高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第1讲 化学能与热能课件.ppt

第1讲化学能与热能 最新考纲 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 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 5 了解焓变与反应热的含义 了解 h h 反应产物 h 反应物 表达的含义 6 理解盖斯定律 并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算 考点一反应热与焓变 1 化学反应中的能量变化 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 热能 光能 电能等 通常主要表现为热量的变化 2 焓变 反应热 1 定义 在恒压条件下进行的反应的热效应 2 符号 h 3 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 从反应热的量化参数 键能的角度分析 3 记忆常见的放热反应和吸热反应 放热反应 可燃物的燃烧 酸碱中和反应 大多数化合反应 金属跟酸的置换反应 物质的缓慢氧化等 吸热反应 大多数分解反应 盐的水解和弱电解质的电离 ba oh 2 8h2o与nh4cl反应 碳和水蒸气 c和co2的反应等 需加热才能进行的反应一定是吸热反应吗 不需加热就能进行的反应一定是放热反应 思考提示 都不一定 碳与氧气反应需要加热 但该反应是放热反应 ba oh 2 8h2o与nh4cl反应不需要加热就能进行 但该反应是吸热反应 1 某些物质的物理变化过程中 也会有能量的变化 如物质的三态变化 物质溶解 不与水发生反应 等过程主要是物理变化过程 其能量变化不能称为反应热 2 焓变与反应条件 是否可逆反应 是否使用催化剂无关 3 化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系 如吸热反应nh4cl与ba oh 2 8h2o在常温常压下即可进行 而很多放热反应需要在加热的条件下才能进行 典例1 2015 北京卷 最新报道 科学家首次用x射线激光技术观察到co与o在催化剂表面形成化学键的过程 反应过程的示意图如下 下列说法正确的是 a co和o生成co2是吸热反应b 在该过程中 co断键形成c和oc co和o形成了具有极性共价键的co2d 状态 状态 表示co与o2反应的过程 解析 a 状态 总能量为反应物总能量 状态 总能量为生成物总能量 由图示知反应物的总能量大于生成物的总能量 故该反应为放热反应 错误 b 从状态 的图示可以看出 反应中co并未断裂成c和o c o原子间一直有化学键 错误 c 由图示可以看出 co和o生成了co2 co2分子中c与o形成极性共价键 正确 d 状态 状态 表示co与o反应生成co2的过程 并不是co与o2的反应过程 答案 c 题组一化学反应与能量变化的图象1 2015 上海卷 已知h2o2在催化剂作用下分解速率加快 其能量随反应进程的变化如下图所示 下列说法正确的是 a 加入催化剂 减小了反应的热效应b 加入催化剂 可提高h2o2的平衡转化率c h2o2分解的热化学方程式 h2o2 h2o o2 qd 反应物的总能量高于生成物的总能量 解析 a 催化剂只通过改变反应活化能 来改变化学速率 不改变发生的热效应 b 催化剂只改变反应速率而不影响化学平衡 c 热化学方程式要注明反应物和生成物的状态 d 图象分析为放热反应 反应物的总能量高于生成物的总能量 答案 d 正确理解活化能与反应热的关系 1 在无催化剂的情况 e1为正反应的活化能 e2为逆反应的活化能 即e1 e2 h 2 催化剂能降低反应所需活化能 但不影响焓变的大小 题组二反应热的大小比较2 试比较下列三组 h的大小 1 同一反应 生成物状态不同时 a g b g c g h1 或 下同 2 同一反应 反应物状态不同时 考点二热化学方程式的书写与判断 1 概念表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式 2 书写 1 注明反应条件 反应热与测定条件 温度 压强等 有关 绝大多数反应是在25 101kpa下进行的 可不注明 2 注明物质状态 常用s l g aq分别表示固体 液体 气体 溶液 3 注意符号单位 h应包括 或 数字和单位 kj mol 1 4 注意守恒关系 原子守恒和得失电子守恒 能量守恒 h与化学计量数相对应 5 区别于普通方程式 一般不标注 点燃 加热 等 6 注意热化学方程式的化学计量数 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 可以是整数 也可以是分数 且化学计量数必须与 h相对应 如果化学计量数加倍 则 h也要加倍 h与反应的 可逆性 可逆反应的 h表示反应完全时的热量变化 与反应是否可逆无关 如n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 表示在298k时 1moln2 g 和3molh2 g 完全反应生成2molnh3 g 时放出92 4kj的热量 但实际上1moln2 g 和3molh2 g 充分反应 不可能生成2molnh3 g 故实际反应放出的热量小于92 4kj 典例2 2015 安徽卷 nabh4 s 与水 l 反应生成nabo2 s 和氢气 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 解析 先写出正确的反应方程式 再根据热化学方程式书写的原则和盖斯定律可以写出热化学方程式 答案 nabh4 s 2h2o l nabo2 s 4h2 g h 216 0kj mol 1 题组一热化学方程式的书写1 依据事实 写出下列反应的热化学方程式 1 sih4是一种无色气体 遇到空气能发生爆炸性自燃 生成sio2和液态h2o 已知室温下2gsih4自燃放出热量89 2kj sih4自燃的热化学方程式为 2 在25 101kpa下 