高考化学 6 化学反应与能量课件 新人教版.ppt

第六章化学反应与能量 三年29考高考指数 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 了解能源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 焓变反应热1 反应热和焓变 1 反应热是化学反应中 的热量 2 焓变是化学反应在 放出或吸收的热量 3 化学反应的反应热用一定条件下的焓变表示 符号为 h 单位为 放出或吸收 恒温恒压下 kj mol 1 2 吸热反应与放热反应 1 从能量高低角度理解 反应物 能量 生成物 放热反应 h 0 生成物 h 0 吸热反应 反应物 能量 2 从化学键角度理解 二 燃烧热 中和反应反应热的测定1 燃烧热 1 三个条件 外界条件 25 101kpa 燃烧程度 燃烧产物 2 一个数据 可燃物的物质的量为 如1molh2完全燃烧生成液态水时 放出285 8kj热量 则h2的燃烧热为 h 285 8kj mol 3 常见元素的稳定氧化物 c h s 完全燃烧 稳定的氧化物 1mol co2 g h2o l so2 g 2 中和反应反应热的测定 1 装置 请在横线上填写仪器名称 环形玻璃搅拌棒 温度计 泡沫塑料板 碎泡沫塑料 2 计算公式 h t1 起始温度 t2 终止温度 3 注意事项 碎泡沫塑料板和碎泡沫塑料 或纸条 的作用是保温隔热 减少实验过程中的热量损失 为保证酸完全中和 采取的措施是 因为弱酸或弱碱存在电离平衡 电离过程需要吸热 实验中若使用弱酸 弱碱则测得的反应热 碱稍过量 偏小 三 热化学方程式1 一种关系能够表示 和 的关系 2 两个意义能够表明化学反应中的物质变化和 变化 如2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1 表示在25 101kpa条件下 参加反应物质的量 反应热 能量 2molh2 g 和1molo2 g 完全反应生成2molh2o l 时 释放571 6kj的能量 四 盖斯定律1 内容不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应热是 2 应用化学反应的反应热只与始态和终态有关 而与反应途径无关 利用盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热 如 由反应物a生成产物b可以设计如下两条途径 相同的 则 h h1 h2的关系可以表示为 五 能源1 化石能源可以分为煤 石油 天然气 它们属于 能源 2 新能源包括太阳能 氢能 风能 地热能 海洋能 生物质能等 它们属于 能源 3 解决能源危机的办法开源节流 开发新能源和节约现有能源 提高能源利用率 不可再生 可再生 h h1 h2 1 需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应 不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应 分析 需要加热才能进行的反应可能是放热反应 如煤的燃烧 不需要加热就能进行的反应可能是吸热反应 如nh4cl晶体与ba oh 2 8h2o晶体的反应 2 已知反应2h2 g o2 g 2h2o l h 0 则h2 g 与o2 g 的能量大于h2o l 的能量 分析 化学反应是定量完成的 应该是2molh2 g 与1molo2 g 的总能量比2molh2o l 总能量高 3 同温同压下 h2 g cl2 g 2hcl g 在光照和点燃条件下进行反应的 h不同 分析 1molh2 g 和cl2 g 完全反应生成2molhcl g 反应的 h为定值 与反应条件无关 4 强酸和强碱在稀溶液中完全中和生成1molh2o l 放出57 3kj热量 浓硫酸与naoh溶液反应生成1molh2o l 反应放出57 3kj的热量 分析 浓硫酸在溶解过程中还会放热 反应过程中放出的热量大于57 3kj 5 co的燃烧热 h 283 0kj mol 1 则2co g o2 g 2co2 g h 283kj mol 1正确 分析 燃烧热指的可燃物为1mol 此处co物质的量为2mol 则 h应为 566kj mol 1 热化学方程式的书写及正误判断1 物质状态物质所处的状态不同 h值不同 所以必须注明物质状态 固态 液态 气态 溶液分别用符号s l g aq表示 2 反应条件 1 热化学方程式不用标反应条件 如氢气在空气中燃烧生成液态水的热化学方程式为 h2 g 1 2o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 不用标明反应条件 燃烧 2 不管反应是可逆反应还是不可逆反应 热化学方程式中的热效应都是指完全反应时的热效应 3 在25 101kpa进行的反应 