高考化学一轮总复习 第五章 第一节化学反应与能量的转化课件.ppt

第一节化学反应与能量的转化 第五章化学反应中的能量的转化 考纲 网络 掌控全局 梳理 判断 突破点面 梳理基础 一 焓变反应1 焓变 1 焓 h 描述物质所具有的 的物理量 单位 或 2 焓变 h 反应 的总焓与 的总焓之差 3 焓变 h 与反应热 q 的关系 内能 kj mol kj mol 1 产物 反应物 对于等压条件下的化学反应 如果反应中物质的能量全部转化为 则 h 4 表现形式 燃烧热 中和热 溶解热等 5 计算方法 h 物总能量 物总能量 h 物总键能 物总键能 2 化学反应的实质与特征 1 实质 断裂和 形成 2 特征 既有 生成 又有 的变化 热能 qp 生成 反应 反应 生成 旧化学键 新化学键 新物质 能量 3 反应热 1 定义 在恒压条件下进行反应的 符号 单位 或kj mol 1 2 产生原因 热效应 h kj mol 吸热 0 放热 0 3 常见的吸热反应和放热反应 燃烧 化合 分解 二 热化学方程式1 概念 表明反应所 或 热量的化学方程式 2 意义 不仅表明了化学反应中的 也表明了化学反应中的 例如 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol表示在298k 101kpa时 与 反应完全后 生成 571 6kj的热量 放出 吸收 物质变化 能量变化 2mol气态h2 1mol气态o2 2mol液态h2o 放出 3 盖斯定律 不管化学反应是一步完成还是分几步完成 其 是相同的 它只与反应体系的 和 有关 而与反应的 无关 三 燃烧热和中和热1 燃烧热 1 概念 在25 101kpa下 纯物质 燃烧时所放出的热量叫该物质的燃烧热 注意 稳定氧化物主要是指 碳元素全部转化为 氢元素转化为 硫元素转化为 例如 反应热 始态 终态 途径 1mol 完全 co2 g h2o l so2 g c s o2 g co g h 110 5kj mol 1c s o2 g co2 g h 393 5kj mol 1c的燃烧热为393 5kj mol 1 而不是110 5kj mol 1 2 表示的意义 例如c的燃烧热为393 5kj mol 1 表示在25 101kpa时 1molc完全燃烧 393 5kj的热量 2 中和热 1 概念 在稀溶液中 酸跟碱发生中和反应而生成 h2o 这时的反应热叫中和热 放出 1mol 2 定义要点 必须是酸和碱的稀溶液 因为浓酸溶液和浓碱溶液在相互稀释时会 h aq oh aq h2o 1 h 57 3kj mol 1 强酸和强碱的稀溶液反应才能保证中和热均为57 3kj mol 1 而弱酸或弱碱在中和反应中由于电离 热量 其中和热小于57 3kj mol 1 以生成 水为基准 反应不能生成沉淀 放热 吸收 1mol 四 能源1 化石燃料 1 种类 2 特点 蕴藏量有限 属于 能源 3 解决化石燃料枯竭问题的办法 开源节流 即开发新的能源和节约现有的能源 2 新能源 1 种类 太阳能 氢能 风能 地热能 海洋能和生物质能等 2 特点 资源丰富 可以 没有污染或污染很小 煤石油天然气 不可再生 再生 3 可再生能源和不可再生能源 1 可再生能源 指在自然界中可以不断再生 永续利用的能源 具有取之不尽 用之不竭的特点 如太阳能 风能 水能 生物质能 地热能和海洋能等 2 不可再生能源 指人类开发利用后 在现阶段不可能再生的能源资源 如煤 石油 天然气 核能等 4 一次能源和二次能源 1 一次能源 从自然界取得未经改变或转变而直接利用的能源 如煤 原油 天然气 水能 风能 太阳能 海洋能 潮汐能 地热能 天然铀矿等 2 二次能源 是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源 如电力 蒸汽 煤气 汽油 柴油 重油 液化石油气 酒精 沼气 氢气和焦炭等 判断正误 正确的打 错误的打 1 2011 浙江高考 已知 fe2o3 s 3c 石墨 2fe s 3co g h 489 0kj mol 1co g o2 g co2 g h 283 0kj mol 1c 石墨 o2 g co2 g h 393 5kj mol 1则4fe s 3o2 g 2fe2o3 s h 1641 0kj mol 1 2 2012 浙江高考 利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢气 是把光能转变为化学能的绿色化学方法 3 2012 福建高考 2so2 g o2 g 2so3 g 和4so2 g 2o2 g 4so3 g 的 h相等 4 2012 江苏高考 caco3 s cao