一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量qkj 其燃烧生成的co2用过量饱和石灰水吸收可得100gcaco3沉淀 则乙醇燃烧的热化学方程式为 解析 1 2gsih4自燃放出热量89 2kj 1molsih4自燃放出热量1427 2kj 故热化学方程式为sih4 g 2o2 g sio2 s 2h2o l h 1427 2kj mol 1 2 根据c原子守恒有 c2h5oh 2co2 2caco3 生成100gcaco3沉淀 则乙醇为0 5mol 据此可写出反应的热化学方程式 答案 1 sih4 g 2o2 g sio2 s 2h2o l h 1427 2kj mol 1 2 c2h5oh l 3o2 g 2co2 g 3h2o l h 2qkj 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 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 答案 a2 g b2 g 2ab g h a b kj mol 1 题组二热化学方程式的正误判断3 判断下列热化学方程式 正确的打 错误的打 1 caco3 s cao co2 g h 177 7kj 2 c s h2o s co g h2 g h 131 3kj mol 1 4 实验测得 101kpa时 1molh2完全燃烧生成液态水 放出285 8kj的热量 1molch4完全燃烧生成液态水和co2 放出890 3kj的热量 下列热化学方程式的书写正确的是 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890 3kj mol 1 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890 3kj mol 1 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g h 890 3kj mol 1 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1a 仅有 b 仅有 c 仅有 d 全部符合要求 解析 书写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点 1 生成物的稳定状态 h2o为液态 c的稳定化合物为co2 2 单位是kj mol 1 不是kj 3 数值 h的数值要与方程式中计量系数保持一致 4 符号 吸热用 放热用 仅 符合要求 答案 b 归纳提升 快速判断热化学方程式书写是否正确 1 看方程式是否配平 2 看各物质的聚集状态是否正确 3 看 h的 符号是否正确 4 看反应热的单位是否为kj mol 1 5 看反应热的数值与化学计量数是否对应 考点三燃烧热 中和热与能源 1 燃烧热 1 概念 在101kpa时 1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 燃烧热的单位一般用kj mol 1表示 燃烧热的限定词有恒压 101kpa时 可燃物的物质的量 1mol 完全燃烧 稳定的氧化物等 其中的 完全燃烧 是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物 c co2 g h h2o l s so2 g 等 2 表示的意义 例如c的燃烧热为393 5kj mol 1 表示在101kpa时 1molc完全燃烧放出393 5kj的热量 4 燃烧热的计算 可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为q放 n 可燃物 h式中 q放为可燃物燃烧反应放出的热量 n为可燃物的物质的量 h为可燃物的燃烧热 2 中和热 1 概念 在稀溶液中 强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol 液态水时的反应热叫中和热 装置如图 在横线上填出仪器的名称 3 能源 1 化石燃料 种类 煤 石油 天然气 特点 蕴藏量有限 属于不可再生能源 解决化石燃料枯竭的办法 开源节流 即开发新的能源和节约现有的能源 2 新能源 种类 太阳能 氢能 风能 地热能 海洋能和生物质能等 特点 资源丰富 可以再生 没有污染或污染很小 典例1 2015 辽宁大连高三质检 下列有关热化学方程式及其叙述正确的是 a 氢气的燃烧热为285 5kj mol 1 则水分解的热化学方程式为2h2o l 2h2 g o2 g h 285 5kj mol 1b 已知2c 石墨 s o2 g 2co g h 221kj mol 1 则石墨的燃烧热为110 5kj mol 1 c 已知n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 则在一定条件下将1moln2和3molh2置于一密闭容器中充分反应后最多可放出92 4kj的热量d 已知乙醇和乙烯的燃烧热分别为1366 8kj mol 1和1411 0kj mol 1 则乙烯水化制乙醇的热化学方程式为c2h4 g h2o l c2h5oh l h 44 2kj mol 1 解析 燃烧热是指1mol可燃物燃烧时生成稳定的氧化物所放出的热量 所以当1mol液态水分解时才吸热285 5kj a项错 co不是稳定氧化物 b项错 合成氨是可逆反应 提供的反应物不会全部反应 放出的热量小于92 4kj c项错 根据盖斯定律 将表达乙烯燃烧热的热化学方程式和表达乙醇燃烧热的热化学方程式相减可得d项热化学方程式 答案 d 解析 燃烧热指在25 101kpa条件下 1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 答案 a 归纳提升 反应热答题规范 1 用 焓变 h 表示反应热时 h 0表示吸热 h 0表示放热 因而 h后所跟数值需要带 符号 2 描述反应热时 无论是用 反应热 焓变 表示还是用 h表示 其后所跟数值需要带 符号 3 由于中和反应和燃烧均是放热反应 表示中和热和燃烧热时可不带 号 