高考化学 艺术生精品提分秘籍 专题五 化学反应中的能量变化课件.ppt

专题五 化学反应中的能量变化 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 考纲解读 近五年来 本讲主要有以下考查点 反应热的理解及焓变的判断 计算 热化学方程式的正确书写 盖斯定律的应用 关于反应热的计算 高考试题对本讲的考查以概念理解 与数学知识运用为主 试题难度系中等 考点探究 以选择题形式考查学生对化学键 离子键 共价键 吸热反应 放热反应等概念的理解 物质具有能量的高低判断 以填空题形式考查热化学方程式的书写及盖斯定律的综合应用 2013年高考仍将以热化学方程式的书写 物质能量高低与稳定性的关系 燃烧热和中和热的概念及反应热计算 化学键与能量间的关系 盖斯定律等为主 题型以选择题为主 分值约为4 6分 预计本讲内容在2013年高考中会有所拓宽 形式会更加灵活 盖斯定律的应用也将是考查的重要内容 1 化学反应中的能量变化化学反应总是伴随着能量的变化 具体表现为化学反应过程中的吸热或放热 确定化学反应过程是吸热还是放热 决定于反应物的与生成物的的相对大小 当反应物的总能量大于生成物的总能量时 该反应为 当反应物的总能量小于生成物的总能量时 该反应为 规定放热反应的 h为 吸热反应的 h为 即 h 0时 反应为 一 化学反应中的能量变化 总能量 总能量 放热反应 吸热反应 放热 基础知识梳理 2 化学键与化学反应中能量变化的关系发生化学反应时 断开反应物中的化学键需要能量 而形成生成物中的化学键则会能量 化学键的正是化学反应中能量变化的主要原因 在25 和101kpa下 对同一种化学键而言 断开1mol该化学键所吸收的能量与生成1mol该化学键所放出的能量 填 相同 或 不相同 而在化学反应中断裂旧键与形成新键这两个过程所吸收和放出的能量不相等 因此化学反应必然伴随着变化 放出 吸收 形成或断开 相同 能量 h 0时 反应为 常见的放热反应有 大部分的化合反应 可燃物的燃烧 金属与酸或h2o的置换反应以及碱与酸的中和反应 常见的吸热反应 大部分的分解反应 co2与c的反应 水煤气的制取反应 nh4cl与ba oh 2 8h2o的反应 吸热 1 反应热 焓变 1 定义 2 符号 3 单位 4 测量 可用量热计测量 2 热化学方程式 1 定义 表示化学方程式 二 反应热与热化学方程式 反应过程中放出或吸收的热量 h kj mol 1 反应所放出或吸收的热量的 2 书写要求 注明反应的和 25 101kpa下进行的反应可不注明 注明反应物和生成物的状态 固态 液态 或气态 热化学方程式的化学计量数只表示 而不代表 因此可以写成分数 温度 压强 物质的量 分子个数 s l g 3 燃烧热和中和热 1 燃烧热 定义 在25 101kpa时 物质完全燃烧生成时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 表示意义ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890 31kj mol 表示在25 101kpa条件下 ch4完全燃烧生成和时的热量是 1mol 稳定的氧化物 1mol co2 g h2o l 890 31kj 放出 2 中和热 定义 在中 酸跟碱发生中和反应生成h2o 这时的反应热叫做中和热 强酸强碱 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 弱酸弱碱 中和热数值 稀溶液 1mol 小于57 3kj mol 1 1 内容 不管反应是一步完成或完成 其反应热是的 或者说 化学反应的反应热只与反应体系的和有关 而与反应的无关 这就是盖斯定律 若反应a b a c c b的反应热分别为 h1 h2 h3 利用盖斯定律 h1 h2 h3的关系可表示为 如果a c的反应很难发生 可利用间接地计算其反应热 三 盖斯定律 分几步 相同 始态 终态 途径 h1 h2 h3 h2 h1 h3 2 应用 很多反应很难直接测其反应热 可用盖斯定律计算 1 如何从微观和宏观两个角度判断一个反应是放热反应还是吸热反应 2 热化学方程式与普通化学方程式有何异同 3 h2 ch4 c 碳 s 硫 p 磷 完全燃烧生成的稳定氧化物分别是什么 问题探究 提示 1 微观上 旧键断裂吸收的能量大于新键形成放出的能量 则反应吸热 称为吸热反应 旧键断裂吸收的能量小于新键形成放出的能量 则反应放热 称为放热反应 宏观上 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应放热 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 反应吸热 2 相同的是 表示意义相同 表示反应物和生成物各是什么及它们之间的物质的量的关系 都遵守质量守恒规律 都需要配平 不同的是 热化学方程式重在体现化学反应中的能量变化关系 故 须注明反应的温度和压强 须注明物质的状态 化学计量数可以是分数 3 依次是h2o l co2 g 和h2o