【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 第六章 化学反应与能量转化第一节化学反应的热效应教学案 鲁科版.doc

第六章化学反应与能量转化第一节化学反应的热效应考纲点击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。4了解能量是人类生存和社会发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用。一、化学反应的反应热1化学反应的实质与特征(1)实质：_断裂和_形成。(2)特征：既有_生成，又有_的变化。2反应热：是指一定温度下反应所释放或吸收的热量。在化学实验中，通常遇到的反应是在敞口容器中进行的，此时的反应热等于反应前后物质的_，用符号_表示，单位一般采用_。3从宏观角度看，焓变等于_，从化学键微观角度看，焓变等于_。如图中，a表示_，b表示_，该反应的h_0。(1)焓(h)：描述物质所具有的_的物理量。(2)焓变(h)：反应产物的总焓与反应物的总焓之差。4吸热反应和放热反应特别提示：(1)化学反应表现为吸热或放热与反应开始是否需要加热无关，需要加热的反应不一定是吸热反应(如co2co2)，不需要加热的反应也不一定是放热反应。(2)浓硫酸、naoh固体、cao固体溶于水放热；nh4no3溶于水吸热。(3)一个化学反应能量的变化决定于反应物、生成物所具有的能量或者说决定于反应物、生成物的总键能，而能量或总键能与反应条件无关(反应条件可以改变活化能，如加正催化剂就是降低活化能)。所以说h与反应条件无关。(4)物质的能量越低物质越稳定。(5)催化剂可以降低反应物的活化能，但不影响反应焓变h。5中和热和燃烧热比较项目燃烧热中和热相同点能量变化_反应hh_0，单位：_不同点反应物的量_ mol(o2的量不限)可能是1 mol，也可能不是1 mol生成物的量不限量h2o是_ mol反应热的含义_时，_ mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；不同反应物，燃烧热不同_中强酸跟强碱发生中和反应生成_ mol h2o时所释放的热量；不同反应物的中和热大致相同，均约为_ kjmol1特别提示：(1)燃烧热是1 mol可燃物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量；如c生成的为co2，而不是co，h2生成的应为h2o(l)而不是h2o(g)。(2)中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol h2o放出的热量，为57.3 kjmol1，弱酸弱碱电离时吸热，放出的热量小于57.3 kjmol1，浓硫酸稀释时放热，放出的热量大于57.3 kjmol1。(3)对于中和热、燃烧热，由于确定它们是放热反应，所以描述中不带“”，但其焓变还为负值。即时训练1下列说法是否正确(填“”或“”)(1)雪融化时温度降低，说明雪融化是吸热反应()(2)c(石墨，s)=c(金刚石，s)h0说明石墨比金刚石稳定()(3)2h2o(l)=2h2(g)o2(g)的焓变h0()(4)所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行()即时训练2下列说法或表示方法正确的是()。a反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能发生反应b已知s(l)o2(g)=so2(g)h293.23 kjmol1，则s(s)o2(g)=so2(g)反应放出的热量的数值大于293.23 kjmol1c表示中和热的离子方程式为：hoh=h2oh57.3 kjmol1d物理变化过程中，也可能有热量的变化即时训练3判断正误(用“”或“”填写)。(1)500 、30 mpa下，将0.5 mol n2和1.5 mol h2置于密闭容器中充分反应生成nh3(g)，放热19.3 kj，其热化学方程式为：n2(g)3h2(g)2nh3(g)h38.6 kjmol1()(2)如图表示某吸热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中能量变化()二、反应焓变与热化学方程式1盖斯定律及其应用(1)定义：对于一个化学反应，无论是_完成，还是_完成，其反应焓变都是_的。(2)应用：如由a到b可以设计如下两个途径：途径一：ab(h)途径二：acb(h1、h2)即：则焓变h、h1、h2的关系可以表示为_。2热化学方程式(1)概念：表示化学反应中的物质变化和焓变的化学反应方程式。(2)意义表明了化学反应中的_变化和_变化。如：2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kjmol1表示：2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kj的热量。(3)书写注意事项：注意标明物质的聚集状态：反应物和生成物的聚集状态不同，焓变的数值和符号可能不同，因此必须在方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(s/l/g)，不用标“”或“”以及“点燃”“加热”等，水溶液则用“aq”表示。