全程学习方略高中化学 1.1.1 化学反应的焓变课件 鲁科版选修4.ppt

专题1化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应第1课时化学反应的焓变 一 化学反应的焓变1 反应热 在化学反应过程中 当反应物和生成物具有相同 时 所 或 的热量 2 焓变 在恒温 恒压的条件下 化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变 符号 单位 kj mol 1 温度 吸收 放出 h 3 吸热反应和放热反应 二 热化学方程式1 概念 能够表示 的化学方程式 2 特点 1 应标明反应温度和压强 若不标明温度和压强 则表示是在 条件下的反应热 2 应标明反应物和生成物的状态 在反应物和生成物的化学式后面用英文小写字母标注其聚集状态 常用g l s aq分别表示 反应热 25 即298k 101kpa 气体 液体 固体 水溶液 3 化学计量数的含义 热化学方程式中物质化学式前面的化学计量数表示 可以是整数或简单分数 同一化学反应 化学计量数不同 反应的 h 3 实例 已知在298k时 2g氢气完全燃烧生成液态水 放出285 8kj的热量 则此反应的热化学方程式可表示为 物质的量 不同 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1 三 化学键与化学反应中能量变化的关系1 本质 反应物中化学键断裂时 的能量与生成物中化学键形成时 的能量不同所导致的 吸收 放出 2 举例 n2 g o2 g 2no g 吸收 吸收 放出 1444 1264 1 辨析下列说法的正误 1 任何化学反应都有能量的变化 2 反应开始时需要加热的化学反应都是吸热反应 3 物质的聚集状态不同 则化学反应的反应热不同 4 物质聚集状态相同的同一化学反应的反应热相同 答案解析 1 分析 化学反应的实质是旧的化学键的断裂和新的化学键的形成 化学键断裂吸收的能量与化学键形成释放的能量不一定相等 因此化学变化中都会伴随能量的变化 2 分析 有些反应开始时虽然需要加热 但反应本身却是放热的 如木炭燃烧 铝热反应等 3 分析 物质具有的能量与其聚集状态有关 如气态水比液态水具有的能量高 因此物质状态不同 反应热不同 4 分析 反应热不仅与物质的聚集状态有关 还和反应物的物质的量有关 同一状态下的同一反应 反应物的物质的量不同 则反应热不同 2 根据化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成这一事实 下列变化不属于化学反应的是 a 白磷在260 时转化为红磷b 石墨在高温下转化为金刚石c nacl熔化d 五氧化二磷吸水 解析 选c 白磷和红磷 石墨和金刚石结构不同 转化过程中有化学键断裂和形成 五氧化二磷和水反应生成磷酸 有化学键断裂和形成 nacl熔化只有化学键断裂 没有化学键形成 是物理变化 3 下列反应中 既属于氧化还原反应 又是吸热反应的是 a ba oh 2 8h2o与nh4cl反应b 铝与稀盐酸反应c 灼热的炭与二氧化碳反应d 甲烷在空气中燃烧 解析 选c a项不是氧化还原反应 b d项是氧化还原反应 但属于放热反应 炭与二氧化碳反应生成一氧化碳 是氧化还原反应 同时也是吸热反应 4 下列说法正确的是 a 焓变是指1mol物质参加反应时的能量变化b 当反应放热时 h 0 反应吸热时 h 0c 在加热条件下发生的反应均为吸热反应d 一个化学反应中 当反应物总能量大于生成物总能量时 h 0 解析 选d 一定温度 压强下的反应热都是焓变 a错 反应吸热时 h 0 反应放热时 h 0 b错 有些放热反应开始时也需要加热 c错 5 下列热化学方程式正确的是 a 2so2 o22so3 h 196 6kj mol 1b c g o2 g co g h 393 5kj mol 1c h2 g o2 g h2o g h 241 8kj mol 1d 2h2 g o2 g h2o l h 571 6kj mol 1 解析 选c a项没有标物质的状态 错误 b d项没有配平 错误 6 已知ea eb ec ed分别表示a b c d所具有的能量 则对于吸热反应a b c d 以下说法正确的是 a ea ecb ea ec edc ea eb ec edd ea eb ec ed 解析 选d 反应吸热 故反应物总能量小于生成物总能量 7 下列对热化学方程式h2 g i2 g hi g h 26kj mol 1的叙述中 