高考化学一轮复习 第14讲 化学反应与能量课件 .ppt

第14讲化学反应与能量 一 反应热 1 焓变 1 定义 在恒压条件下进行的反应的 符号 单位 规定 放热反应的 h取 吸热反应的 h取 2 化学反应产生能量变化的主要原因在于反应物的总能量和生成物的总能量不尽相同 在破坏化学键和形成化学键的过程中能量变化不相等 使得化学反应总是伴随着能量变化 热效应 h kj mol 1 2 放热反应与吸热反应 1 定义 当反应物总能量 生成物总能量时 为放 热反应 当反应物总能量 生成物总能量时 为吸热反应 2 如图3 14 1所示的能量变化与反应过程的关系 当e1 e2时 反应 h 0 当e1 e2时 反应 h 0 图3 14 1 大于 小于 吸热 放热 h 571 6kj mol 1 表示 3 热化学方程式 1 定义 表示参加反应的物质的 和 的 关系的化学方程式 2 意义 表明了变化过程中的 和 例如 2h2 g o2 g 2h2o l 在25 101kpa条件下 3 书写步骤 写热化学方程式一般要先写出反应过程 注明各物质的状态 再计算反应热 写出热化学方程式 量 反应热 物质变化 能量变化 2molh2 g 和1molo2 g 完全反应生成2molh2o l 时释放571 6kj的能量 4 有关热化学方程式书写及判断的4点注意事项 注意标明物质的聚集状态 注意 h的符号与单位 注意 h的数值与计量数是否对应 注意燃烧热 中和热等条件的限制 h 285 8kj mol 1 二 燃烧热与中和热 1 燃烧热 1 定义 在25 101kpa时 纯物质 燃烧生成 的氧化物时所放出的热量 单位为 2 意义 h2的燃烧热为 285 8kj mol 1 表示在25 101kpa条件下 用热化学方程式表示为 h2 g 1 2o2 g h2o l kj mol 1 1mol 完全 稳定 1molh2完全燃烧生成h2o l 时放出的热量 为285 8kj 2 中和热 酸跟碱发生中和反应生成1molh2o 定义 在稀溶液中 时放出的热量叫中和热 三 能源 四 盖斯定律 1 定义 不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应热是 的 反应热只和 有关 而与 无关 2 举例如图3 14 2 始态为s 终态为l 中间过程为r 则有 h 相同 反应体系的始态和终态 h1 h2 图3 14 2 反应途径 考点1放热反应与吸热反应 续表 1 常见的放热反应 燃烧反应 中和反应 大多数化合反应 活泼金属与强酸的反应 铝热反应 钠与水的反应等 2 常见的吸热反应 水解反应 大多数分解反应 一些需持续加热才能发生的反应 碳与二氧化碳的反应 氢氧化钡晶体与氯化铵的反应等 例1 2012年重庆高考 肼 h2nnh2 是一种高能燃料 有关化学反应的能量变化如图3 14 3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 194 b 391 c 516 d 658 图3 14 3 思路指导 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 从反应热计算入手 答案 b 解析 设n h键的键能为y 则 534kj mol 1 4y 154kj mol 1 500kj mol 1 2752kj mol 1 解得y 391kj mol 1 例2 下表中是一些化学键键能的数据 根据上述数据回答下列问题 1 下列物质本身具有的能量最低的是 a h2b cl2c br2d i2 2 x2 h2 2hx x代表卤素原子 的反应是 填 吸热 或 放热 反应 3 相同条件下 等物质的量的cl2 br2 i2分别与足量的氢气反应 放出或吸收的热量最多的是 解析 化学键的键能越大 化学键断裂时需要吸收的能量越多 物质越稳定 根据 h 反应物的总键能 生成物的总键能 可得出第 2 和 3 问的结论 答案 1 a 2 放热 3 cl2 考点2热化学方程式的书写及正误判断1 书写热化学方程式的注意事项 1 h只能写在标有反应物和生成物聚集状态的化学方程式的右边 若为放热反应 h0 2 注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量 不能表示物质的个数 因此化学计量数可以是整数 也可以是分数 且必须与 h相对应 如果化学计量数加倍 则 h也要加倍 h的单位一般为kj mol 1 3 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 才能完整地体现热化学方程式的意义 热化学方程式中不用标 和反应条件 4 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 5 用中文表示焓变时数值没有正负号 