题组二对能源的认识3 能源分类相关图如下图所示 下列四组选项中 全部符合图中阴影部分的能源是 a 煤炭 石油 沼气b 水能 生物能 天然气c 太阳能 风能 潮汐能d 地热能 海洋能 核能解析 a中煤炭 石油都是不可再生能源 b中天然气是不可再生能源 d中核能是不可再生能源 答案 c 4 全球科技经济瞭望 报道了美国氢燃料电池技术的发展 目前 我国的能源结构主要是煤 还有石油 天然气 核能等 这些能源都是不可再生且污染环境的能源 研究和开发清洁而又用之不竭的能源是未来发展的首要任务 科学家预测 氢能 将是21世纪最理想的新能源 氢能是利用氢气的燃烧反应放热提供能量 即h2 g 1 2o2 g h2o l h 285 5kj mol 1 1 试分析为什么 氢能 将是21世纪最理想的新能源 指出两条优点即可 2 目前世界上的氢气绝大部分是从石油 煤炭和天然气中制取 请写出工业上由天然气和高温水蒸气反应制氢气的化学方程式 3 目前 有人提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系 如图所示 这是一种最理想的氢能源循环体系 类似于生物的光合作用 太阳能和水是用之不竭的 而且价格低廉 急需化学家研究的是 4 列举两种方法简单安全地输送氢气 解析 1 氢是宇宙中含量最丰富的元素之一 可提取出无穷无尽的氢气 氢气用作燃料不会污染环境 2 该反应式的书写要注意工业上充分利用天然气 获得更多的氢气 必须利用廉价的水来提供氢 而不是直接分解 另外产物是二氧化碳 而不是一氧化碳 这样甲烷的利用率才更高 其反应式为ch4 2h2o g co2 4h2 3 由图可见 科学家需研究出合适的光分解催化剂 它能在光照条件下促使水的分解速率加快 4 管道运输 可以把现有的天然气和城市煤气管道输送系统改造为氢气输送系统 用金属储氢材料储存后再运输 答案 1 氢气来源广泛 作燃料不会产生污染等 答案合理即可 2 ch4 2h2o g co2 4h2 3 合适的光分解催化剂 在光照下加快h2o的分解速率 4 管道运输 用金属储氢材料储存后再运输 答案合理即可 考点四有关反应热的计算 1 利用热化学方程式计算反应热与反应物的物质的量成正比 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 可以计算反应放出或吸收的热量 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 也可以书写热化学方程式 2 根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算若反应物旧化学键断裂吸收能量e1 生成物新化学键形成放出能量e2 则反应的 h e1 e2 3 利用盖斯定律计算盖斯定律是指化学反应不管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和终态有关 而与反应的途径无关 怎样计算2c s o2 g 2co g 的反应热 思考提示 利用盖斯定律 c s o2 g co2 g h1 2co g o2 g 2co2 g h2 由 2 得 2c s o2 g 2co g h3 2 h1 h2 典例4 2014 新课标 卷 已知 甲醇脱水反应 2ch3oh g ch3och3 g h2o g h1 23 9kj mol 1甲醇制烯烃反应 2ch3oh g c2h4 g 2h2o g h2 29 1kj mol 1 乙醇异构化反应 c2h5oh g ch3och3 g h3 50 7kj mol 1则乙烯气相直接水合反应c2h4 g h2o g c2h5oh g 的 h kj mol 1 解析 2ch3oh g ch3och3 g h2o g h1 23 9kj mol 1 2ch3oh g c2h4 g 2h2o g h2 29 1kj mol 1 c2h5oh g ch3och3 g h3 50 7kj mol 1 根据盖斯定律 由 得 c2h4 g h2o g c2h5oh g h 45 5kj mol 1 答案 45 5 用盖斯定律计算反应热的五个步骤 1 写 写出目标方程式 题目中要书写的热化学方程式 配平 2 比 将已知方程式和目标方程式比较 分析物质类别 位置 在反应物中还是在生成物中 的区别 3 倒 为了将已知方程式相加得到目标方程式 可将方程式颠倒过来 反应热的量不变 但符号要相反 这样 可以避免减法运算中容易出现的错误 4 乘 为了将方程式相加得到目标方程式 可将方程式乘以某个数 可以是分数 反应热也要进行相应地运算 5 加 倒 乘两个方面做好了 只要将方程式相加即可得目标方程式 反应热也相加即可 注意 h要带着 符号进行运算 题组一利用盖斯定律计算反应热1 2014 江苏卷 已知 c s o2 g co2 g h1co2 g c s 2co g h22co g o2 g 2co2 g h34fe s 3o2 g 2fe2o3 s h43co g fe2o3 s 3co2 g 2fe s h5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是 a h1 0 h30 h4 0c h1 h2 h3d h3 h4 h5 解析 a c s co g 在o2 g 中燃烧生成co2 均为放热反应 则有 h10 fe s 与o2 g 反应生成fe2o3 s 为放热反应 则有 h4 0 c 将五个热化学方程式依次编号为 根据盖斯定律 由 可得 则有 h1 h2 h3 d 由 3 2可得 则有 h4 3 h3 2 h5 答案 c 归纳提升 1 当热化学方程式乘 除以某一个数时 h也应乘 除以同一个数 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 2 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 3 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 4 根据物质燃烧放热数值计算q放 n 可燃物 h 题组二有关键能与反应热的计算3 高考组合题 1 2015