注意注明必要的反应条件：焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须在h后指明反应的温度和压强(298 k、101 kpa时，可不注明)。注意明确系数的含义：热化学方程式中的系数只表示该物质的物质的量，不表示分子个数或原子个数，因此系数也可以是分数。注意h的单位及符号：h的单位是jmol1或kjmol1，h只能写在化学方程式的右边，表示正向反应的焓变。h0表示为放热反应；h0，则表示为吸热反应。注意同一反应中系数与h数值的对应关系：h是一个化学反应完全进行时的反应热，与反应是否可逆无关。根据焓的性质，若化学方程式中各物质的系数加倍，则h的数值也加倍；若反应逆向进行，则h改变符号，但绝对值不变。特别提示：(1)热化学方程式表示已完成的数量，计算可逆反应的反应热时要注意其不能进行到底。(2)反应逆向进行时，其反应热数值不变，符号相反。(3)“五看”法判断热化学方程式的正误：看方程式是否配平；看各物质的聚集状态是否正确；看h的“”“”符号是否正确；看反应热的单位是否为kjmol1；看反应热的数值与化学计量数是否对应。即时训练4(1)1 mol co气体完全燃烧生成co2气体，放出283 kj的热量，其热化学方程式为_。(2)1 g h2气体完全燃烧生成液态水放出143 kj热量，其热化学方程式为_。即时训练5已知：h2(g)f2(g)=2hf(g)h270 kjmol1，下列说法中正确的是()。a氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应b1 mol h2与1 mol f2反应生成2 mol液态hf放出的热量小于270 kjc在相同条件下，1 mol h2与1 mol f2的能量总和大于2 mol hf气体的能量d该反应中的能量变化可用下图来表示一、热化学方程式的书写1注意h的符号和单位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。h的单位一般为kjmol1。(1)若为放热反应，h为“”；(2)若为吸热反应，h为“”。2注意反应条件反应热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 、101 325 pa下测定的，可不注明温度和压强。3注意物质的聚集状态反应物和产物的聚集状态不同，反应热h不同。因此，必须注明物质的聚集状态。这是因为：4注意化学方程式的化学计量数(1)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，并不表示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。且化学计量数必须与h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表示反应物完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。方程式中化学式前面的化学计量数必须与h相对应，即化学计量数与h成正比。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。如：h2(g)cl2(g)=2hcl(g)h1h2(g)cl2(g)=hcl(g)h22hcl(g)=h2(g)cl2(g)h3则有：h12h2h3在可逆反应中的反应热数值是按生成物的量反应完成时放出或吸收的能量，而不是按反应物的量反应时的能量变化。如3h2(g)n2(g)2nh3(g)h92.4 kjmol1是指生成2 mol nh3时放出92.4 kj的热量，因反应不能进行完全，3 mol h2(g)和1 mol n2(g)混合反应实际放出的热量小于92.4 kj。【例11】在25 、101 kpa下，1 g c8h18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出48.40 kj的热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()。ac8h18(l)o2(g)=8co2(g)9h2o(g)h5 518 kjbc8h18(l)o2(g)=8co2(g)9h2o(l)h5 518 kjmol1cc8h18o2=8co29h2oh5 518 kjmol1d2c8h18(l)25o2(g)=16co2(g)18h2o(l)h96.8 kjmol1【例12】(2012山师附中测试)298 k、101 kpa时，1 mol h2(g)与o2(g)完全反应生成h2o(g)时放出242 kj热量，而生成h2o(l)时放出286 kj热量，则下列表达不正确的是()。a2h2(g)o2(g)=2h2o(g)h484 kjmol1bh2o(g)=h2(g)o2(g)h242 kjmol1ch2(g)o2(g)=h2o(l)h286 kjmol1dh2o(l)=h2o(g)h44 kjmol1特别提示：若可燃物的计量数为1，且生成的氧化物均是稳定状态，此时h表示燃烧热。生成不稳定的氧化物时所放出的热量不是燃烧热，如c(s)1/2o2(g)=co(g)h195.41 kjmol1，因co可继续与o2反应生成co2并放出热量，所以195.41 kjmol1并不是碳的燃烧热。