正确的是 a 1mol氢气和1mol碘蒸气完全反应需要吸收26kj的热量b 1个氢分子和1个碘分子完全反应需要吸收52kj的热量c 1molh2 g 与1moli2 g 完全反应生成2mol的hi气体需吸收52kj的热量d 1molh2 g 与1moli2 g 完全反应放出26kj的热量 解析 选c 热化学方程式中的化学计量数表示物质的量 化学计量数加倍则相应的反应热加倍 一 物质的能量 化学键的键能与焓变1 物质的能量 化学键的键能与焓变的关系 1 图示 2 化学反应中能量变化的实质 化学反应的实质是旧的化学键的断裂和新的化学键的形成 化学键断裂吸收的能量和形成化学键释放的能量不同 使化学反应过程中有能量的变化 2 焓变的计算方法 焓变 反应物键能总和 生成物键能总和 即 h e1 e2 反应物键能 生成物键能 警示 根据键能计算反应热注意问题根据化学键键能计算反应热时 要注意根据物质的结构 看清物质中所含化学键的数目及单 双键问题 计算时 反应物键能总和减去生成物键能总和 所得数值就是焓变 包括符号 微思考 1 反应物键能总和高于生成物键能总和 则反应物总能量高于生成物总能量吗 提示 不是 化学键的键能是从微观角度来分析反应热 物质具有的能量是从宏观的角度来分析反应热 二者是不同层次的概念 反应物化学键的键能总和高于生成物化学键的键能总和 则该反应是吸热反应 故反应物总能量低于生成总能量 2 可以利用焓变计算化学键的键能吗 如何计算 提示 可以 当反应的焓变已知 除欲求化学键的键能以外 其他化学键的键能都知道时 可利用关系 h 反应物键能 生成物键能求得化学键的键能 过关题组 1 2014 邯郸高二检测 白磷与氧气可发生如下反应 p4 5o2 p4o10 已知断裂下列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 根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的 h 其中正确的是 a 4c 12b 6a 5d kj mol 1b 6a 5d 4c 12b kj mol 1c 4c 12b 4a 5d kj mol 1d 4a 5d 4c 12b kj mol 1 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 p4分子中含有6个p p键 p4o10中含有12个p o键 4个p o键 2 计算化学键键能总和时 要考虑化学计量数 解析 选b 反应物的键能总和 6 akj mol 1 5 dkj mol 1 6a 5d kj mol 1 生成物的键能总和 4 ckj mol 1 12 bkj mol 1 4c 12b kj mol 1 h 反应物键能 生成物键能 6a 5d 4c 12b kj mol 1 2 已知断裂或形成1mola b键吸收或放出的能量叫a b键的键能 今有h h键能为436kj mol 1 h n键能为391kj mol 1 已知热化学方程式 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 则n n键的键能是 a 431kj mol 1b 946kj mol 1c 649kj mol 1d 869kj mol 1 解析 选b h 反应物键能 生成物键能 故3 436kj mol 1 e n n 2 391kj mol 1 3 92 4kj mol 1 e n n 946kj mol 1 3 2014 邯郸高二检测 sf6是一种优良的绝缘气体 分子中只有s f键 已知s8 s 的分子结构模型 如图 断裂1mols s 1molf f 1mols f键需吸收的能量分别为280kj mol 1 160kj mol 1 330kj mol 1 则 s8 s 3f2 g sf6 g 的反应热 h为 a 1780kj mol 1b 1220kj mol 1c 450kj mol 1d 430kj mol 1 解析 选b 根据 h 反应物键能 生成物键能 则 h 8 280kj mol 1 3 160kj mol 1 6 330kj mol 1 1220kj mol 1 互动探究 1 题1中的化学反应是放热反应还是吸热反应 能否据此判断p4 o2 p4o10三者能量的相对高低 提示 磷在氧气中燃烧 燃烧反应都是放热反应 根据物质能量和反应热的关系可知1molp4和5molo2的能量总和大于1molp4o10的能量总和 但不能判断三种物质的能量的相对高低 