s co2 g 室温下不能自发进行 说明该反应的 h 0 5 1molhbr g 具有的能量大于1molhbr l 具有的能量 6 2012 安徽高考 科学家最近研究出一种环保 安全的储氢方法 其原理可表示为 nahco3 h2hcoona h2o 该反应储氢 释氢过程均无能量变化 7 2012 南昌调研 同温同压下 h2 g cl2 g 2hcl g 在光照和点燃条件下的 h不同 8 放热反应一定不需要加热 吸热反应一定需要加热 热点一 热点 典例 融会贯通 放热反应和吸热反应 例1 已知某反应a g b g c g d g 过程中的能量变化如图所示 回答下列问题 1 该反应是 填 吸热 或 放热 反应 该反应的 h kj mol 1 用含e1 e2的代数式表示 1mol气体a和1mol气体b具有的总能量比1mol气体c和1mol气体d具有的总能量 填 一定高 一定低 或 高低不一定 2 若在反应体系中加入催化剂使逆反应速率增大 则e1和e2的变化是 e1 e2 h 填 增大 减小 或 不变 解析 1 由于反应物吸收的能量大于产物放出的能量 所以该反应为吸热反应 吸热反应的焓变大于零 从图象中看出反应物的能量低 产物的能量高 该反应一定为吸热反应 2 催化剂只能改变化学反应的快慢 催化剂能降低化学反应的活化能来加快化学反应速率 对于可逆反应 催化剂能同等程度的降低正反应和逆反应的活化能 答案 1 吸热e1 e2一定低 2 减小减小不变 1 据报道 科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂 下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是 解析 使用催化剂 可降低反应的活化能 水分解需吸收能量 反应物能量低 生成物能量高 答案 b 热点二 热化学方程式的书写及正误判断 1 书写热化学方程式的一般步骤 1 依据有关信息写出注明状态的热化学方程式并配平 2 根据化学方程式中各物质的化学计量数计算相应的反应热 3 如果为放热反应 h为负值 如果为吸热反应 则 h为正值 并写在所得热化学方程式的后面 4 如果题目另有要求 可将反应物燃烧热的热化学方程式和中和热的热化学方程式的化学计量数变换成分数 2 书写热化学方程式应注意以下几点 1 要注明反应物和生成物的聚集状态 常用s l g分别表示固体 液体 气体 2 h与方程式的计量系数有关 注意方程式与对应的 h不要弄错 计量系数可以是小数或分数 3 在所写化学方程式后写下 h的数值和单位 方程式与 h应用空格隔开 4 h0时 为吸热反应 即 吸正 放负 5 h后要注明反应温度 因为不同温度下同一反应的反应热可能不同 反应在298k时可省略 思维点拨 判断热化学方程式正误要注意 五看 看方程式是否配平 看各物质的聚集状态是否正确 看 h的 是否正确 看反应热的单位是否为kj mol 1 看反应热数值与物质系数是否相对应 可以简记为看 配平 状态 正负 单位 数值 解析 h2so4与ba oh 2溶液反应 不仅生成了2molh2o还有baso4生成 因此a项放出的热量比57 3kj 2还多 a项错误 辛烷的燃烧热是指101kpa时 1mol辛烷完全燃烧生成co2气体和液态水时放出的热量 其值是5518kj c d均错误 答案 b 解析 注意反应物 生成物的状态与反应热的关系 答案 b 热点三 反应热的计算 1 主要依据 热化学方程式 键能的数据 盖斯定律和燃烧热的数据等 2 主要方法 1 根据热化学方程式的计算 反应热与反应物各物质的物质的量成正比 2 根据反应物和生成物的总能量计算 即 h e生成物 e反应物 3 依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 h 反应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 4 根据盖斯定律的计算 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 而与反应的途径无关 即如果一个反应可以分步进行 则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的 应用盖斯定律常用以下两种方法 热化学方程式相加或相减 如由c s o2 g co2 g h1 合理设计反应途径 如 由图可得 h h1 h2 5 根据物质燃烧放热数值计算 即q 放 n 可燃物 h 6 根据比热公式进行计算 即q c m t 特别提醒1 反应热与反应物 生成物的物质的量成正比 2 热化学方程式中物质相加减时 反应热也随之相加减 带符号 3 