而用符号表示焓变 变时数值必须注明正负号 如h2的燃烧热为285 8kj mol 1 h 285 8kj mol 1 2 热化学方程式书写正误的判断方法 1 检查是否标明物质的聚集状态 2 检查 h的 是否与吸热 放热一致 3 检查 h的数值是否与反应物或生成物的物质的量相对 应 成比例 例3 下列热化学方程式书写正确的是 a 已知2h2o g 2h2 g o2 g h 483 6kj mol 1 则氢气的燃烧热为 h 241 8kj mol 1b 已知c 石墨 s c 金刚石 s h 0 则金刚石不如石墨稳定c 已知中和热为 h 57 4kj mol 1 则稀醋酸和稀naoh溶液反应的热化学方程式为 ch3cooh aq naoh aq ch3coona aq h2o l h 57 4kj mol 1d 已知2c s 2o2 g 2co2 g h1 2c s o2 g 2co g h2 则 h1 h2 思路指导 注意热化学方程式书写的易错点 解析 h2的燃烧热为1molh2 g 完全燃烧生成1molh2 l 放出的热量 此处为气态水 无法计算 a错误 能量越低物质越稳定 金刚石能量比石墨高 故石墨稳定 b正确 醋酸电离吸热 反应放出的热量值小于57 4 c错误 c完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量 但是 h为负值 故 h1 h2 d错误 答案 b 考点3燃烧热中和热1 燃烧热 理解燃烧热时应注意的问题 1 纯物质 特指纯净物 可燃的混合物不存在所谓燃烧热 稳定的氧化物 特指在25 101kpa时所有可能产生的燃烧产物中最稳定的一种 2 单位 虽是燃烧 热 但由于限定是1mol纯物质完 3 燃烧都是放热反应 所以燃烧反应 h 0 全燃烧产生的 因此单位为kj mol 1 4 书写表示某物质燃烧热的热化学方程式时 要使该反应物的化学计量数为1 其余反应物和生成物的化学计量数则相应配平 5 常见元素完全燃烧生成稳定的氧化物 c co2 g h h2o l s so2 g 2 中和热 理解中和热时要注意的问题 c oh 1mol l 因为浓酸 浓碱溶液稀释时会放出热量 2 弱酸或弱碱电离要吸收热量 所以它们参加中和反应时 的中和热小于57 3kj mol 1 3 溶液的聚集状态用 aq 表示 生成产物h2o必须是 1mol 4 常温时 中和热 h 57 3kj mol 1 1 参加反应的酸碱浓度应比较小 一般溶液中的c h 或 例4 下列说法正确的是 a 1mol硫酸与1molba oh 2完全中和所放出的热量为中和热b 25 101kpa时 1mols和2mols的燃烧热相等c co是不稳定的氧化物 它能继续和氧气反应生成稳定的co2 所以co的燃烧反应一定是吸热反应d 101kpa时 1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热思路指导 本题考查中和热和燃烧热的准确理解 注意两个概念对反应物或生成物的物质的量的要求 温度 压强对反应热有一定影响 物质的聚集状态不同 反应热也不同 解析 1molh2so4和1molba oh 2完全中和时生成2molh2o a错误 燃烧热与实际燃烧的硫的物质的量无关 b正确 c不完全燃烧产生的co是一种良好的气体燃料 其燃烧反应一定是放热反应 c错误 燃烧热是温度和压强的函数 不同温度下测得的反应热是不同的 故未指明温度谈燃烧热无意义 且若碳不完全燃烧所放出的热量也不能称为燃烧热 d错误 答案 b 甲 乙 甲 丙 乙 h h1 h2 考点4盖斯定律 1 定义 化学反应的反应热只与反应体系的始态 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 即 h h1 h2 2 应用 计算反应热 书写热化学方程式 1 利用关系图找出反应热之间的关系 找起点和终点 起点是a 终点是c 找途径 一个是a b c 一个是a c 列式 h3 h1 h2 2 利用方程组找出反应热之间的关系 找出中间产物 中间产物是b 利用方程组消去中间产物 反应c 反应a 反应b 列式 h3 h1 h2 思路指导 用盖斯定律解题时首先要将已知的反应合并成所求的反应式 其相应的反应热要同样合并 注意系数扩大或缩小一定倍数时反应热也要相应变化 解析 2zn s o2 g 2zno s 2hg l o2 g 2hgo s zn s hgo s zno s hg l 由盖斯定律 2可得 式 则 h h1 h2 2 259 7kj mol 1 答案 c 例6 2013年海南高考 已知下列反应的热化学方程式 6c s 5h2 g 3n2 g 9o2 g 2c3h5 ono2 3 l h12h2 g o2 g 2h2o g h2c s o2 g co2 g h3则反应4c3h5 ono2 