【人教版】2019高考化学一轮复习第6章-第1讲化学反应的热效应梳理+通解+集训88页.ppt

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 能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算 第一讲化学反应的热效应 1 有关反应热 焓变 放热反应 吸热反应 燃烧热 中和热以及能源等概念的辨析 2 热化学反应方程式的书写 反应热的计算和比较等知识和技能 一 焓变 反应热1 化学反应的实质与特征 1 实质 断裂和形成 2 特征 既有变化 又有变化 3 能量转化形式通常有热能 光能和电能等 但主要表现为热量的变化 反应物化学键 生成物化学键 物质 能量 2 焓变 1 焓 H 用于描述物质的物理量 2 焓变 H H 单位J mol 1或kJ mol 1 3 焓变与反应热的关系对于条件下进行的化学反应 如果反应中物质的能量变化全部转化为热能 则如下关系 所具有能量 H 生成物 H 反应物 等压 H Qp 3 反应热 指当化学反应在一定下进行时 反应所或的热量 通常用符号Q表示 单位J mol 1或kJ mol 1 4 能量变化的原因 温度 放出 吸收 5 反应热的测定 1 仪器 2 原理 Q C T2 T1 式中C代表仪器和反应混合物的总热容 单位是kJ K 1 T1 T2分别代表 单位是K 量热计 反应前 后溶液的温度 1 常见的吸热反应和放热反应有哪些 2 反应的吸热放热是否与反应条件有关 提示 1 常见放热反应 可燃物的燃烧 酸碱中和反应 大多数化合反应 金属与酸的置换反应 物质的缓慢氧化 常见吸热反应 大多数分解反应 盐的水解和弱电解质的电离 Ba OH 2 8H2O与NH4Cl反应 碳与水蒸气 C与CO2的反应 2 反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小 反应是否需要加热 只是引发反应的条件 与反应是放热还是吸热并无直接关系 许多放热反应也需要加热引发反应 也有部分吸热反应不需加热 在常温时就可以进行 二 热化学方程式1 定义 表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 2 意义 热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化 也表明了化学反应中的能量变化 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1 表示在 298K时 2mol气态氢气与1mol气态氧气完全 反应生成2mol液态水 放出571 6kJ的能量 3 热化学方程式的书写步骤 热化学方程中 H的单位中 mol 1 的含义是什么 三 中和热和燃烧热 放热 kJ mol 1 1 1 25 101kPa 1 稀溶液 酸碱中和反应生成1molH2O时 都放出57 3kJ的热量吗 提示中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1molH2O放出的热量 为57 3kJ mol 1 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 四 盖斯定律1 内容对于一个化学反应 无论是一步完成还是分几步完成 其反应焓变都是一样 即 化学反应的反应热只与反应体系的有关 而与无关 始态和终态 反应的途径 2 意义 间接计算某些反应的反应热 3 应用 H1 a H2 H1 H2 H H1 H2 五 能源1 概念能提供的自然资源 2 发展阶段时期 时期 时期 3 分类 1 化石燃料 种类 特点 蕴藏量有限 且再生 能量 柴草 化石能源 多能源结构 煤 石油 天然气 不能 2 新能源 种类 和等 特点 资源丰富 再生 没有污染或污染很小 4 能源问题 1 我国目前使用的主要能源是 它们的蕴藏量有限 而且不能再生 最终将会枯竭 2 化石燃料的大量使用带来严重的问题 太阳能 氢能 风能 地热能 海洋能 生物质能 可以 化石燃料 环境污染 两个公式反应热 H的基本计算公式 1 H 生成物的总能量 反应物的总能量 2 H 反应物的总键能之和 生成物的总键能之和 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 反应热 H的符号和单位是否正确 四观察 反应热的数值与物质的系数是否对应 六个注意应用盖斯定律计算反应热时应注意的六个问题 首先要明确所求反应的始态和终态 各物质系数 判断该反应是吸热还是放热 不同途径对应的最终结果应一样 叠加各反应式时 有的反应要逆向写 H符号也相反 有的反应式要扩大或减小倍数 H也要相应扩大或减小相同倍数 注意各分步反应的 H的正负 比较反应热大小时 反应热所带 均具有数学意义 参与大小比较 不要忽视弱电解质的电离 水解反应吸热 浓硫酸的稀释 氢氧化钠固体的溶解放热 都对反应热有影响 我的警示 H 与反应的 可逆性 可逆反应的 H表示反应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 H 92 4kJ mol 1 表示在298K时 1molN2 g 和3molH2 g 完全反应生成2molNH3 g 时放出92 4kJ的热量 但实际上1molN2 g 和3molH2 g 充分反应 不可能生成2molNH3 g 故实际反应放出的热量肯定小于92 4kJ 问题征解不管吸热反应还是放热反应有时都用到酒精灯 怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应 放热反应加热的目的是什么 提示持续用酒精灯加热 撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应 开始用酒精灯加热 反应开始后 撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应 放热反应加热目的一般是引发反应或加快反应速率 必考点48热化学方程式的书写与判断书写热化学方程式应注意的几个问题 1 