2 题2中若将2molnh3置于密闭容器中 在相同条件下发生分解反应 吸收的热量是否是92 4kj 提示 不是 因为nh3分解是可逆反应 不能分解完全 所以吸收的热量小于92 4kj 二 热化学方程式的书写及正误判断1 热化学方程式书写 三步骤 一写 写出配平的化学方程式 二注 注明物质的聚集状态 三求 求算出 h的数值 并写出单位及符号 热化学方程式书写时应注意问题 1 注明反应的温度和压强 若不注明 则一般认为是25 101kpa 2 必须标明物质的状态 固体用 s 表示 液体用 l 表示 气体用 g 表示 水溶液用 aq 表示 3 反应热要与化学计量数相对应 化学计量数改变 则反应热相应的改变 2 热化学方程式正误判断 五看 1 一看 各物质的聚集状态是否正确 化学原理是否正确 反应物和生成物的聚集状态不同 反应热 h也不同 因此必须注明物质的聚集状态 2 二看 h的值是否正确 若为放热反应 h0 3 三看 反应热的单位是否准确 反应热的单位为kj mol 1 要防止错写为kj 4 四看 反应热数值与化学计量数是否相对应 由于 h与反应完成的物质的量有关 所以化学计量数必须与 h相对应 5 五看 题目要求 写热化学方程式 答案不是唯一的 书写时要符合题目要求的物质的量等 点拨 化学方程式与热化学方程式的区别 微思考 1 写热化学方程式为什么要标明物质的状态 提示 物质由固态变为液态 由液态变为气体要吸收能量 物质的不同状态具有不同的能量 状态不同则反应热不同 故写热化学方程式必须标明物质的状态 2 对于可逆反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 怎样理解该反应的反应热 1mol氮气和3mol氢气混合后反应 恰好放出92 4kj的热量吗 提示 该反应表示1mol氮气和3mol氢气完全反应生成2mol氨气 放出92 4kj的热量 因该反应是可逆反应 1mol氮气和3mol氢气不能完全反应 故放出的热量小于92 4kj 过关题组 1 2014 衡水高二检测 已知在25 101kpa下 1gc8h18 辛烷 燃烧生成二氧化碳和液态水放出48 40kj热量 表示上述反应的热化学方程式正确的是 a c8h18 l o2 g 8co2 g 9h2o l h 48 40kj mol 1b c8h18 l o2 g 8co2 g 9h2o l h 5517 6kj mol 1 c c8h18 l o2 g 8co2 g 9h2o l h 5517 6kj mol 1d c8h18 l o2 g 8co2 g 9h2o l h 48 40kj mol 1 解题探究 1 物质的质量与物质的量如何进行换算 提示 n 2 如何根据热化学方程式进行反应热的计算 提示 反应热是热化学方程式的一部分 与各物质的物质的量成正比 可仿照化学方程式的计算方法进行计算 解析 选b 1g辛烷的物质的量为mol 故1mol辛烷燃烧放出的热量为48 40kj 114 5517 6kj 放热反应焓变的符号为负号 2 2014 莆田高二检测 已知在1 105pa 298k条件下 2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kj热量 下列热化学方程式正确的是 a h2o g h2 g o2 g h 242kj mol 1b 2h2 g o2 g 2h2o l h 484kj mol 1c h2 g o2 g h2o g h 242kj mol 1d 2h2 g o2 g 2h2o g h 484kj mol 1 解析 选a 2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kj热量 则1mol氢气燃烧生成水蒸气放出242kj热量 正反应放热则逆反应吸热 b项水的状态错误 c d焓变的符号错误 方法规律 热化学方程式的相关计算方法 1 题目中给出热化学方程式时 反应热是化学方程式的一部分 直接根据方程式中量的关系进行计算即可 2 计算某化学键键能时 依据 h 反应物键能 生成物键能 将已知的化学键键能和焓变代入即可求解 3 混合物燃烧的有关计算 可采用设未知数 列方程组 求解的方法 变式训练 2014 富阳高二检测 燃烧ag乙醇 液态 生成co2气体和液态h2o放出的热量为qkj 经测定ag乙醇与足量na反应能生成h25 6l 标准状况 则乙醇燃烧的热化学方程式正确的是 a c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h