第6章---第1节.ppt

第一节化学反应与能量变化 一 焓变反应热1 焓变 1 概念 在条件下进行的反应 2 符号及单位 表示符号 单位 2 产生原因 恒压 H kJ mol 1或kJ mol 热效应 二 热化学方程式1 意义不仅表明化学反应中的变化 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 表示在条件下 H2 g 和1molO2 g 完全反应生成时要的能量 2 书写步骤 三步走 1 第一步 写出 2 第二步 注明各物质的 3 第三步 写出 25 101 kPa 2 mol 物质 液态水 放出571 6 kJ 配平的化学方程式 状态 反应热 H 三 中和反应反应热 1 定义 在稀溶液中 酸和碱发生中和反应生成水所的热量叫中和热 2 示例 1L1mol L的盐酸与1L1mol L的NaOH溶液发生中和反应时 放出57 3kJ的热量 该反应的热化学方程式为 HCl aq NaOH aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 1 1 mol 放出 2 若H aq OH aq H2O l 的 H为 57 3kJ mol 则CH3COOH aq OH aq H2O l CH3COO aq 的 H也为 57 3kJ mol吗 为什么 提示 不是 因为CH3COOH aq 反应时需电离吸热 其 H 57 3kJ mol 1 化学反应中一定伴随着能量的变化 下列有关能量的说法错误的是 A 水的电离是吸热过程B 任何中和反应都是放热过程C 电解饱和食盐水时 化学能转变成电能D 将NH4Cl s 投入水中 溶液温度降低 解析 电解饱和食盐水时是电能转化成了化学能 固体NH4Cl溶于水的过程是吸热过程 故溶液温度降低 答案 C 2 关于反应Br H2HBr H的能量与反应历程的示意图 下列叙述中正确的是 A 正反应为吸热反应B 加入催化剂 该化学反应的反应热变大C 反应物总能量高于生成物总能量D 升高温度可增大正反应速率 降低逆反应速率 解析 图示反应物总能量低于生成物总能量 表示吸热反应 故A正确 C不正确 加入催化剂只能降低反应的活化能 不能改变其反应热 B不正确 升高温度 正逆反应速率均加快 故D不正确 答案 A 3 原创题 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 H 293 23kJ mol 则S s O2 g SO2 g 反应放出的热量大于293 23kJ molC 表示中和热的离子方程式为 H OH H2O H 57 3kJ molD 物理变化过程中 也可能有热量的变化 解析 反应能否发生 不取决于吸热或放热 A项错 因S s S l 需要吸热 故S s 燃烧放出的热量小于293 23kJ mol B项错 C项中没有标出聚集状态 C项错 答案 D 4 判断下列说法是否正确 1 2010 福建 对于同一个化学反应 无论是一步完成还是分几步完成 其反应的焓变相同 2 2009 广东 所有燃烧反应都是放热反应 所以不需吸收能量就可以进行 3 2010 威海统考 化学反应是旧键断裂和新键形成的过程 4 2010 福建质检 HCl和NaOH溶液反应的中和热为 H 57 3kJ mol 1 则H2SO4和Ca OH 2反应的中和热 H 2 57 3 kJ mol 1 答案 1 2 3 4 5 如图是一个简易测量物质反应是吸热还是放热的实验装置 利用此装置可以很方便的测得某反应是放热反应还是吸热反应 请根据装置回答下列问题 1 将铝片加入小试管内 然后注入足量盐酸 有关反应的离子方程式是 试管中观察到的现象是 U形导管中液面A 填 上升 或 下降 原因是 说明此反应是 填 吸热 或 放热 反应 解析 1 金属与酸反应是放热反应 故锥形瓶中气体压强增大 从而导致U形管中液面A下降 2 NH4NO3晶体溶于水是吸热过程 故锥形瓶内压强减小 从而导致U形管中液面A上升 答案 1 2Al 6H 2Al3 3H2 铝片表面有大量气泡产生 铝片逐渐溶解下降反应放热 使锥形瓶内气体温度升高 压强增大 将U形管中的水压向右侧放热 2 上升NH4NO3溶于水是吸热过程 使锥形瓶内气体温度降低 气压减小 在大气压的作用下 A液面上升 右侧液面下降 2 焓变的本质理解当反应物分子间的化学键断裂时 需要克服原子间的相互作用 这需要吸收能量 当原子重新结合成生成物分子 即新键形成时 又要释放能量 由于吸收和放出的能量不同 导致了化学反应前后的能量变化 化学反应过程中的能量守恒 热量变化是化学反应中能量变化的主要形式 化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因 2010 重庆高考 已知H2 g Br2 l 2HBr g H 72kJ mol 蒸发1molBr2 l 需要吸收的能量为30kJ 其他相关数据如下表 则表中a为 A 404B 260C 230D 200 思路点拨 解答本题应注意以下两方面 1 隐含信息 Br2 l Br2 g H 30kJ mol 2 化学键变化与 H的数量关系 解析 本题考查了化学键与化学反应中能量变化的关系 同时兼顾了盖斯定律的应用 由题意知 H2 g Br2 l 2HBr g H 72kJ mol Br2 l Br2 