可不标明温度和压强 不在此条件下进行的反应需要标明温度和压强 3 反应热 h 1 单位 kj mol 1 2 符号 放热反应为 吸热反应为 4 化学计量数 1 化学计量数表示的是物质的量 2 化学计量数可以为分数 3 h的数值与对应的热化学方程式中化学计量数有关 如 h2 g 1 2o2 g h2o l h akj mol 12h2 g o2 g 2h2o l h bkj mol 1则a b的关系为 b 2a 5 正 逆反应的 h的关系逆反应和正反应的反应热数值相等 符号相反 如2h2 g o2 g 2h2o l h bkj mol 12h2o l 2h2 g o2 g h ckj mol 1 则c b 高考警示钟 在热化学方程式的书写和判断正误时 常见失误点有 1 忽视 h的正负 2 忽视 h的数值与化学计量数有关 化学计量数发生变化时 h的数值要相应变化 3 忽视物质的状态不同 h的数值也不同 典例1 下列有关热化学方程式的叙述正确的是 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 解题指南 解答本题应该注意以下三点 1 燃烧热需注意可燃物为1mol 产物中h2o为液态 2 弱酸或弱碱电离过程中吸热 中和热数值减小 3 等量可燃物完全燃烧放出的热量大于不完全燃烧放出的热量 解析 选b h2的燃烧热为1molh2 g 完全燃烧生成1molh2o l 放出的热量 此处为气态水 无法计算 a错 能量越低越稳定 金刚石能量比石墨高 故石墨稳定 b对 醋酸电离吸热 反应放出的热量值小于57 4 c错 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 互动探究 1 若将1molh2o l 完全电解生成h2 g 和o2 g 所吸收的能量与241 8kj相比 应该等于 大于还是小于 提示 1molh2o l 的能量小于1molh2o g 的能量 故吸收的能量要大于241 8kj 2 若将含0 5molba oh 2的稀溶液与足量稀硫酸充分反应 放出的热量等于57 4kj吗 提示 不等于 ba oh 2与h2so4反应时 除生成水之外 还有baso4沉淀生成 故反应放出的热量不等于57 4kj 反应热的计算方法1 利用热化学方程式进行有关计算根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量 可以把反应热当作 产物 计算反应放出或吸收的热量 2 根据计算书写热化学方程式根据一定量的反应物或生成物的量计算出反应放出或吸收的热量 换算成1mol反应物或生成物的热效应 书写热化学方程式 3 根据燃烧热数据 求算反应放出的热量利用公式 q 燃烧热 n 可燃物的物质的量 如已知h2的燃烧热为 h 285 8kj mol 1 燃烧h2的物质的量为2mol 则h2燃烧放出的热量为2mol 285 8kj mol 1 571 6kj 4 根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差进行计算如h2与cl2燃烧生成hcl的反应 h2 g cl2 g 2hcl g 断裂旧键吸收的总能量为679kj mol 1 新键形成过程中释放的总能量为862kj mol 1 故该反应的反应热 h 679kj mol 1 862kj mol 1 183kj mol 1 5 利用盖斯定律求解根据已知的热化学方程式 进行相应的变化 然后进行加减得出需要求解的热化学方程式 然后进行必要的有关反应物物质的量或反应吸 放热的有关计算 如已知下列反应的反应热 ch3cooh l 2o2 g 2co2 g 2h2o l h 870 3kj mol 1c s o2 g co2 g h 393 5kj mol 1h2 g o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 则反应2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l 的 h 488 3kj mol 1 高考警示钟 在进行有关反应热的计算时要注意以下几点 1 根据已知的热化学方程式进行计算时 要清楚已知热化学方程式的化学计量数表示的物质的量与已知物质的量之间的比例关系 然后进行计算 2 根据化学键断裂和形成过程中的能量变化计算反应热时 须注意断键和成键的总数 必须是断键和成键时吸收或放出的总能量 3 运用盖斯定律进行计算 在调整方程式时 要注意 h的正负和数值也要随之调整 4 对于放热反应 h为负值 放热越多 h越小 但 h的绝对值越大 拓展延伸 反应热的大小比较1 同一反应的生成物状态不同时如 a g b g c g h1 h2 2 同一反应的反应物状态不同时如 s g o2 g so2 g h1 0s s o2 g so2 g h2 0s