l so2 g p2o5 s 考点整合 1 反应热 焓变的概念辨析 1 化学反应过程中所释放或吸收的能量 都可以用热量 或换算成相应的热量 来表达 叫做反应热 又称为 焓变 符号用 h表示 单位为kj mol 1 许多化学反应的反应热都可以通过实验直接测量 2 化学上把有热量放出的化学反应称为放热反应 把吸收热量的化学反应称为吸热反应 二者的区别如下 2 燃烧热和中和热概念辨析 1 燃烧热 101kpa时 1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 温馨提示 燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的 因此在书写燃烧热的热化学方程式时 一般以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数 燃烧产物必须是稳定的氧化物 如c co2 h2 h2o l 等 2 中和热 在稀溶液中 强酸和强碱发生中和反应生成1mol水时的反应热 温馨提示 对于强酸和强碱的稀溶液反应 其中和热基本上是相等的 都约是57 3kj mol 1 h aq oh aq h2o l h 57 3kj mol 1 对于强酸和弱碱或弱酸和强碱的稀溶液反应 中和热一般小于57 3kj mol 1 因为弱电解质的电离是吸热的 中和反应的实质是h 和oh 化合生成h2o 若反应过程中有其他物质生成 如生成不溶性物质或难电离物质等 这部分反应热不在中和热之内 3 物质的气 液 固三态的变化与反应热的关系 3 热化学方程式要点归纳 1 热化学方程式的书写方法 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 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 1 01 105pa下测定的 可不注明温度和压强 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 并不表示该物质的分子或原子数 因此化学计量数可以是整数 也可以是分数 反应物和产物的聚集状态不同 反应热数值以及符号都可能不同 因此 必须注明物质的聚集状态 s l g 才能完整地体现出热化学方程式的意义 热化学方程式中不用 和 不用 而用 表示 热化学方程式是表示反应已完成的数量 由于 h与反应物的物质的量有关 所以方程式中化学式前面的化学计量数必须与 h相对应 如果化学计量数加倍 则 h也要加倍 当反应向逆反应方向进行时 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 2 盖斯定律探究化学反应的反应热只与反应的始态 各反应物 和终态 各生成物 有关 而与反应的途径无关 即如果一个反应可以分步进行 则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的 如下图所示 4 反应热与键能的关系归纳化学反应的热效应来源于化学反应过程中断裂旧化学键并形成新化学键时的能量变化 当破坏旧化学键所吸收的能量小于形成新化学键所释放的能量时 为放热反应 当破坏旧化学键所吸收的能量大于形成新化学键所释放的能量时 为吸热反应 若e1e4 反应为放热反应 若e1 e2或e3 e4 反应为吸热反应 利用化学键的键能可粗略计算化学反应的反应热 化学反应的反应热 反应物的键能总和 生成物的键能总和 1 常见的放热反应和吸热反应实例分析 1 常见的放热反应 活泼金属与水或酸的反应 例如 2na 2h2o 2naoh h2 2al 6hcl 2alcl3 3h2 酸碱中和反应 例如 2koh h2so4 k2so4 2h2och3cooh naoh ch3coona h2o 思维拓展 温馨提示 反应条件与放热 吸热的关系不同的化学反应发生的条件不同 放热反应和吸热反应均能在一定条件下发生 反应开始需要加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应 吸热反应开始时加热 反应后需要不断加热才能维持反应继续进行 放热反应开始时加热 反应后会放出一定的热量 如果此热量能使反应继续进行 则反应过程中不需要再加热 如煤的燃烧 一旦热量足够使煤燃烧起来 之后煤就可以继续燃烧下去 不再需要外界加热 由此可见 反应是吸热还是放热与反应的条件没有必然的联系 而取决于反应物和生成物具有的总能量 或焓 的相对大小 2 反应热的大小比较方法 1 同一反应的生成物状态不同时a g b g c g h1 0a g b g c l h2 0c g c l h3 0 因为 h3 h2 h1 h1 0 h2 0 h3 0所以 h2 h1 也可以按以下思路分析 3 焓变的几种求法焓变表达的是能量变化 可以从反应物和生成物的能量或键能求算 也可以根据盖斯定律计算 1 根据反应物和生成物的能量计算 h e 生成物 e 反应物 2 根据的反应物和生成物的键能计算 h 反应物的键能总和 生成物的键能总和 3 根据盖斯定律求解应用盖斯定律进行简单计算时 