3 l 12co2 g 10h2o g o2 g 6n2 g 的 h为 a 12 h3 5 h2 2 h1b 2 h1 5 h2 12 h3c 12 h3 5 h2 2 h1d h1 5 h2 12 h3 答案 a 利用热化学方程式 盖斯定律和燃烧热的数据 可以计算一些反应的反应热 在计算反应热时 要特别注意以下问题 1 注意热化学方程式中化学计量数必须与 h相对应 如果化学计量数加倍 则 h也要加倍 2 热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时的反应热 由于可逆反应是不能进行到底的 所以其实际 h的绝对值 即不含正负号的数值 小于理论值 如n2 g 思维模型利用盖斯定律书写热化学方程式 例7 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 应用盖斯定律进行简单计算 1 当热化学方程式乘以或除以某一个数时 h也应乘以或除以同一个数 方程式进行加减运算时 h也同样要进行加减运算 且要带 符号 即把 h看作一个整体进行运算 2 将一个热化学方程式改写成逆反应时 h的符号也随 之改变 但数值不变 3 在设计反应过程中 会遇到同一物质的三态 固 液 气 的相互转化 状态由固 液 气变化时 吸热 反之放热 实验探究中和热的测定1 测定原理 c 4 18 10 3kj g 1 1 n为生成h2o的物质的量 2 实验装置 图3 14 4 3 注意事项 1 碎泡沫塑料 或纸条 及泡沫塑料板的作用是保温 隔热 减少实验过程中热量的损失 2 为保证酸 碱完全中和 常采用碱稍稍过量 3 实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动 不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒 理由是铜传热快 热量损失大 4 问题设计 1 对于本实验中采用稍过量的naoh反应的原因 教材中说是为保证盐酸完全被中和 那么在反应中若因为有放热现象 而造成少量hcl在反应中挥发 则测得的中和热偏小 2 该实验小组做了三次实验 每次取溶液各50ml 并记 录如下原始数据 3 若用等浓度的醋酸与naoh溶液反应 则测得的中和热会偏小 其原因是用醋酸代替盐酸 醋酸电离要吸收热量 造成测得中和热偏小 4 在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤 若无此操作步骤 则测得的中和热偏小 已知盐酸 naoh溶液密度近似为1 00g cm 3 中和后混合液的比热容c 4 18 10 3kj g 1 1 则该反应的中和热为 h 56 01kj mol 1 例8 实验室用50ml1 0mol l 1盐酸与50ml1 1mol l 1 氢氧化钠溶液在图3 14 5装置中进行中和反应 并通过测定 反应过程中所放出的热量来计算中和热 试回答下列问题 图3 14 5 1 大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 2 填 能 或 不能 将环形玻璃搅拌棒改为环 形金属 如铜 棒 其原因是 3 大烧杯上如不盖硬纸板 对求得中和热数值的影响是 填 偏高 偏低 或 无影响 氧化钠溶液进行反应 则与上述实验相比 所放热量 填 增加 减少 或 不变 理由是 所求中和热数值 填 增加 减少 或 不变 理由是 4 如果改用60ml1 0mol l 1盐酸跟50ml1 1mol l 1氢 答案 1 减少实验过程中的热量损失 2 不能金属易导热 热量损失大 3 偏低 4 增加 后者生成0 055mol的h2o 而前者只能生成 0 050mol的h2o 不变 中和热 是指酸跟碱发生中和反应 生成1molh2o时所放出的热量 与酸 碱的用量无关 题组一反应热 1 2013年北京高考 下列设备工作时 将化学能转化为热能的是 a 硅太阳能电池b 锂离子电池c 太阳能集热器d 燃气灶 解析 硅太阳能电池是太阳能转化为电能 a项错误 锂离子电池是把化学能转化为电能 b项错误 太阳能集热器是把太阳能转化为热能 c项错误 答案 d 2 2012年全国高考 反应a b c h0 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 由a b x为吸热反应 故x的能量高于a b的能量 而总反应a b c为放热反应 故c的能量小于a b的能量 d项正确 答案 d 题组二热化学方程式的书写 3 2013年江苏模拟 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 的化学计量数为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