高考化学一轮复习 专题四 基本理论 第17讲 化学反应与能量变化讲解课件.ppt

化学课标版 第17讲化学反应与能量变化 考点一焓变反应热1 化学反应中的变化和守恒 1 化学反应中的两大变化 物质变化和 能量变化 2 化学反应中的两大守恒 质量守恒和能量守恒 3 化学反应中的能量转化形式 化学能转化为热能 光能 电能等 2 焓变 反应热 1 化学反应过程中 当反应物和生成物具有相同的温度时 放出或吸收的热量称为化学反应的反应热 在特定条件下焓变等于反应热 2 符号 h 3 常用单位 kj mol 1或kj mol 3 吸热反应和放热反应 1 从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析 如图所示 2 从键能的角度分析 3 常见放热反应a 可燃物的燃烧 b 酸碱中和反应 c 大多数化合反应 d 金属与酸的置换反应 e 物质的缓慢氧化 f 铝热反应等 4 常见吸热反应a 大多数分解反应 b 盐的水解 c ba oh 2 8h2o与nh4cl反应 d 碳与水蒸气 c与co2的反应 4 燃烧热 中和热 1 燃烧热 2 中和热1 概念及表示方法 b 计算公式 h kj mol 1t1 起始温度 t2 终止温度 n 生成水的物质的量 c 中和后生成的溶液的比热容 一般为4 18j g 3 注意事项a 碎泡沫塑料 或纸条 及泡沫塑料板的作用是隔热 防止热量散失 2 中和热的测定a 装置 b 为保证酸 碱完全中和 常使碱稍稍过量 c 实验中若使用弱酸或弱碱 会使测得的数值偏小 5 能源 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 物质发生化学变化都伴有能量的变化 2 放热反应不需要加热就能反应 吸热反应不加热就不能反应 3 同温同压下 反应h2 g cl2 g 2hcl g 在光照和点燃条件下的 h不同 4 n2分子中含3个共价键 键能大 故n2的能量 焓 也大 5 反应hcho o2co2 h2o为吸热反应 6 由 4p s 红磷 p4 s 白磷 h 0 可知 白磷比红磷稳定 7 甲烷的燃烧热 h 890kj mol 1 则甲烷燃烧的热化学方程式为ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g h 890kj mol 1 8 s s o2 g so3 g h 315kj mol 1 燃烧热 h的数值正确 9 在稀溶液中 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 若将含0 5molh2so4的浓硫酸与含1molnaoh的溶液混合 放出的热量为57 3kj 10 已知稀溶液中 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57 3kj的热量 11 太阳能是清洁能源 12 化石燃料属于可再生能源 不影响可持续发展 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 多维思考 已知某反应a g b g c g d g 反应过程中的能量变化如图所示 回答下列问题 1 该反应是反应 填 吸热 或 放热 该反应的 h kj mol 1 用含e1 e2的代数式表示 相同条件下 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反应速率增大 则e1 e2和 h的变化是 e1 e2 h 填 增大 减小 或 不变 答案 1 吸热e1 e2一定低 2 减小减小不变 1 n2 g 3h2 g 2nh3 g 反应进程中的能量变化如图所示 下列说法中错误的是 a 该反应的活化能为e1b 该反应的 h e1 e2c 该反应为放热反应d 图中表示温度t1 t2 题组一化学反应与能量变化的图像分析 答案d活化能是指化学反应中 由反应物分子到达活化分子所需的最小能量 故a正确 依据图像分析判断 h e1 e2 故b正确 反应物的能量高于生成物的能量 是放热反应 故c正确 图中虚线 实线表示的是有无催化剂时 反应过程中的能量变化 反应的活化能与温度无关 故d错误 2 2016江西吉水四模 反应a bc h0 xc 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 答案b由总反应a bc h0 a与b的能量之和小于x的能量 排除c 反思归纳正确理解反应过程 能量图像e1 活化能 e2 逆反应的活化能 h e2 e1 为此反应的焓变 催化剂的作用 降低e1 e2 但不影响 h 反应放热还是吸热取决于起点 反应物 和终点 生成物 能量的相对高低 3 2016河南安阳模拟 已知反应 101kpa时 2c s o2 g 2co g h 221kj mol 稀溶液中 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol下列结论中正确的是 a 碳的燃烧热大于110 5kj molb 的反应热为221kj molc 稀硫酸与稀naoh溶液反应的中和热为 57 3kj mold 稀醋酸与稀naoh溶液反应生成1mol水 放出57 3kj热量 题组二燃烧热 中和热 答案a使用燃烧热时要注意两个关键点 反应物用量 可燃物为1mol 产物要求 充分燃烧生成稳定氧化物 h h2o