关键在于反应过程 同时注意 参照新的热化学方程式 目标热化学方程式 结合原热化学方程式 一般2 3个 进行合理 变形 如热化学方程式颠倒 乘除以某一个数 然后将它们相加 减 得到目标热化学方程式 求出目标热化学方程式的 h与原化学方程式之间 h的换算关系 当热化学方程式乘 除以某一个数时 h也应乘 除以某一个数 方程式进行加减运算时 h也同样要进行加减运算 且要带 符号 即把 h看作一个整体进行运算 将一个热化学方程式颠倒书写时 h的符号也随之改变 但数值不变 在设计反应过程中 会遇到同一物质的三态 固 液 气 的相互转化 状态由固 液 气变化时 会吸热 反之会放热 典例赏析 38 考点一 用图形理解反应热的本质 39 1 图中a c分别表示 e的大小对该反应的反应热有无影响 该反应通常用v2o5作催化剂 加v2o5会使图中b点升高还是降低 理由是 2 图中dh kj mol 1 40 3 v2o5的催化循环机理可能为 v2o5氧化so2时 自身被还原为四价钒化合物 四价钒化合物再被氧气氧化 写出该催化循环机理的化学方程式 4 如果反应速率v so2 为0 05mol l 1 min 1 则v o2 mol l 1 min 1 v so3 mol l 1 min 1 5 已知单质硫的燃烧热为296kj mol 1 计算由s s 生成3molso3 g 的dh 要求计算过程 41 解析 1 本小题考查反应物总能量高于生成物总能量为放热反应 可得到a和c所表示的意义 e为活化能与反应热无关 但是用催化剂可以降低活化能 2 图中表示的是2molso2的反应 因此dh 992kj mol 1 3 依题意即可写出 so2 v2o5so3 2vo2 4vo2 o22v2o5 4 依据速率之比等于化学计量数之比 42 答案 1 反应物能量生成物能量无降低因为催化剂改变了反应的历程 使活化能e降低 2 198 3 so2 v2o5so3 2vo2 4vo2 o22v2o5 4 0 0250 05 5 s s o2 g so2 g dh1 296kj mol 1so2 g 1 2o2 g so3 g dh2 99kj mol 13s s 9 2o2 g 3so3 g dh 3 dh1 dh2 1185kj mol 1 变式练习1 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 催化剂能改变反应的焓变c 催化剂能降低反应的活化能d 逆反应的活化能大于正反应的活化能 44 解析 该反应为吸热反应 a错误 催化剂只能够改变活化能不能够改变焓变 b错误 c正确 逆反应的活化能小于正反应的活化能 d错误 答案 c 45 考点二 有关反应热概念及热化学方程式的判断 例2 下列说法不正确的是 a 已知冰的熔化热为6 0kj mol 1 冰中氢键键能为20kj mol 1 假设每摩尔冰中有2mol氢键 且熔化热完全用于打破冰的氢键 则最多只能破坏冰中15 的氢键b 已知一定温度下 醋酸溶液的物质的量浓度为c 电离度为 ka 若加入少量ch3coona固体 则电离平衡ch3coohch3coo h 向左移动 减小 ka变小 46 47 解析 a项正确 熔化热只相当于0 3mol氢键的键能 b项错误 ka只与温度有关 与浓度无关 c项正确 环己烯 l 与环己烷 l 相比 形成一个双键 能量降低169kj mol 1 苯 l 与环己烷 l 相比 能量降低651kj mol 1 远大于169 3kj mol 1 说明苯环有特殊稳定结构 d项正确 由盖斯定律即可计算得出 答案 b 48 50 51 答案 d 52 考点三 反应热在可逆反应中的应用 例3 根据碘与氢气反应的热化学方程式 i2 g h2 g 2hi g h 9 48kj mol 1 i2 s h2 g 2hi g h 26 48kj mol 1下列判断正确的是 a 254gi2 g 中通入2gh2 g 反应放热9 48kjb 1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差17 00kjc 反应 的产物比反应 的产物稳定d 反应 的反应物总能量比反应 的反应物总能量低 53 解析 该反应是可逆反应 反应物不能完全转化 a项错误 利用盖斯定律可得出1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差35 96kj b项错误 同一种物质的能量在相同条件下 能量一样多 c项错误 利用盖斯定律计算 d项正确 答案 d 54 变式练习3 工业上制备纯硅反应的热化学方程式如下 sicl4 g 2h2 g si s 4hcl g dh qkj mol 1 q 0 某温度 压强下 将一定量的反应物通入密闭容器进行以上的反应 此条件下为可逆反应 下列叙述正确的是 a 反应过程中 若增大压强能提高sicl4的转化率b 若反应开始时sicl4为1mol 则达到平衡时 吸收热量为qkjc 反应至4min时 若hcl的浓度为0 12mol l 1 则h2的反应速率为0 03mol l min d 当反应吸收热量为0 025q