g H 30kJ mol 由盖斯定律知 可得H2 g Br2 g 2HBr g H 102kJ mol 故 102kJ mol 436kJ mol akJ mol 2 369kJ mol所以a 200 答案 D 1 对于Zn s H2SO4 aq ZnSO4 aq H2 g H QkJ mol 下列叙述不正确的是 A 反应过程中能量关系可用如图表示B H的值与热化学方程式中化学式前面的化学计量数有关C 若将该反应设计成原电池 则化学能全部转化为电能D 当2mol锌发生反应时 反应放出的热量为 2QkJ 但 H不变 解析 金属与稀酸的置换反应为放热反应 故A项的图示正确 H的数值与热化学方程式中的化学计量数成正比例关系 但化学计量数一旦确定 则 H不变 故B项正确 若将该反应设计成原电池 化学能也不可能全部转化为电能 C不正确 反应中放出的热量与反应物的用量有关 D正确 答案 C 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 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 H1 H2 g Cl2 g HCl g H2 2HCl g H2 g Cl2 g H3则有 H1 2 H2 H3 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 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 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 101325Pa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 2010 青岛质检 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 反应热 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 2NO2 O2 2NO H 116 2kJ mol 反应热 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 正确理解中和热的概念 2 书写热化学方程式时各物质的状态 H的符号及单位 解析 A项 H的单位是kJ mol 故A项错误 B项中和热为放热反应 H值为负值 故B错误 D项各物质未标出状态 答案 C 2 2010 福建卷改造 由C S形成的液态化合物CS20 2mol在O2中完全燃烧 生成两种气态氧化物 25 时放出热量215kJ 该反应的热化学方程式 解析 本题考查热化学方程式的书写 CS2完全燃烧的产物为CO2和SO2 书写热化学方程式时应注意标明物质的聚集状态 放热反应的 H 0 3 在同一反应 反应物状态或生成物状态不同时 要考虑A g A l A s 或者从三状态自身的能量比较 E g E l E s 可知反应热大小也不相同 2011 宿州模拟 下列各组热化学方程式中 化学反应的 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 s H8A B C D 思路点拨 解答本题应注意以下三点 1 H与状态 反应物的化学计量数有关 2 状态相同 H与化学计量数成正比 3 放热反应的 H为负 吸热反应的 H为正 答案 C 3 同温同压下 下列各热化学方程式中反应热 H 最小的是 Q1 Q4均为正值 A 2A l B l 2C g H Q1B 2A g B g 2C g H Q2C 2A g B g 2C l H Q3D 2A l B l 2C l H Q4 解析 解答本题可作图如下 答案 C 中和热的测定1 实验原理中和热是指在稀溶液中 酸和碱发生中和反应而生成1molH2O时的反应热 实验时 先测出盐酸和氢氧化钠溶液的起始温度 求其平均温度t1 两溶液混合充分反应后 读取混合液温度t2 为了使计算简便 可以近似地认为 1 0 5mol L 1盐酸和0 55mol L 1氢氧化钠溶液的密度都是1g mL 则 50mL盐酸的质量m1 50g 50mL氢氧化钠溶液的质量m2 50g 近似认为混合溶液的比热容c 4 18J g 所以中和反应放出的热量是 Q m1 m2 c t2 t1 0 418 t2 t1 kJ 2 误差分析实验中造成误差的因素主要有 实验过程中热量损失 保温效果不好 操作太慢等 酸碱未完全反应 酸碱液溅失 不搅拌等 所加酸碱液浓度过大 用弱酸或弱碱代替强酸强碱进行实验 这些做法都会导致测定结果偏低 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 实验中若使用弱酸或弱碱 因中和过程中电离吸热 会使测得数值偏低 用50mL0 50mol L的盐酸与50mL0 55mol L的氢氧化钠溶液在如图所示的装置中进行中和反应 通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热 回答下列问题 1 烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是 2 环形玻璃搅拌棒能否用环形铁质搅拌棒代替 填 