l c co2 g s so2 g 反应 没有生成稳定氧化物 因此碳的燃烧热大于110 5kj mol 故a正确 的反应热为 221kj mol 故b错误 稀硫酸与稀naoh溶液反应的中和热为57 3kj mol 1 故c错误 ch3cooh为弱电解质 电离过程要吸热 则稀醋酸与稀naoh溶液反应生成1mol水 放出的热量小于57 3kj 故d错误 4 2016海南单科 6 2分 油酸甘油酯 相对分子质量884 在体内代谢时可发生如下反应 c57h104o6 s 80o2 g 57co2 g 52h2o l 已知燃烧1kg该化合物释放出热量3 8 104kj 油酸甘油酯的燃烧热 h为 a 3 8 104kj mol 1b 3 8 104kj mol 1c 3 4 104kj mol 1d 3 4 104kj mol 1 答案d燃烧1mol油酸甘油酯释放的热量为 884g 3 4 104kj 则油酸甘油酯的燃烧热 h 3 4 104kj mol 1 题组三能源的开发和利用5 2016浙江温州模拟 下列说法中不正确的是 a 煤 石油 天然气均为化石燃料 它们属于可再生资源b 生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量c 氢气的燃烧产物是水 不会污染环境 是理想的清洁燃料d 大自然利用太阳能最成功的是植物的光合作用 答案a化石燃料包括煤 石油和天然气等 属于不可再生资源 故a错误 6 2016江西宜春一模 未来新能源的特点是资源丰富 在使用时对环境无污染或者污染很小 且可以再生 下列能源符合未来新能源标准的是 天然气 煤 核能 石油 太阳能 生物质能 风能 氢能a b c d 答案b煤 石油 天然气是化石能源 不是新能源 核能发电中核电厂的反应器内有大量的放射性物质 会对生态及民众造成伤害 不属于未来新能源 考点二热化学方程式1 概念表示参加反应的物质的 量和 反应热的关系的化学方程式 2 意义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 例如 h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 表示在25 和1 01 105pa下 1mol氢气和0 5mol氧气完全反应生成1mol液态水时放出285 8kj的热量 3 书写热化学方程式的注意事项 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 2h2o l 2h2 g o2 g 的焓变 h 0 2 h2 g o2 g h2o l h1和2h2 g o2 g 2h2o l h2中的 h1 h2 3 h2 g o2 g h2o g h1和h2o g h2 g o2 g h2中的 h1 h2 4 c 石墨 s c 金刚石 s h 0 说明石墨比金刚石稳定 5 已知 500 30mpa下 n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 将1 5molh2和过量的n2在此条件下充分反应 放出热量46 2kj 答案 1 2 3 4 5 2 多维思考 1 h的单位 kj mol 中每摩尔的含义是什么 2 实验室用4molso2与2molo2在一定条件下进行下列反应 2so2 g o2 g 2so3 g h 196 64kj mol 当放出314 624kj热量时 so2的转化率为多少 3 已知n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 2kj mol 1 若把1moln2与3molh2混合后充分反应时 放出热量为92 2kj 这种说法对吗 答案 1 h单位kj mol中 每摩尔 指的不是每摩尔某物质 而是指每摩尔反应 2 当放出热量为314 624kj时 参加反应的so2的物质的量为 2mol 3 2mol 故so2的转化率为 100 80 3 不对 此反应为可逆反应 1moln2和3molh2不可能完全反应 故放出的热量小于92 2kj 题组一书写热化学方程式1 1 si与cl两元素的单质反应生成1molsi的最高价化合物 恢复至室温 放热687kj 已知该化合物的熔 沸点分别为 69 和58 写出该反应的热化学方程式 2 nabh4 s 与h2o l 反应生成nabo2 s 和h2 g 在25 101kpa下 已知每消耗3 8gnabh4 s 放热21 6kj 该反应的热化学方程式是 3 化合物ax3和单质x2在一定条件下反应可生成化合物ax5 回答下列问题 已知ax3的熔点和沸点分别为 93 6 和76 ax5的熔点为167 室温时ax3与气体x2反应生成1molax5 放出热量123 8kj 该反应的热 化学方程式为 答案 1 si s 2cl2 g sicl4 l h 687kj mol 1 2 nabh4 s 2h2o l nabo2 s 4h2 g h 216 0kj mol 1 3 ax3 l x2 g ax5 s h 123 8kj mol 1 解析 1 si和cl2反应生成sicl4 sicl4的熔点为 69 沸点为58 说明室温下sicl4为液体 生成1mol液态sicl4时放热687kj 据此可写出反应的热化学方程式 2 依题意 反应nabh4 s 2h2o l nabo2 s 4h2 g 的 h 21 6kj 