书写热化学方程式的逆反应时 h的数值不变 符号相反 例3 2013 广东高考 o3将i 氧化成i2的过程由3步反应组成 i aq o3 g io aq o2 g h1 io aq h aq hoi aq h2 hoi aq i aq h aq i2 aq h2o l h3总反应的化学方程式为 其反应 h 解析 将已知3个化学方程式相加可得总反应的化学方程式为 o3 g 2i aq 2h aq i2 aq o2 g h2o l 由盖斯定律得 h h1 h2 h3 答案 o3 g 2i aq 2h aq i2 aq o2 g h2o l h1 h2 h3 3 2012 广东高考 碘也可用作心脏起搏器电源 锂碘电池的材料 该电池反应为 2li s i2 s 2lii s h已知 4li s o2 g 2li2o s h14lii s o2 g 2i2 s 2li2o s h2则电池反应的 h 实验 操作 提高素养 实验课题 中和反应热的测定 1 实验目的 测定中和反应的反应热 2 实验原理 1 中和热是指在稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成1molh2o l 时的反应热 实验时 先测出盐酸和氢氧化钠的起始温度 求其平均温度t1 两溶液混合充分反应后 读取混合液温度t2 为了使计算简便 可以近似地认为 0 50 mol l盐酸和0 55mol l氢氧化钠溶液的密度都是1g ml 盐酸的质量m1为50g 氢氧化钠的质量m2为50g 近似认为混合溶液的比热容c 4 18j g 所以中和反应放出的热量为 q m1 m2 c t2 t1 0 418 t2 t1 kj 3 探究活动 1 在500ml大烧杯底部垫上泡沫塑料 或纸条 使放入的150ml的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平 然后再在大 小烧杯之间填满碎泡沫塑料 或纸条 大烧杯上用泡沫塑料板 或硬纸板 作盖板 在板中间开两个小孔 正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过 如下图所示 2 用量筒量取50ml0 50mol l盐酸 倒入小烧杯中 测定其温度 记作thcl 然后将温度计上的酸用水冲洗干净 洗液不倒入小烧杯中 用另一个量筒量取50ml0 55mol lnaoh溶液 测定其温度 记作tnaoh 然后将温度计上的碱液用水冲洗干净 3 先将温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中 然后把量筒中的naoh溶液一次倒入小烧杯中 注意不要洒到外面 盖上盖板 用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液并准确读取混合溶液的最高温度 记作t终 重复上述实验两次 测得实验数据如下表所示 4 操作提示 1 实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配制好后要充分冷却至室温才能使用 且酸 碱溶液应该用稀溶液 0 1 0 5mol l 1 由于浓度过大 溶液中阴 阳离子间的相互牵制作用较大 电离程度就不能达到100 这样酸碱中和时产生 的热量必然要消耗一部分补偿电离时所需的热量 造成较大的误差 2 要使用同一支温度计测定溶液的温度 分别先后测定酸 碱及混合液的温度时 测定完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干 温度计的水银球部分要完全浸入溶液中 且要稳定一段时间再读数 记录终止温度时要记录最高温度 此时误差最小 3 操作时动作要快 尽量减少热量的散失 例4 50ml0 50mol l 1盐酸与50ml0 55mol l 1naoh溶液在如下图所示的装置中进行中和反应 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热 回答下列问题 1 从实验装置上看 图中尚缺少一种玻璃用品是 2 烧杯间填满碎纸条的作用是 3 大烧杯上如果不盖硬纸板 求得的中和热数值 填 偏大 偏小 或 无影响 4 若上述hcl和naoh溶液的密度都近似为1g cm3 实验前后溶液的温度分别为t1 t2 中和后生成的溶液的比热容c 4 18j g 1 1 则该中和反应放出的热量为 kj h kj mol 均填表达式 5 该实验常用0 50mol lhcl和0 55mol lnaoh溶液各50ml naoh的浓度大于hcl的浓度的作用是 当在室温低于10 时进行 对实验结果会造成较大的误差 其原因是 6 实验中改用60ml0 50mol