能 或 不能 其原因是 3 为什么氢氧化钠溶液的浓度要用0 55mol L 实验中若改用60mL0 50mol L的盐酸与50mL0 55mol L的氢氧化钠溶液进行反应 与上述实验相比 所放出的热量 填 相等 不相等 若实验操作均正确 则所求中和热 填 相等 不相等 4 已知在稀溶液中 强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O时 放出57 3kJ的热量 则上述反应的热化学方程式为 5 若某同学利用上述装置做实验 有些操作不规范 造成测得的结果偏低 请你分析结果偏低的原因可能是 填字母代号 a 测量盐酸的温度后 温度计没有用水冲洗干净b 把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓c 做本实验的当天室温较高d 将50mL0 55mol L的氢氧化钠溶液取成了50mL0 55mol L的氨水e 在量取盐酸时仰视读数f 大烧杯的盖板中间小孔太大 解析 1 2 填充大量泡沫 使用玻璃搅拌器都是防止热量的损失 3 中由于参加反应的盐酸 60mL0 50mol L 与氢氧化钠 50mL0 55mol L 完全反应后生成的水的物质的量 50mL 0 55mol L 比原来 50mL 0 50mol L 多 所以放出的热量多 但中和热不变 5 中a 测量盐酸的温度后 温度计没有用水冲洗干净 使计算的中和热偏低 b 把量筒中的氢氧化钠溶液倒入小烧杯时动作迟缓会造成热量损耗使计算结果偏低 c 做本实验的当天室温较高对所测定的热量无影响 d 将50mL0 55mol L的氢氧化钠溶液取成50mL0 55mol L的氨水 由于NH3 H2O为弱电解质 其电离需要吸热 导致反应产生的热量少 测得中和热偏低 e 在量取盐酸时仰视读数 使所取盐酸的体积大于50 0mL 反应放热多 计算时中和热偏高 f 大烧杯的盖板中间小孔太大 热量损失 中和热偏低 答案 1 减少热量损失 2 不能 铁会和盐酸反应 铁导热性好 热量损失较大 3 为了确保盐酸完全被中和不相等相等 4 NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 5 abdf 1 2010 山东高考 下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是 A 生成物总能量一定低于反应物总能量B 放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C 应用盖斯定律 可计算某些难以直接测量的反应焓变D 同温同压下 H2 g Cl2 g 2HCl g 在光照和点燃条件下的 H不同 解析 本题考查了盖斯定律 焓变等化学知识的应用 放热反应生成物总能量低于反应物总能量 吸热反应生成物总能量高于反应物总能量 A错误 化学反应的速率与反应物本身的性质 温度 压强 浓度 催化剂等因素有关 与吸热 放热反应无关 B错误 通过盖斯定律可以间接测量某些难以直接测量的反应的焓变 C正确 同温同压下 H2 g Cl2 g 2HCl g 的反应条件不会影响 H的值 D错误 答案 C 2 下列推断或热化学方程式正确的是 A 下图中a b曲线分别表示反应CH2 CH2 g H2 g CH3CH3 g H 0使用和未使用催化剂时 反应过程中的能量变化 B 甲烷的标准燃烧热为890 3kJ mol 1 则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 890 3kJ mol 1C 500 30MPa下 将0 5molN2和1 5molH2置于密闭容器中充分反应生成NH3 g 放出19 3kJ 其热化学方程式为 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 38 6kJ mol 1D 含20 0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和 放出28 7kJ的热量 则稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1molH2O l 时的 H 57 4kJ mol 解析 放热反应 反应物的总能量大于生成物的总能量 A错误 B中的水应为液态水 B错误 C中N2和H2生成NH3的反应为可逆反应 反应热指完全反应时放出的热量 故该反应的 H应小于 38 6kJ mol 1 C错误 醋酸是弱电解质 电离时吸收能量 故稀醋酸和NaOH溶液生成1molH2O l 时放出的热量小于57 4kJ 即 H 57 4kJ mol D正确 答案 D 3 2010 天津理综改造 第 A族第2 5周期元素单质分别与H2反应生成1mol气态氢化物的反应热如下 表示生成1mol硒化氢反应热的是 A 99 7kJ mol 1B 29 7kJ mol 1C 20 6kJ mol 1D 241 8kJ mol 1 解析 本题考查反应热与单质活泼性的关系 第 A族的第2 5周期元素 即O S Se Te 的单质活泼性越来越弱 与H2反应放出的热量越来越少 吸热越来越多 答案 B 4 2010 巢湖模拟 反应A g B g C g D g 过程中的能量变化如下图所示 回答下列问题