216 0kj mol 1 3 由题意知 室温时 ax3是液体 ax5是固体 所以热化学方程式为ax3 l x2 g ax5 s h 123 8kj mol 1 2 已知化学反应a2 g b2 g 2ab g 的能量变化如图所示 请写出该反应的热化学方程式 答案a2 g b2 g 2ab g h a b kj mol 1解析由图可知 生成物总能量高于反应物总能量 故该反应为吸热反应 h a b kj mol 1 技法总结热化学方程式的书写步骤 3 2016辽宁营口期中 下列热化学方程式书写正确的是 h的绝对值均正确 a c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o g h 1367 0kj mol 燃烧热 b naoh aq hcl aq nacl aq h2o l h 57 3kj mol 中和热 c s s o2 g so2 g h 296 8kj mol 反应热 d 2no2o2 2no h 116 2kj mol 反应热 题组二热化学方程式的正误判断 答案c燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1mol 得到的氧化物必须是稳定的氧化物 h2o的状态必须为液态 故a错 中和反应是放热反应 h应小于0 故b错 书写热化学方程式要注明物质在反应时的聚集状态 故d错 4 标准状况下 气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓 已知h h h o和键的键焓分别为436kj mol 1 463kj mol 1和495kj mol 1 下列热化学方程式正确的是 a h2o g h2 g o2 g h 485kj mol 1b h2o g h2 g o2 g h 485kj mol 1c 2h2 g o2 g 2h2o g h 485kj mol 1d 2h2 g o2 g 2h2o g h 485kj mol 1答案d化学反应的焓变等于反应物的总键焓与生成物的总键焓之差 由此可确定d项正确 技法总结判断热化学方程式正误的 五审 考点三反应热的计算和比较1 盖斯定律及其应用 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 其反应热是相同的 即化学反应的反应热只与反应体系的 始态 终态有关 而与反应的途径无关 2 应用 2 反应热的计算 特别提醒应用盖斯定律时要注意的问题 1 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缩小 h也要相应扩大或缩小 2 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 3 利用键能计算反应热时 要注意物质中化学键的个数 如1molnh3中含有3moln h键 1 判断正误 正确的画 错误的画 1 若h2 g cl2 g 2hcl g h10 2 已知相同条件下2so2 g o2 g 2so3 g h1 反应2so2 s o2 g 2so3 g h2 则 h1 h2 答案 1 2 2 多维思考 1 下列各组热化学方程式的 h前者大于后者的是 c s o2 g co2 g h1c s o2 g co g h2 s s o2 g so2 g h3s g o2 g so2 g h4 h2 g o2 g h2o l h52h2 g o2 g 2h2o l h6 caco3 s cao s co2 g h7cao s h2o l ca oh 2 aq h8 2 已知下列反应的热化学方程式为 c s o2 g co2 g h1 393 5kj mol 1 ch3cooh l 2o2 g 2co2 g 2h2o l h2 870 3kj mol 1 2h2 g o2 g 2h2o l h3 571 6kj mol 1请计算 2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l h4 答案 1 2 488 3kj mol 1 1 1 2016山东临沂二模 乙醛酸 ohc cooh 是合成名贵香料的原料之一 由乙二醛催化氧化制乙醛酸的反应如下 2ohc cho g o2 g 2ohc cooh g h已知反应中相关的化学键键能数据如下表 题组一利用化学键计算 h 计算上述反应的 h kj mol 1 2 2016河北衡水一模 汽车尾气中的no g 和co g 在一定温度和催化剂的条件下可净化 反应的化学方程式为2no g 2co g n2 g 2co2 g 已知部分化学键的键能如下 请计算上述反应的 h kj mol 答案 1 308 2 530 解析 1 h 反应物总键能 生成物总键能 由有机物的结构可知 该反应的反应热为2molc h 1moloo键总键能与2molc o 2molo h键总键能之差 h 2 413kj mol 1 498kj mol 1 2 351kj mol 1 465kj mol 1 308kj mol 1 2 化学反应的焓变等于反应物旧键断裂吸收的能量之和与产物中新键生成释放的能量之和之差 所以2no g 2co g n2 g 2co2 g 的 h 2 632 1076 2 kj mol 750 4 946 kj mol 530kj mol 2 1 2015课标 27 节选 