l 1盐酸与50ml0 55mol l 1naoh溶液进行反应 与上述实验相比 所求中和热 填 相等 或 不相等 简述理由 7 用相同浓度和体积的氨水代替naoh溶液进行上述实验 测得的中和热的数值会 填 偏大 偏小 或 无影响 解析 4 实验室里是通过测定0 50mol l 1盐酸和0 55mol l 1naoh溶液各50ml相反应所放出的热量来计算中和热的 依据计算公式 反应放出的热量q 4 18 10 3kj g 1 1 100g t2 t1 0 418 t2 t1 kj 中和热 h 16 72 t2 t1 kj mol 1 答案 1 环形玻璃搅拌棒 2 保温隔热 减少实验中的热量损失 3 偏小 4 0 418 t2 t1 16 72 t2 t1 5 保证盐酸完全反应内外温差大 损失热量 6 相等因为中和热是指稀溶液中酸跟碱发生中和反应生成1molh2o所放出的热量 与酸碱的用量无关 7 偏小 4 现有浓硫酸 生石灰 水 1 0mol l 1氢氧化钠溶液 1 0mol l 1氢氧化钾溶液 氢氧化钡晶体 1 0mol l 1稀硫酸 1 0mol l 1稀盐酸 硝酸铵 1 0mol l 1醋酸 1 0mol l 1氨水 镁条等药品 仪器自选 根据上述药品完成下列实验 1 如下图所示 分别在甲试管里完成 浓硫酸溶于水 生石灰溶于水 镁条溶于醋酸 硝酸铵溶于水 氢氧化钡晶体与硝酸铵反应等实验 通过观察烧杯里的现象 可以判断各实验过程中是放热还是吸热 其中观察到导管里水柱上升的有 填序号 下同 上述属于放热反应的有 2 下列反应中生成等量的水 放出的热量从多到少的顺序为 a 生石灰与1 0mol l 1稀盐酸b 生石灰与浓硫酸c 1 0mol l 1氢氧化钠溶液与1 0mol l 1稀盐酸 3 已知naoh aq hcl aq nacl aq h2o l h 57 3kj mol 1 koh aq hno3 aq kno3 aq h2o l h 57 3kj mol 1 若在质量分数和溶液质量均相等的氢氧化钠 氢氧化钾的稀溶液中 分别加入相同浓度的稀硫酸至恰好完全反应 放出的热量之比为 a 1 1b 3 1c 7 5d 5 7 解析 1 导管里水柱上升 说明在甲试管中的变化过程是吸热的 硝酸铵溶于水属于吸热过程 硝酸铵与氢氧化钡晶体的反应属于吸热反应 浓硫酸溶于水放热 但不是放热反应 2 生石灰 浓硫酸本身溶于水都要放出热量 h 与oh 生成水也要放出热量 故放出热量的多少 b a c 3 根据中和反应的热化学方程式可知 只要强碱与强酸在稀溶液中生成1mol水 则放出的热量相等 1molnaoh 40g 和1molkoh 56g 分别与强酸的稀溶液反应时放出的热量相等 等质量的氢氧化钠 氢氧化钾分别与强酸反应放出的热量之比为答案 1 2 b a c 3 c 巩固 演练 基础达标 1 2012 重庆高考 肼 h2nnh2 是一种高能燃料 有关化学反应的能量变化如下图所示 已知断裂1mol化学键所需的能量 kj nn为942 o o为500 n n为154 则断裂1moln h键所需的能量 kj 是 a 194b 391c 516d 658 解析 本题考查反应热的计算 h 反应物的总键能 生成物的总键能 设n h键的键能为y 则有 534kj mol 4y 154kj mol 500kj mol 2752kj mol 解得y 391kj mol 答案 b 2 2012 江苏高考 某反应的反应过程中能量变化如下图所示 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 该反应为放热反应b 催化剂能改变该反应的焓变c 催化剂能降低该反应的活化能d 逆反应的活化能大于正反应的活化能 解析 本题考查化学反应中的能量变化 a项 从图看出 反应物的总能量低于生成物的总能量 故为吸热反应 错误 b项 焓变是指反应物与生成物之间的能量差值 与反应过程无关 错误 c项 加入催化剂之后 e2变小 说明活化能减小了 正确 d项 正反应活化能为e1 逆反应活化能为e2 显然e1 e2 错误 答案 c 3 化学与人类生活 社会可持续发展密切相关 下列措施有利于节能减排 保护环境的是 加快化石燃料的开采与使用 研发易降解的生物农药 应用高效洁净的能源转化技术 田间焚烧秸秆 推广使用节能环保材料a b c d 解析 化石燃料的过度开采不利于节能减排 同时燃烧时生成大气污染物 焚烧秸秆污染环境 答案 b 4 双选 丙烷是火炬的绿色燃料 ag丙烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气 放出的热量为qkj 将其气态产物先通过浓硫酸 再通入足量的naoh溶液中完全反应 测得