H只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边 若为放热反应 H为 若为吸热反应 H为 H的单位一般为kJ mol 1 2 反应热 H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 H的测定条件 绝大多数 H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系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 因此物质的系数可以是整数 也可以是分数 4 反应物和产物的聚集状态不同 反应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 aq 才能完整地体现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应已完成的数量 由于 H与反应物的物质的量有关 所以热化学方程式中各物质的系数必须与 H相对应 如果系数加倍 则 H也要加倍 当反应向逆反应方向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 典例1 2013 浙江宁波八校联考 胶状液氢 主要成分是H2和CH4 有望用于未来的运载火箭和空间运输系统 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气体 放出890 3kJ的热量 下列热化学方程式书写正确的是 A 2H2 g O2 g 2H2O l H 285 8kJ mol 1B CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3kJ mol 1C CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 890 3kJ mol 1D CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890 3kJ mol 1解析 H与参加反应物质的物质的量不对应 A选项错误 物质的状态不同反应的热效应不同 C选项错误 放热反应 H 0 D选项错误 答案B 燃烧热和中和热 应用1 2013 合肥二检 燃烧热是指通常状况下1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量 下列说法正确的是 A 通常状况下 1g氢气燃烧生成液态水时放出142 9kJ热量 则表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1B 已知 H2 g F2 g 2HF g H 270kJ mol 1 则1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ C 500 30MPa下 将0 5molN2和1 5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3 g 放热19 3kJ 其热化学方程式为N2 g 3H2 g 2NH3 g H 38 6kJ mol 1D 已知 C s 石墨 O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1 C s 金刚石 O2 g CO2 g H 395 0kJ mol 1 则C s 金刚石 C s 石墨 H 1 5kJ mol 1 解析表示氢气燃烧热的热化学方程式中H2 g 的系数为1 A错 气体变为液体时要放出能量 所以1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量大于270kJ B错 此反应为可逆反应 故投入0 5mol的氮气 最终参加反应的氮气一定小于0 5mol 因此热化学方程式中 H应小于 38 6kJ mol 1 不是通常状况时 H应标明确 选项C不正确 D中由 可知正确 答案D 必考点49反应热的有关计算1 主要依据热化学方程式 键能 盖斯定律及燃烧热 中和热等数据 2 主要方法 1 根据热化学方程式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 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 典例2 已知下列热化学方程式Fe2O3 s 3CO g 2Fe s 3CO2 g H1 25kJ mol 1 3Fe2O3 s CO g 2Fe3O4 s CO2 g H2 47kJ mol 1 Fe3O4 s CO g 3FeO s CO2 g H3 19kJ mol 1 写出FeO s 被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 答案FeO s CO g Fe s CO2 g H 11kJ mol 1 1 确定待求的热化学方程式 2 找出待求的热化学方程式中各物质出现在已知热化学方程式的什么位置 3 根据未知热化学方程式中各物质的系数和位置的需要对已知热化学方程式进行处理 或调整系数 或调整反应方向 将新得到的热化学方程式及对应的反应热进行叠加 即可求出待求反应的反应热 根据盖斯定律计算的一般步骤 应用2 在298K 100kPa时 已知 2H2O g 2H2 g O2 g H1Cl2 g H2 g 2HCl g H22Cl2 g 2H2O g 4HCl g O2 g H3则 H3与 H1和 H2间的关系正确的是 A H3 H1 2 H2B H3 H1 H2C H3 H1 2 H2D H3 H1 H2 解析根据盖斯定律可知 H3 H1 2 H2 答案A 必考点50反应热 H 的大小比较对于放热反应来说 H QkJ mol 1 虽然 仅表示放热的意思 但在比较大小时要将其看成真正意义上的 负号 即放热越多 H反而越小 如 1 同一反应 生成物状态不同时A g B g C g H1 0 A g B g C l H2 0 因为C g C l H3 0 则 H3 H2 H1 所以 H2 H1 2 若向三份等体积0 1000mol L 1NaOH溶液中分别加入 