΔH>0，吸热反响。2．ΔH<0，放热反响。四个观察………判断热化学方程式正误的观察点：“一观察〞：化学原理是否正确，如燃烧热和中和热的热化学方程式是否符合燃烧热和中和热的概念。“二观察〞：状态是否标明。“三观察〞：反响热ΔH的符号是否正确。“四观察〞：反响热的数值与化学计量数是否对应。四个注意………应用盖斯定律计算反响热时应注意的四个问题。①首先要明确所求反响的始态和终态，各物质的化学计量数；判断该反响的吸、放热情况；②不同途径对应的最终结果应一样；③叠加各反响式时，有的反响要逆向写，ΔH符号也相反，有的反响式要扩大或减小倍数，同时ΔH也相应扩大或减小倍数；④注意各分步反响的ΔH的正负。我的警示………“ΔH〞与反响的“可逆性〞ΔH表示反响已完成的热量变化，与反响是否可逆无关。如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。表示在298K时，1molN2(g)和3molH2(g)完全反响生成2molNH3(g)时放出92.4kJ的热量。但实际上1molN2(g)和3molH2(g)充分反响，不可能生成2molNH3(g)，故实际反响放出的热量肯定小于92.4kJ。图示闪记………ΔH<0ΔH>0放热反响和吸热反响放热反响和吸热反响放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量放热反应吸热反应与化学键的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法ΔH<0ΔH>0图示放热反应吸热反应常见反应类型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①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应注意①反响是放热还是吸热主要取决于反响物和生成物所具有的总能量的相对大小。②反响是否需要加热，只是引发反响的条件，与反响是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反响也需要加热引发反响，也有局部吸热反响不需加热，在常温时就可以进行。 (2010·上海模拟)氯气、溴蒸气分别与氢气反响的热化学方程式如下(Q1、Q2均为正值)：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH1＝－Q1kJ·mol－1H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)ΔH2＝－Q2kJ·mol－1有关上述反响的表达正确的选项是 ()。A．Q1<Q2B．生成物总能量均高于反响物总能量C．生成1molHCl气体时放出Q1热量D．1molHBr(g)具有的能量大于1molHBr(l)具有的能量【典例1】►答案

D 以下既属于氧化复原反响，又属于吸热反响的是 ()。A．铝片与稀盐酸反响B．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反响C．灼热的炭与水蒸气的反响D．甲烷(CH4)在O2中的燃烧反响解析铝片与稀盐酸之间的置换反响、甲烷(CH4)在O2中的燃烧反响既是氧化复原反响，又是放热反响；灼热的炭与水蒸气发生的氧化复原反响是吸热反响；Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl之间发生的复分解反响是吸热反响。答案C【应用1】►书写热化学方程式应注意的几个问题(1)ΔH只能写在标有反响物和生成物状态的化学方程式的右边。假设为放热反响，ΔH为“－〞；假设为吸热反响，ΔH为“＋〞。ΔH的单位一般为kJ·mol－1。(2)反响热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。因此，书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。绝大多数ΔH是在25℃、1.01×105Pa下测定的，可不注明温度和压强。(3)热化学方程式中各物质的化学计量数仅表示该物质的物质的量，并不表示该物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。热化学方程式的书写与判断1．(4)反响物和产物的聚集状态不同，反响热数值以及符号都可能不同。因此，必须注明物质的聚集状态(s、l、g)才能完整地表达出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用“↑〞和“↓〞，不用“―→〞而用“===〞表示。(5)热化学方程式是表示反响已完成的数量。由于ΔH与反响物的物质的量有关，所以热化学方程式中各物质的化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，那么ΔH也要加倍。当反响向逆反响方向进行时，其反响热与正反响的反响热数值相等，符号相反。2．物质的气、液、固三态的变化与反响热的关系 (2012·临沂质检)25℃、101kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、890.3kJ·mol－1、2800kJ·mol－1，那么以下热化学方程式正确的选项是 ()。【典例2】►解析根据燃烧热的定义，碳的燃烧产物应是二氧化碳；氢气燃烧是放热反响(ΔH<0)且水应为液态；25℃时甲烷的燃烧产物是气态二氧化碳和液态水。答案D 在1×105Pa、298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484kJ热量，以下热化学方程式正确的选项是 ()。【应用2】►解析B中生成物水应为气态；H2燃烧放热(ΔH为负值)，那么H2O的分解必为吸热反响(ΔH为正值)，A正确，C、D错。答案A主要依据热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热等数据。主要方法(1)根据热化学方程式计算反响热与反响物各物质的物质的量成正比。(2)根据反响物和生成物的总能量计算ΔH＝E生成物－E反响物。(3)依据反响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＝反响物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量反响热的大小比较与有关的计算1．2．(4)根据盖斯定律的计算化学反响的反响热只与反响的始态(各反响物)和终态(各生成物)有关，而与反响的途径无关。即如果一个反响可以分步进行，那么各分步反响的反响热之和与该反响一步完成时的反响热是相同的。应用盖斯定律常用以下两种方法。①热化学方程式相加或相减，如由C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1；②合理设计反响途径如由图可得：ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(5)根据物质燃烧热数值计算Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|(6)根据比热公式进行计算。Q＝c·m·ΔT 比较以下反响或过程中的热量或反响热的相对大小。④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH4＝dkJ·mol－1那么a、b、c、d间的大小关系为______________________________________________________________________。【典例3】►(2)假设向三份等体积0.1000mol·L－1NaOH溶液中分别参加①稀醋酸，②浓H2SO4，③稀硝酸至恰好完全反响，那么上述过程中的焓变ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为_______。(3)胆矾溶于水时，溶液温度降低。在室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液时，放出热量为Q1kJ，而胆矾分解的热化学方程式是CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l)ΔH＝＋Q2kJ·mol－1，那么Q1与Q2的大小关系为________。解析(1)由于该反响为放热反响，且H2O(g)===H2O(l)ΔH<0，故有2a＝b>2c＝d。(2)由于CH3COOH电离吸热，浓H2SO4稀释时放热，故有ΔH1>ΔH3>ΔH2。(3)根据题意可得如下转化关系：故有：ΔH＝＋Q2kJ·mol－1－Q1kJ·mol－1>0，即：Q2>Q1。答案