qkj mol 1b c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h qkj mol 1c c2h5oh l o2 g co2 g h2o l h qkj mol 1d c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h 2qkj mol 1 解析 选d 热化学方程式中物质前的数字只表示物质的量 因此 应首先计算1mol乙醇燃烧的反应热 2c2h5oh 2na2c2h5ona h2 2mol22 4ln c2h5oh 5 6l所以n c2h5oh 0 5mol 即ag乙醇的物质的量为0 5mol 由题意知1mol液态乙醇燃烧生成co2气体和液态h2o 放出的热量应该为2qkj 因此d正确 备选要点 反应热的大小比较 1 放热反应 h0 h的数值越大 就越大 3 同一反应 生成物的状态不同时 a g b g c g h1 0 a g b g c l h2 0 存在 h2 h1 4 同一反应 反应物的状态不同时 a s b g c l h1 0 a g b g c l h2 0 存在 h2 h1 微思考 1 反应放出的热量越多 焓变越大吗 提示 不是 放热反应焓变是负数 放出热量越多 焓变的绝对值越大 而焓变越小 2 比较反应放出的热量大小时 还需要考虑焓变的符号吗 提示 不用 比较反应放出的热量大小时 只比较焓变的数值即可 过关题组 1 2014 海口高二检测 已知 1 h2 g o2 g h2o g h1 akj mol 1 2 2h2 g o2 g 2h2o g h2 bkj mol 1 3 h2 g o2 g h2o l h3 ckj mol 1 4 2h2 g o2 g 2h2o l h4 dkj mol 1下列关系式中正确的是 a ad 0c 2a b0 解析 选c 氢气的燃烧是放热反应 故焓变小于0 b d错误 1 2 热化学方程式中物质状态一致 但化学计量数 2 是 1 的2倍 故焓变 2 是 1 的2倍 即2a bb a错误 2 2014 唐山高二检测 已知 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 现将一定量的稀盐酸 浓硫酸 稀醋酸分别和1l1mol l 1的naoh溶液恰好完全反应 其反应热分别为 h1 h2 h3 则 h1 h2和 h3的大小关系为 a h1 h2 h3b h3 h2 h1c h3 h1 h2d h2 h1 h3 解析 选c 浓硫酸稀释过程中会放出热量 醋酸是弱电解质 电离过程中会吸收能量 因此稀盐酸 浓硫酸 稀醋酸分别和naoh反应放出热量由多到少的顺序为 浓硫酸 稀盐酸 稀醋酸 故焓变的大小顺序为 h3 h1 h2 提分必备关键点 1 反应物总能量高于生成物总能量 反应放热 h0 2 书写热化学方程式必须标明物质的聚集状态 固态 s 液态 l 气态 g 水溶液 aq 写出反应的焓变 3 热化学方程式的焓变与化学计量数成正比 4 利用化学键键能计算反应热 h 反应物键能 生成物键能 化学反应中能量变化的图像探究 真题判断 在括号内打 或 1 2014 海南高考 某反应过程的能量变化如图所示 表明该反应为放热反应 热效应等于 h 分析 由于反应物的能量高于生成物的能量 多余的能量会以热量的形式释放出来 所以该反应为放热反应 热效应等于反应物与生成物的能量差 即 h 2 2012 大纲版全国卷 反应a bc h0 xc h 0 可用如下图像表示 分析 由总反应放热 即a bc h0 x c h 0 由此可知 第一步吸热 第二步放热 则x的总能量高于a b的总能量 且x的能量大于c的能量 3 2012 重庆高考 根据如下图像可知 1mol反应物断裂化学键吸收的能量总和为534kj 分析 图中 h1为反应的焓变 h2为形成化学键释放的能量 h3为断裂化学键吸收的能量 故 h3 2752kj mol 1 534kj mol 1 2218kj mol 1 4 2012 江苏高考 根据如下图像 可知催化剂不改变反应的焓变 分析 根据图像可知 有无催化剂 反应物与生成物间的能量差 h一直未变 即反应的焓变不变 案例探究 上图表示的是n2 g 3h2 g 2nh3 g h akj mol 1反应过程中的能量变化 请思考回答下列问题 1 试判断该反应是吸热反应还是放热反应 提示 放热反应 因为反应物的总能量高于产物的总能量 2 试判断图中e1 e2分别表示什么能量变化