二、反应焓变的大小比较及计算1计算(1)从键能数据进行计算he(反应物的键能总和)e(生成物的键能总和)。(2)根据图示中能量变化来确定。hh(生成物)h(反应物)如图：hh1h20，该反应为放热反应；图：hh2h10，该反应为吸热反应。(3)利用盖斯定律进行计算若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焓变也可以由这几个反应的焓变相加减而得到。(4)利用热化学方程式进行相关量的求算先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与焓变之间的关系直接求算物质的量或焓变。2比较(1)同一反应生成物状态不同时a(g)b(g)=c(g)h10a(g)b(g)=c(l)h20因为c(g)=c(l)h30，则h3h2h10，即h2h1。(2)同一反应反应物状态不同时s(g)o2(g)=so2(g)h10s(s)o2(g)=so2(g)h20h2h3h1h3h1h2，又因为h30所以h1h2(3)两个有联系的不同反应相比c(s)o2(g)=co2(g)h10c(s)o2(g)=co(g)h20根据常识可知co(g)o2(g)=co2(g)h30又因为h2h3h1，所以h2h1。特别提示：(1)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。(2)对一个反应，逆反应过程的焓变与正反应过程的焓变数值相等，符号相反。【例21】已知：1 mol h2分子中化学键断裂时需要吸收436 kj的能量；1 mol cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kj的能量；由h原子和cl原子形成1 mol hcl分子时释放431 kj的能量。下列叙述正确的是()。a氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是h2(g)cl2(g)=2hcl(g)b氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的h183 kjmol1c氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体，反应的h183 kjmol1d氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体，反应的h183 kjmol1【例22】(2012重庆理综)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1 mol化学键所需的能量(kj)：nn为942、o=o为500、nn为154，则断裂1 mol nh键所需的能量(kj)是()。a194 b391 c516 d658化学反应吸热与放热的实验探究化学反应的能量变化经常以热能的形式表现出来，所以在试题中经常设计实验探究化学反应的热效应，考查实验设计、评价等能力。下图是某同学设计的放热反应的观察装置，其实验操作是按图所示将实验装置连接好；在u形管内加入少量红墨水(或品红溶液)，打开t形管螺旋夹，使u形管内两边的液面处于同一水平面，再夹紧螺旋夹；在中间的试管里盛 1 g 氧化钙，当滴入2 ml左右的蒸馏水后，即可观察。氧化钙与水的反应试回答：(1)实验中观察到的现象是_。(2)该实验中必须进行的一步实验操作是_。(3)该实验的原理是_。(4)实验中发生反应的化学反应方程式：_。(5)说明cao、h2o的能量与ca(oh)2能量之间的关系：_。(6)若该实验中cao换成nacl，实验还能否观察到相同现象？_(填“能”或“否”)。1下列说法正确的是()。a(2012浙江理综)利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法b(2012福建理综)2so2(g)o2(g)=2so3(g)和4so2(g)2o2(g)=4so3(g)的h相等c在100 、101 kpa条件下，液态水的气化热为40.69 kjmol1，则h2o(g)=h2o(l)的h40.69 kjmol1d同温同压下，h2(g)cl2(g)=2hcl(g)在光照和点燃条件的h不同2(2012全国理综)反应abc(h0)分两步进行：abx(h0)，xc(h0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()。3(2012江苏化学)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4下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是()。a甲烷的标准燃烧热为890.3 kjmol1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(g)h890.3 kjmol1b500 、30 mpa下，将0.5 mol n2和1.5 mol h2置于密闭的容器中充分反应生成nh3(g)，放热19.3 kj，其热化学方程式为：n2(g)3h2(g)2nh3(g)h38.6 kjmol1c氯化镁溶液与氨水反应：mg22oh=mg(oh)2d氧化铝溶于naoh溶液：al2o32oh3h2o=2al(oh)45(2012北京理综)人工光合作用能够借助太阳能，用co2和h2o制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备hcooh的原理示意图，下列说法不正确的是()。