(1)2a＝b>2c＝d

(2)ΔH1>ΔH3>ΔH2(3)Q2>Q1 以下热化学方程式：Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH1＝－25kJ·mol－1 ①3Fe2O3(s)＋CO(g)===2Fe3O4(s)＋CO2(g)ΔH2＝－47kJ·mol－1 ②Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)ΔH3＝＋19kJ·mol－1 ③计算反响：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)的反响热ΔH＝________。解析根据盖斯定律：[①×3－(②＋③×2)]÷6可得FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)，所以ΔH＝[－25kJ·mol－1×3－(－47kJ·mol－1＋19kJ·mol－1×2)]÷6＝－11kJ·mol－1。答案－11kJ·mol－1

【应用3】►化学反响中的能量变化属于逐渐强化的高考热点，涉及到化学键与能量，物质的能量与焓变的理解，热化学方程式的正误判断，反响热大小的比较和计算，燃烧热和中和热的理解与测定等。2013年高考仍会重点考查该局部知识，应高度关注。单击此处进入高考揭秘►►

名师偈语 能源问题已成为全球性的热点问题，近几年的高考中该类试题数目呈上升态势，考查的内容不断拓展、难度有所提高。过去以考查热化学方程式的书写，燃烧热、中和热等概念及热量计算为主，最近几年那么对化学键与能量间的关系、盖斯定律进行了不同程度的考查。本专题知识在高考中较易得分，常见易错知识清单如下：(1)概念理解出错，例如：对燃烧热和中和热等概念的理解、对化学反响能量变化与反响条件之间关系的理解等，解答此类问题关键是抓住概念的关键词，深入分析。【常见考点】(2)综合应用出错，例如：反响热的大小比较、物质稳定性的比较等，解答此类问题，要注意考虑状态变化中能量变化，要注意物质稳定性与内能和键能的关系。(3)化学方程式的书写与运用盖斯定律出错。如无视物质的状态，化学计量数与ΔH不一致等，解答此类问题，注意书写化学方程式的书写原那么和灵活运用盖斯定律。 ①选择题②与其他知识相结合在非选择题中出现【常考题型】②2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s)ΔH2＝－511kJ·mol－1以下说法正确的选项是 ()。A．①和②产物的阴阳离子个数比不相等B．①和②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反响生成Na2O，随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快D．25℃、101kPa下，Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)ΔH＝－317kJ·mol－1盖斯定律的应用【例1】►

