【与名师对话】高考化学总复习(JS版)《6.1 化学反应中的热效应》课件.ppt

一 焓变反应热1 反应热 焓变 1 含义 在恒温 恒压条件下 反应的热效应称为焓变 2 表示符号 3 单位 H kJ mol 1 2 吸热反应和放热反应 1 概念某一化学反应是吸热反应还是放热反应 由生成物与反应物的即焓变 H 决定 的总能量比的总能量大的反应是放热反应 的总能量比的总能量小的反应是吸热反应 能量变化 生成物放出 反应物吸收 生成物放出 反应物吸收 2 表示方法吸热反应 H为 或0 放热反应 H为 或0 注意 H的符号 单位 数值三者是一个整体 缺一不可 所带 号均具有数学意义 参与大小比较 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变化 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1 表示在条件下 H2 g 和O2 g 完全反应生成时要的能量 物质 能量 25 101kPa 2 mol 1 mol 液态水 放出571 6 kJ 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 三 中和反应反应热的测定1 中和反应反应热1L1mol L 1的盐酸与1L1mol L 1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 配平的化学方程式 反应热 H HCl aq NaOH aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 1 状态 2 中和反应反应热的测定 1 装置如图 2 注意事项 碎泡沫塑料 或纸条 及泡沫塑料板的作用是 为保证酸 碱完全中和 常使稍稍过量 实验中若使用弱酸或弱碱 会使测得数值 保温隔热 减少实验过程中热量的损失 碱 偏低 四 标准燃烧热1 定义 在101kPa下 纯物质完全燃烧生成时所放出的热量 2 单位 3 意义 碳的标准燃烧热为393 5kJ mol 1 表示在 用热化学方程式表示为 注意 燃烧为放热反应 故标准燃烧热的 H一定为负值 H S等元素完全燃烧时对应的物质为H2O l SO2 g 1 mol 稳定的化合物 kJ mol 1 101 kPa时 1 mol碳完全燃烧 生成CO2气体时放出的热量为393 5 kJ C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1 4 能源的利用 五 盖斯定律1 定义 不管化学反应是一步完成或分几步完成 其反应热是 即化学反应的反应热只与反应体系的和有关 而与无关 相同的 始态 终态 反应的途径 2 举例 则反应热 H1 H2和 H3的关系可表示为 H1 H2 H3 1 下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是 A 碳酸钙受热分解B 乙醇燃烧C 铝粉与氧化铁粉末反应D 氧化钙溶于水答案 A 2 下列说法正确的是 A 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B 化学反应中的能量变化都表现为热量变化C 任何放热反应在常温下一定能发生反应D 反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热答案 D 3 2010年济南模拟 已知在298K时 2g氢气与氧气完全反应生成液态水放热285 8kJ 则此反应的热化学方程式为下列的 A 2H2 g O2 g 2H2O l H 285 8kJ mol 1B 2H2 g O2 g 2H2O l H 285 8kJ mol 1C H2 g O2 g H2O l H 285 8kJ mol 1D H2 g O2 g H2O g H 285 8kJ mol 1答案 C 4 已知2H2 g O2 g 2H2O l H 569 6kJ mol 1 2H2O g 2H2 g O2 g H 482 1kJ mol 1 现有1g液态H2O 蒸发时吸收的热量是 A 2 43kJB 4 86kJC 43 8kJD 87 5kJ答案 A 5 1 根据下列图示 写出反应的热化学方程式为 根据如图所示情况 判断下列说法中正确的是 A 其热化学方程式为 CO g H2O g CO2 g H2 g H 41kJ mol 1B 该反应为吸热反应C 该反应为放热反应D 当H2O为液态时 其反应热值小于41kJ mol 1 2 已知16g固体硫完全燃烧时放出148 4kJ的热量 该反应的热化学方程式是 答案 1 CO g H2O g CO2 g H2 g H 41kJ mol 1 B 2 S s O2 g SO2 g H 296 8kJ mol 1 要点1吸热反应和放热反应的比较与判断1 吸热反应和放热反应的比较 2 常见的放热反应和吸热反应 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 燃烧反应 例如 2CO O22CO2CH3CH2OH 3O22CO2 3H2O 多数的化合反应 例如 SO3 H2O H2SO4CaO H2O Ca OH 2CuSO4 5H2O CuSO4 5H2O 2 常见的吸热反应 多数的分解反应 例如 CaCO3CaO CO2 CuSO4 5H2OCuSO4 5H2O 2NH4Cl s Ba OH 2 8H2O s BaCl2 2NH3 10H2O C H2O g CO H2 CO2 C2CO 3 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 如果此热量能够使反应继续进行 则反应过程不需要再加热 如煤的燃烧 一旦热量能足够使煤燃烧起来 之后煤就可以继续燃烧下去 不需要外界再加热 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 