g s s h3 0因为 h1 h2 h3 所以 h1 h2 3 两个有联系的不同反应相比较如 c s o2 g co2 g h1 0c s 1 2o2 g co g h2 0co g 1 2o2 g co2 g h3 0因为 h1 h2 h3 所以 h1 h2 典例2 2011 海南高考 已知 2zn s o2 g 2zno s h 701 0kj mol 12hg l o2 g 2hgo s h 181 6kj mol 1则反应zn s hgo s zno s hg l 的 h为 a 519 4kj mol 1b 259 7kj mol 1c 259 7kj mol 1d 519 4kj mol 1 解题指南 解答本题时应注意以下两点 1 两个化学方程式相减时 可将其中一个化学方程式改为倒写 2 热化学方程式倒写时 反应热的符号要改变 解析 选c 根据反应zn s hgo s zno s hg l 可知 在反应中zn s hgo s 作反应物 因此需将反应2hg l o2 g 2hgo s h 181 6kj mol 1的热化学方程式倒过来 写成2hgo s 2hg l o2 g h 181 6kj mol 1形式 然后与2zn s o2 g 2zno s h 701 0kj mol 1相加可得2zn s 2hgo s 2hg l 2zno s h 519 4kj mol 1 然后将该热化学方程式化简可得zn s hgo s zno s hg l h 259 7kj mol 1 c项正确 技巧点拨 盖斯定律计算的 五步曲 1 定 根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成物确 定 可用的已知热化学反应方程式 2 调 根据待求解的热化学方程式 调 整可用热化学方程式的方向 3 变 根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行缩小或扩大 变 换相应的倍数 4 加 将调整好的热化学方程式和 h进行 加 和 5 查 检 查 得出的热化学方程式是否正确 变式训练 已知298k 101kpa时下列反应 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1 c2h4 g 3o2 g 2co2 g 2h2o l h 1411 0kj mol 1 c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h 1366 8kj mol 1则c2h4 g h2o l c2h5oh l 的 h为 a 44 2kj mol 1b 44 2kj mol 1c 330kj mol 1d 330kj mol 1 解析 选a 根据c2h4 g h2o l c2h5oh l 可知 涉及到的反应为 将反应 写成2co2 g 3h2o l c2h5oh l 3o2 g h 1366 8kj mol 1 然后与反应 相加可得 c2h4 g h2o l c2h5oh l h 44 2kj mol 1 变式备选 已知 h2 g 1 2o2 g h2o l h 285 8kj mol 1ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890 3kj mol 1现有h2和ch4的混合气体112l 标准状况 使其完全燃烧生成co2 g 和h2o l 共放出热量3242 5kj 则原混合气体中h2和ch4的物质的量之比是 a 1 1b 1 3c 1 4d 2 3 解析 选d h2与ch4的混合气体的物质的量为112l 22 4l mol 1 5mol 设h2的物质的量为x ch4的物质的量为y 则反应过程中放出的热量可表示为285 8x 890 3y 3242 5kjx y 5mol 解得x 2mol y 3mol 所以h2与ch4的物质的量之比为2 3 d项正确 1 人类将在未来几十年内逐渐由 碳素燃料文明时代 过渡至 太阳能文明时代 包括风能 生物质能等太阳能的转换形态 其中 低碳经济 是核心 下列说法不符合这一主题的是 a 减少一次性用品的使用b 利用太阳能蒸馏海水进行海水的淡化c 避开公共交通的拥挤 倡导自驾出行d 海水和淡水交汇处安装半透膜 利用水中电解质浓度的差异进行发电 解析 选c 低碳经济 指的是低能耗 低污染 低排放为基础的经济 减少一次性用品的使用 利用太阳能蒸馏海水进行海水的淡化 在海水和淡水交汇处安装半透膜 利用水中电解质浓度的差异进行发电都符合低碳经济 避开公共交通 倡导自驾出行不符合低碳经济 2 已知反应x y m n为吸热反应 对这个反应的下列说法中正确的是 a x的能量一定低于m的能量 y的能量一定低于n的能量b 因为该反应为吸热反应 故一定要加热反应才能进行c 破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量d