稀醋酸 浓H2SO4 稀硝酸至恰好完全反应 则上述过程中的焓变 H1 H2 H3的大小关系为 3 已知胆矾溶于水时 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 H Q2kJ mol 1 则Q1与Q2的大小关系为 解析 1 由于该反应为放热反应 且H2O g H2O l H2c d 2 由于CH3COOH电离吸热 浓H2SO4稀释时放热 故有 H1 H3 H2 3 根据题意可得如下转化关系 故有 H Q2kJ mol 1 Q1kJ mol 1 0 即 Q2 Q1 答案 1 2a b 2c d 2 H1 H3 H2 3 Q2 Q1 1 反应物和生成物的状态物质的气 液 固三态的变化与反应热的关系 比较反应热大小的四个注意要点 2 H的符号 比较反应热的大小时 不要只比较 H数值的大小 还要考虑其符号 3 参加反应物质的量 当反应物和生成物的状态相同时 参加反应物质的量越多放热反应的 H越小 吸热反应的 H越大 4 反应的程度 参加反应物质的量和状态相同时 反应的程度越大 热量变化越大 应用3 2013 池州高三质检 如图所示 下列说法不正确的是 A 反应过程 1 的热化学方程式为A2 g B2 g C g H1 Q1kJ mol 1B 反应过程 2 的热化学方程式为C g A2 g B2 g H2 Q2kJ mol 1C Q1与Q2的关系 Q1 Q2D H2 H1 解析由图像数据可知 反应过程 1 的热化学方程式为A2 g B2 g C g H1 Q1kJ mol 1 反应过程 2 的热化学方程式为C g A2 g B2 g H2 Q2kJ mol 1 反应过程 1 与反应过程 2 中 反应物 生成物所涉及物质及状态均相同 只是过程相反 故反应热的数值相等 符号相反 注意比较 H的大小时 要注意考虑其正负号 答案C 1 忽略 H的正负或对 H的正负意义不理解 2 忽视 H的数值与化学方程式中物质的系数有关 系数发生变化时 H的数值要相应变化 3 忽视物质的状态不同 H的数值也不同 4 对热化学方程式意义理解不清 当场指导 Hold住考向 名师揭秘化学反应中的能量变化属于逐渐强化的高考热点 涉及到焓变与化学键的关系 热化学方程式的书写和正误判断 反应热大小的比较和计算 燃烧热和中和热的理解与测定等 2014年高考仍会重点考查该部分知识 应高度关注 1 2012 大纲全国 9 反应A B C H 0 分两步进行 A B X H 0 X C H 0 下列示意图中 能正确表示总反应过程中能量变化的是 解析 A B X H 0 X具有的能量大于A B能量总和 A C错误 X C H 0 A B C H 0 C具有的能量小于X具有的能量 也小于A B能量总和 D正确 B错误 答案D 2 2012 江苏化学 4 某反应的反应过程中能量变化如图所示 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图中生成物总能量高于反应物总能量 反应为吸热反应 A错 使用催化剂可降低活化能而影响反应速率 但不会影响焓变 B错 C正确 图中E1为正反应活化能 E2为逆反应活化能 E1 E2 D错误 答案C 解析反应 是可逆反应 所以254gI2 g 与2gH2 g 反应生成的HI g 小于2mol 放出的热量小于9 48kJ A错 由反应 可得反应 I2 g I2 s H 35 96kJ mol 1 因此 1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差35 96kJ B错 两个反应物的产物均为气态碘化氢 显然C错 由 可知 1mol固态碘比1mol气态碘所含的能量低 故反应 的反应物总能量比反应 的反应物总能量低 答案D 解析由盖斯定律 可知 2 得Na2O2 s 2Na s 2Na2O s H 317kJ mol 1 解析A项中H2O的状态应为液态 B项中可逆反应不能进行到底 19 3kJ热量不是0 5molN2和1 5molH2的反应热 故错误 1 H2O的电子式是 2 反应A的热化学方程式是 3 断开1molH O键与断开1molH Cl键所需能量相差约为 kJ H2O中H O键比HCl中H Cl键 填 强 或 弱 解析 3 由题给条件可知 4molHCl被氧化 放出热量为115 6kJ 可知 H 115 6kJ mol 1 由 H E 反应物键能之和 E 生成物键能之和 可得 E H O E H Cl 115 6 498 2 243 4kJ mol 1 31 9kJ mol 1 键能越大 化学键越稳定 越强 所以水中的H O键比氯化氢中H Cl键强 答案 203 9kJ mol 1 2 2012 重庆理综 12 肼 H2NNH2 是一种高能燃料 有关化学反应的能量变化如图所示 已知断裂1mol化学键所需的能量 kJ N N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 解析由题中的图像可以看出断裂1molN2H4 g 和1molO2 g 中的化学键所要吸收的能量为 2752kJ 534kJ 2218kJ设断裂1molN H键所需要的能量为x则154kJ 4x 500kJ 2218kJ解得x 391kJ 答案B 3 2011 海南 5 已知 2Zn s O2 g 2ZnO s H 701 0kJ mol 12Hg l O2 g 2HgO s H 181 6kJ mol 1则反应Zn s HgO s ZnO s Hg l 的 H为 A 519 4kJ mol 1B 259 7kJ mol 1C 259 7kJ mol 1D 519 4kJ mol 1 答案C 实验用品 仪器 大烧杯 500mL 小烧杯 100mL 温度计 量筒 50mL 两个 泡沫塑料或纸条 泡沫塑料板或硬纸板 中心有两个小孔 环形玻璃搅拌棒 试剂 0 50mol L 1盐酸 0 50mol L 1NaOH溶液 实验步骤 1 在大烧杯底部垫泡沫塑料 或纸条 使放入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 用一个量筒量取50mL0 50mol L 1盐酸 倒入小烧杯中 并用温度计测量盐酸的温度 记