而决定于反应物和生成物具有的总能量 或焓 的相对大小 例1 2010年山东理综 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 本题考查化学反应能量变化 意在考查考生的分析推理能力和实际运用知识的能力 放热反应的特点是生成物总能量低于反应物总能量 吸热反应的特点是生成物总能量高于反应物总能量 A选项错误 反应速率受反应物本身的性质 压强 温度 浓度 催化剂等因素影响 与反应放热或吸热无直接关系 B选项错误 盖斯定律表明 焓变与反应过程无关 只与反应始态和终态有关 C选项正确 同一反应的 H不因反应条件的改变而改变 D选项错误 答案 C 迁移应用 即时迁移小试牛刀 1 下列变化一定为放热的化学反应的是 A H2O g H2O l H 44 0kJ mol 1B 2HI g H2 g I2 g H 14 9kJ mol 1C 形成化学键时共放出能量862kJ的化学反应D 能量变化如图所示的化学反应 解析 A项 不是化学反应 B项 为吸热反应 C项 如果破坏化学键时吸收的能量比862kJ多 则反应为吸热反应 反应物总能量高于生成物总能量的反应是放热反应 D项正确 答案 D 要点2热化学方程式的书写及正误判断与普通方程式相比 热化学方程式不仅代表物质变化 还代表着能量变化 书写时应注意以下几点 1 反应条件反应热与温度和压强等测定条件有关 书写时必须注明反应时的温度和压强 绝大多数 H是在25 101kPa下测定的 可以不注明 2 聚集状态反应物和生成物的聚集状态不同 反应热的数值和符号可能不同 因此必须在方程式中用括号注明反应物和生成物在反应时的聚集状态 s l g 因为 3 H的符号和单位 H只能写在化学方程式的右边 若为放热反应 则 H为 若为吸热反应 则 H为 其单位为kJ mol 1 4 反应的可逆性当反应逆向进行 其反应热与正反应的反应热数值相等 符号相反 2SO2 g O2 g 2SO3 g H akJ mol 1 同样是指2molSO2气体与1molO2完全反应时 放出akJ的热量 若将2molSO2与气体1molO2放于一密闭容器中在一定条件下反应达平衡时 放出的热量要小于akJ 且当平衡移动 各物质状态不变 时 H不变 5 热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 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 例2已知A B两种气体在一定条件下可以发生反应 2A B C 3D 现将2molA气体与1molB气体充入一个密闭容器中 温度和压强恒定的情况下 测得反应后气体体积为反应前的一半 且测得放出的热量为198kJ 则下列热化学方程式可能正确的是 A 2A g B g C g 3D g H 198kJ mol 1B C g 3D l 2A g B g H 198kJ mol 1C 2A g B g C g 3D l H 198kJ mol 1D C g 3D l 2A g B g H 264kJ mol 1 解析 恒温恒压条件下 气体物质的量与气体体积成正比 以恒温恒压条件下 测得反应后气体体积为反应前的一半 说明该正反应是气体体积缩小的反应 则D为固态或液态 2molA气体与1molB气体转化率小于100 而选项中热化学方程式表示的是消耗或生成2molA放出或吸热的热量 故A B C三项均不正确 只有D可能正确 答案 D 迁移应用 即时迁移小试牛刀 2 2010年湖州模拟 已知1g氢气燃烧生成液态水放出142 9kJ热量 则表示氢气燃烧的热化学方程式为 A 2H2 g O2 g 2H2O l H 142 9kJ mol 1B H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ mol 1C 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1D H2 g 1 2O2 g H2O g H 285 8kJ mol 1 答案 B 要点3盖斯定律和反应热的计算1 盖斯定律 1 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 能量 只与反应的始态 各反应物 和终态 各生成物 有关 而与具体反应进行的途径无关 如果一个反应可以分几步进行 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相同 这就是盖斯定律 如 有 H1 H2 H3 H4 2 应用 计算无法直接用实验测量的反应的反应热 如 已知下列三个热化学方程式 H2 g 1 2O2 g H2O g H 241 8kJ mol C s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1 C s H2O g CO g H2 g H 131kJ mol写出碳燃烧生成CO和CO燃烧的热化学方程式 应用盖斯定律 对几个热化学方程式变换和叠加 可以得出要写的热化学方程式 对应的反应热的数值 符号也随之相应地成比例的变化 由 可得 C s 1 2O2 g CO g H 110 8kJ mol 1 由 可得 CO g 1 2O2 g CO2 g H 282 7kJ mol 1 2 反应热的计算 1 依据反应物与生成物的能量计算 H E生成物 E反应物 2 依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算 H 反应物的化学键断裂吸收的能量 生成物的化学键形成释放的能量 3 利用热化学方程式进行计算先写出热化学方程式 再根据热化学方程式所体现的物质之间 物质与反应热之间的关系直接计算反应热 4 依据标准燃烧热数据 利用公式直接计算反应热Q 标准燃烧热 n 可燃物的物质的量 5 利用盖斯定律计算反应热 