x和y的总能量一定低于m和n的总能量 解析 选d 因为反应为吸热反应 x与y的总能量小于m与n的总能量 d对 x与y的总能量小于m与n的总能量 但是x的能量不一定低于m的能量 y的能量不一定低于n的能量 a错 吸热反应不一定需要在加热的条件下才能进行 b错 吸热反应说明反应过程中破坏反应物中的化学键吸收的能量大于形成生成物中的化学键所放出的能量 c错 3 下列关于热化学反应的描述中正确的是 a hcl和naoh反应的中和热 h 57 3kj mol 则h2so4和ca oh 2反应的中和热 h 2 57 3 kj molb co g 的燃烧热 h 283 0kj mol 则2co2 g 2co g o2 g 反应的 h 2 283 0 kj molc c s co2 g 2co g h 0d 1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 解析 选b 中和热指的是生成1molh2o反应所放出的热量 与发生反应的h oh 的物质的量和生成h2o的物质的量的多少无关 a错 co的燃烧热为283 0kj mol 1 则co燃烧热的热化学方程式为co g 1 2o2 g co2 g h 283 0kj mol 1 反应2co2 g 2co g o2 g h 2 283 0 kj mol 1 b对 c与co2的反应为吸热反应 h 0 c错 甲烷的燃烧热指的是1molch4完全燃烧生成co2气体和液态h2o时放出的热量 d错 4 甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是 ch3oh g h2o g co2 g 3h2 g h 48 0kj mol 1 ch3oh g 1 2o2 g co2 g 2h2 g h 192 9kj mol 1下列说法正确的是 a ch3oh的燃烧热为192 9kj mol 1b 反应 中的能量变化如图所示 c ch3oh转变成h2的过程一定要吸收能量d 根据 推知反应ch3oh l 1 2o2 g co2 g 2h2 g 的 h 192 9kj mol 1 解析 选d 根据反应 可知 燃烧热指的是ch3oh与o2反应生成h2o l 生成的是h2 a错 因为反应 为吸热反应 所以co2 g 3h2 g 能量比ch3oh g h2o g 高 b错 根据 和 可知 ch3oh转化为h2时可能吸热 也可能放热 c错 因为ch3oh g 能量比ch3oh l 高 所以放出的热量多 h小 d对 5 氧气 o2 和臭氧 o3 是氧元素的两种同素异形体 已知热化学方程式 4al s 3o2 g 2al2o3 s h1 4al s 2o3 g 2al2o3 s h2 3o2 g 2o3 g h3 则下列关系正确的是 a h1 h2 h3b h1 h2 h3c h2 h1 h3d h2 h1 h3 0 解析 选a h1 h2表示将反应 反应 可得反应 所以 h1 h2 h3 a对 h1 h2表示将反应 与 相加 得不到反应 b错 h2 h1表示将反应 反应 得到反应2o3 g 3o2 g 所以 h2 h1 h3 c错 由a可得 h1 h2 h3 所以 h1 h2 h3不等于零 d错 6 已知下列反应的反应热 ch3cooh l 2o2 g 2co2 g 2h2o l h 870 3kj mol c s o2 g co2 g h 393 5kj mol 2c s 2h2 g o2 g ch3cooh l h 488 3kj mol请写出h2燃烧热的热化学方程式 解析 h2的燃烧热指的是h2完全燃烧生成液态水 所以反应 2可得 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1 所以h2的燃烧热方程式为h2 g 1 2o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 答案 h2 g 1 2o2 g h2o l h 285 8kj mol 1 7 能源是国民经济发展的重要基础 我国目前使用的能源主要是化石燃料 化石能源是一次性能源 大力发展新能源是当今化学研究的方向 1 在25 101kpa时 16gch4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890 31kj 则ch4燃烧的热化学方程式为 2 已知 c s o2 g co2 g h 437 3kj mol 1 h2 g o2 g h2o g h 242kj mol 1 co g o2 g co2 g h 283 0kj mol 1 则煤气化反应c s h2o g co g h2 g 的焓变 h kj mol 1 3 乙醇因为可用绿色植物中的淀粉发酵而得 因此属于绿色能源 在25 101kpa下 1g乙醇燃