甲醇既是重要的化工原料 又可作为燃料 利用合成气 主要成分为co co2和h2 在催化剂作用下合成甲醇 发生的主要反应如下 co g 2h2 g ch3oh g h1 co2 g 3h2 g ch3oh g h2o g h2 co2 g h2 g co g h2o g h3回答下列问题 已知反应 中相关的化学键键能数据如下 由此计算 h1 kj mol 1 已知 h2 58kj mol 1 则 h3 kj mol 1 2 2015浙江理综 28 节选 乙苯催化脱氢制苯乙烯反应 已知 计算上述反应的 h kj mol 1 答案 1 99 41 2 124 解析 1 由反应热与键能的关系可得 h1 1076kj mol 1 2 436kj mol 1 3 413kj mol 1 343kj mol 1 465kj mol 1 99kj mol 1 依据盖斯定律知 反应 则 h3 h2 h1 58kj mol 1 99kj mol 1 41kj mol 1 2 h 旧键断裂吸收的总能量 新键形成放出的总能量 h 348 412 2 kj mol 1 612 436 kj mol 1 124kj mol 1 反思归纳1 熟记反应热 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2 规避两个易失分点 1 旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的 缺少任何一个过程都不是化学变化 2 常见物质中的化学键数目 3 2016课标 26 节选 联氨 又称肼 n2h4 无色液体 是一种应用广泛的化工原料 可用作火箭燃料 回答下列问题 2o2 g n2 g n2o4 l h1 n2 g 2h2 g n2h4 l h2 o2 g 2h2 g 2h2o g h3 2n2h4 l n2o4 l 3n2 g 4h2o g h4 1048 9kj mol 1上述反应热效应之间的关系式为 h4 联氨和n2o4可作为火箭推进剂的主要原因为 题组二利用盖斯定律计算 h 答案2 h3 2 h2 h1反应放热量大 产生大量气体 解析根据盖斯定律 由2 可得 故 h4 2 h3 2 h2 h1 4 1 2016课标 27 节选 已知下列反应 so2 g 2oh aq s aq h2o l h1clo aq s aq s aq cl aq h2caso4 s ca2 aq s aq h3则反应so2 g ca2 aq clo aq 2oh aq caso4 s h2o l cl aq 的 h 2 2016四川理综 11 节选 工业上常用磷精矿 ca5 po4 3f 和硫酸反应制备磷酸 已知25 101kpa时 cao s h2so4 l caso4 s h2o l h 271kj mol5cao s 3h3po4 l hf g ca5 po4 3f s 5h2o l h 937kj mol则ca5 po4 3f和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 3 2015江苏单科 20 节选 烟气 主要污染物so2 nox 经o3预处理后用caso3水悬浮液吸收 可减少烟气中so2 nox的含量 o3氧化烟气中so2 nox的主要反应的热化学方程式为 no g o3 g no2 g o2 g h 200 9kj mol 1no g o2 g no2 g h 58 2kj mol 1so2 g o3 g so3 g o2 g h 241 6kj mol 1反应3no g o3 g 3no2 g 的 h kj mol 1 4 2015山东理综 30 节选 合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能 在配合氢能的开发中起着重要作用 贮氢合金thni5可催化由co h2合成 ch4的反应 温度为t时 该反应的热化学方程式为 已知温度为t时 ch4 g 2h2o g co2 g 4h2 g h 165kj mol 1co g h2o g co2 g h2 g h 41kj mol 1 答案 1 h1 h2 h3 2 ca5 po4 3f s 5h2so4 l 5caso4 s 3h3po4 l hf g h 418kj mol 3 317 3 4 co g 3h2 g ch4 g h2o g h 206kj mol 1 解析 1 so2 g 2oh aq s aq h2o l h1 clo aq s aq s aq cl aq h2 caso4 s ca2 aq s aq h3 运用盖斯定律 由 可得反应 so2 g ca2 aq clo aq 2oh aq caso4 s h2o l cl aq 故 h h1 h2 h3 2 将已知热化学方程式依次编号为 根据盖斯定律 5 可推出ca5 po4 3f和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式 3 根据盖斯定律 由第一个热化学方程式 第二个热化学方程式 2 可得3no g o3 g 3no2 g h 200 9kj mol 1 58 2kj mol 1 2 317 3kj mol 1 4 已知 ch4 g 2h2o g co2 g 4h2 g h 165kj mol 1 co g h2o g co2 g h2 g h 41kj