a该过程是将太阳能转化为化学能的过程b催化剂a表面发生氧化反应，有o2产生c催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强d催化剂b表面的反应是co2 2h2e=hcooh6在25 、101 kpa下，已知si的气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol电子放热190.0 kj，该反应的热化学方程式是_。7工业上用co生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：co(g)2h2(g)=ch3oh(g)。下图表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂后的能量变化。该反应是_(填“吸热”或“放热”)反应，写出反应的热化学方程式：_；选择适宜的催化剂，_(填“能”或“不能”)改变该反应的反应热。8氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用。回答下列问题：(1)氮元素原子的l层电子数为_；(2)nh3与naclo反应可得到肼(n2h4)，该反应的化学方程式为_；(3)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂n2o4反应生成n2和水蒸气。已知：n2(g)2o2(g)=n2o4(l)h119.5 kjmol1n2h4(l)o2(g)=n2(g)2h2o(g)h2534.2 kjmol1写出肼和n2o4反应的热化学方程式_；(4)肼空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_。参考答案基础梳理整合一、1(1)旧键新键(2)新物质能量2焓的改变hkjmol13h(生成物)h(反应物)反应物的键能和生成物的键能和活化能焓变(1)能量4大于小于大于小于5放热kjmol11125 、101 kpa1稀溶液157.3即时训练1答案：(1)(2)(3)(4)即时训练2d即时训练3答案：(1)(2)二、1(1)一步分几步相同(2)hh1h22(2)物质能量即时训练4答案：(1)co(g)o2(g)=co2(g)h283 kjmol1(2)h2(g)o2(g)=h2o(l)h286 kjmol1即时训练5c核心归纳突破【例11】b解析：在25 、101 kpa条件下，辛烷是液体，1 mol辛烷燃烧生成co2和液态水时放热：114 g5 518 kj，故b正确，d错误；a项中h2o的状态应写为“l”，单位应为kjmol1，c项没有注明状态。【例12】d解析：a、b、c三项均正确，ac得：h2o(l)=h2o(g)h44 kjmol1。【例21】c解析：若生成2 mol hcl则需消耗1 mol h2和1 mol cl2。1 mol h2和1 mol cl2断键吸收的能量为436 kj243 kj679 kj，2 mol hcl成键放出的能量为2431 kj862 kj，故生成2 mol hcl的h679 kjmol1862 kjmol1183 kjmol1，则生成1 mol hcl的h91.5 kjmol1。【例22】b解析：由图知n2h4(g)o2(g)=n2(g)2h2o(g)h534 kjmol1，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。可设断裂1 mol nh键所需能量为x kj，154 kj4x kj500 kj2 752 kj534 kj，可求得x391，故选b。实验探究拓展实验典例答案：(1)u形玻璃管里的红墨水(或品红溶液)会沿开口端上升(2)检查装置气密性(3)cao与h2o反应放出热量，使大试管中空气膨胀，引起红墨水(或品红溶液)在u形管中的位置左低右高(4)caoh2o=ca(oh)2(5)cao和h2o的能量和大于ca(oh)2的能量(6)否解析：本实验利用气体的热胀冷缩原理，通过观察u形管里液面变化指示左边装置中发生反应的热量变化，故此实验要求装置必须气密性良好，否则无法观察到现象。演练巩固提升1a解析：a项，太阳能光解水过程将太阳能转化为h2和o2中的化学能贮存，间接利用太阳能，a正确；b项，h数值与方程式中化学计量数成比例关系，b错；c选项中，h2o(g)h2o(l)是放出热量，则h2o(g)=h2o(l)的h40.69 kjmol1，c错；根据h生成物的焓反应物的焓可知，焓变与反应条件无关，故d错。2d解析：本题考查化学反应中的能量转化。由abx为吸热反应，故x的能量高于ab的能量，可排除a项和c项；而总反应abc为放热反应，故c的能量小于ab的能量，b项错误，而d项正确。3c解析：从图中看，反应物的总能量低于生成物的总能量，故为吸热反应，a项错；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，b项错；