解析Na2O是由Na＋和O2－构成，两者的个数比是2∶1，Na2O2是由Na＋和O构成，两者的个数比也是2∶1，选项A不正确。由化合价变化可知生成1molNa2O转移2mol电子，而生成1molNa2O2也转移2mol电子，因此选项B不正确。常温下Na与O2反响生成Na2O，在加热时生成Na2O2，所以当温度升高到一定程度时就不再生成Na2O，所以选项C也不正确。由盖斯定律知①×2－②即得到反响Na2O2(s)＋2Na(s)===2Na2O(s)ΔH＝－317kJ·mol－1，因此选项D正确。答案D盖斯定律化学反响的反响热只与反响的始态和终态有关，而与反响途径无关。即化学反响不管是一步还是分步完成，其反响热是相同的。也就是说一个反响假设分几步进行，各步反响的热效应的代数和跟这个反响由一步完成时的热效应相同。应用盖斯定律时注意五点(1)为消去无关物质。在变换化学计量数时，反响热也要跟着作相应的变换。(2)要消去某一物质时，不仅要求物质的种类相同，而且还要求该物质的聚集状态也相同。(3)热化学方程式相加减时。反响热也跟着相加减。1．2．(4)将一个热化方程式颠倒时。反响热ΔH的“＋〞、“－〞号必须随之改变。(5)当物质化学计量数出现负号时，可以通过向等号左右两边移动进行变号处理。 以下有关热化学方程式及其表达正确的选项是()。A．氢气的燃烧热为285.5kJ·mol－1，那么水分解的热化学方程式为：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋285.5kJ·mol－1B．2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH＝－221kJ·mol－1，那么石墨的燃烧热为110.5kJ·mol－1C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，那么在一定条件下将1molN2和3molH2置于一密闭容器中充分反响后，最多可放出92.4kJ的热量热化学方程式的书写与正误判断【例2】►D．乙醇和乙烯的燃烧热分别是1366.8kJ·mol－1和1411.0kJ·mol－1，那么乙烯水化制乙醇的热化学方程式为：C2H4(g)＋H2O(l)===C2H5OH(l)ΔH＝－44.2kJ·mol－1解析燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，所以当1mol水分解时吸热285.5kJ，A项错。燃烧热是指生成稳定的氧化物放出的热量，而CO不是稳定氧化物，B项错。合成氨是可逆反响，提供的反响物不会全部反响，放出的热量小于92.4kJ，C项错。根据盖斯定律，将表达乙烯燃烧热的方程式和表达乙醇燃烧热的热化学方程式相减可得D项热化学方程式。答案D书写热化学方程式应注意的几个问题热化学方程式的书写除了要遵循书写化学方程式的原那么外，还应注意以下几点：(1)应在反响物和生成物化学式的右边注明各物质的状态，固体用(s)表示，液体用(l)表示，气体用(g)表示。热化学方程式中不用“↑〞和“↓〞。(2)要注明反响时的温度和压强，假设是常温、常压的反响那么可不注明。(3)ΔH只能写在标有反响物和生成物状态的热化学方程式的右边。并用“〞隔开。放热反响ΔH为“－〞；吸热反响ΔH为“＋〞。(4)热化学方程式各物质化学式前面的化学计量数，表示该物质的物质的量。因此，各物质化学式前面的化学计量数可以是整数，也可以是分数。(5)ΔH与热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数成正比，逆反响的反响热与正反响的反响热数值相等，但符号相反。 (2012·河北衡水一中高三模拟)白磷与氧可发生如下反响：P4＋5O2===P4O10。断裂以下化学键需要吸收的能量分别为P—PakJ·mol－1，P—ObkJ·mol－1、P===OckJ·mol－1、O===OdkJ·mol－1。反响热与键能的关系【例3】►根据图示的分子结构和有关数据估算该反响的ΔH，其中正确的选项是 ()。A．(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1B．(4c＋12b－6a－5d)kJ·mol－1C．(4c＋12b－4c－5d)kJ·mol－1D．(4a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1解析P4中有6mol的P—P,5molO2中含有5molO===O，1molP4O10中含有4molP===O、12molP—O，所以ΔH＝(6a＋5d－4c－12b)kJ·mol－1答案A当反响物分子间的化学键断裂时，需要克服原子间的相互作用，这需要吸收能量；当原子重新结合成生成物分子，即新键形成时，又要释放能量。由于吸收和放出的能量不同，导致了化学反响前后的能量变化。化学反响过程中能量守恒，热量变化是化学反响中能量变化的主要形式。化学键的断裂和形成是化学反响中能量变化的主要原因。由键能求反响热的公式：ΔH＝反响物的键能总和－生成物的键能总和。 以下两个热化学方程式：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－5710.6kJ·mol－1C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2220kJ·mol－1试根据上面两个热化学方程式，答复以下问题：(1)H2的燃烧热为________，C3H8的燃烧热为________。(2)1molH2和2molC3H8组成的混合气体完全燃烧释放的热量为________。(3)现有H2和C3H8的混合气体共5mol