设计合理的反应途径 适当加减已知的热化学方程式 得出待求的热化学方程式 反应热也要进行相应的加减运算 从而得出待求热化学方程式的反应热 在进行反应热的计算时 要注意反应热的符号以及反应热与热化学方程式中化学计量数间的比例关系 名师解惑 解答有关反应热的计算问题时 要注意以下几点 1 热化学方程式同乘以某一个数时 反应热数值也必须乘上该数 2 热化学方程式相加减时 同种物质之间可相加减 反应热也随之相加减 3 将一个热化学方程式颠倒时 H的 号随之改变 例3 2010年广东理综 在298K 100kPa时 已知 2H2O g O2 g 2H2 g H1Cl2 g H2 g 2HCl g H22Cl2 g 2H2O g 4HCl g O2 g H3则 H3与 H1和 H2间的关系正确的是 A H3 H1 2 H2B H3 H1 H2C H3 H1 2 H2D H3 H1 H2 解析 本题考查盖斯定律 意在考查考生对盖斯定律的运用能力及对反应热的计算能力 设提供的三个热化学方程式分别为 根据盖斯定律 由 2可以得到 故 H1 2 H2 H3 A项正确 答案 A 迁移应用 即时迁移小试牛刀 3 2010年重庆理综 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 解析 本题考查键能与反应热之间的关系 旨在通过本题考查学生对反应本质的理解 及化学基本计算能力 H2 g Br2 l 2HBr g H 72kJ mol Br2 l Br2 g H 30kJ mol 热化学方程式 热化学方程式 得H2 g Br2 g 2HBr g H 102kJ mol所以有 a 436 369 2 102得a 200 答案 D 要点4能源的开发和综合利用1 能源 1 能源发展的三个阶段柴草时期 化石能源时期 煤 石油 天然气为主要能源 多能源结构时期 2 能源的分类 2 能源问题 1 我国目前使用的主要能源是化石燃料 它们的蕴藏量有限 而且不能再生 最终将会枯竭 2 化石燃料的大量使用带来严重的环境污染问题 3 解决能源问题的措施 1 提高能源的使用效率 改善开采 运输 加工等各个环节 科学控制燃烧反应 使燃料充分燃烧 一是保证燃烧时有适当过量的空气 增大O2浓度等 二是保证燃料与空气有足够大的接触面积 如将固体粉碎成粉末 使液体喷成雾状等 2 开发新的能源开发资源丰富 可以再生 没有污染或很少污染的新能源 例4 2010年江苏高考 化学与能源开发 环境保护 资源利用等密切相关 下列说法正确的是 A 为提高农作物的产量和质量 应大量使用化肥和农药B 绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理C 实现化石燃料清洁利用 就无需开发新能源D 垃圾是放错地方的资源 应分类回收利用 解析 本题考查化学与环境保护的知识 A项 大量使用化肥会破坏土壤结构 大量使用农药会污染环境 故不正确 B项 绿色化学的核心是从源头上阻止环境污染 而不是出现污染后去治理 故不正确 C项 化石能源是有限的 仍需开发新能源 故不正确 D项 正确 答案 D 迁移应用 即时迁移小试牛刀 4 能源是现代化社会生活的物质基础 背景材料 2006年国际油价飙升 新型纳米金属燃料问世 2005年 2006年全国许多省市全面推广使用乙醇汽油 2010年 江苏省将打造成为全国重要的太阳能产业基地 生物柴油是以油脂为原料 通过水解 酯化得高级脂肪酸甲酯 下列说法正确的是 A 乙醇汽油推广的最主要的目的在于降低国际市场的油料价格B 生物柴油燃烧不会产生二氧化碳 是一种清洁能源C 太阳能是一种清洁安全的不可再生能源D 纳米金属燃料表面积大 易引发 能量释放快 解析 A项目的在于降低环境污染 B项生物柴油一定会产生二氧化碳 C项太阳能可再生 答案 D 易错点1热化学基本概念理解不到位造成热化学方程式书写错误例1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 269 8kJ mol 反应热 D 2NO2 O2 2NO H 116 2kJ mol 反应热 错因分析 本题易错点较多 如果忽视燃烧热对产物状态的限制 会错选A项 如果忽视中和热是放热反应 易错选B项 正确解答 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 A项错误 中和反应是放热反应 H应小于0 B项错误 热化学方程式要注明物质在反应时的状态 D项错误 答案 C 易错补练1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 红磷的化学式为P 白磷的化学式为P4 已知P4 s 5O2 g P4O10 s H 3093 2kJ mol 4P s 5O2 g P4O10 s H 2954 0kJ mol下列结论正确的是 A 由于红磷转化为白磷是放热反应 等质量红磷的能量比白磷低B 碳的燃烧热大于110 5kJ molC 稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热 H 57 3kJ molD 稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水 放出57 3kJ热量 解析 由题给白磷和红磷燃烧的热化学方程式可得出4P s P4 s H 139 2kJ mol 说明红磷转化为白磷是吸热反应 因此等质量红磷的能量比白磷低 选项A错 选项C正确的说法是 稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热 H 57 3kJ mol C错 稀醋酸和稀NaOH溶液反应过程中因稀醋酸电离吸收热量 因此稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1mol水时放出的热量小于57 3kJ 答案 B 易错点2计算反应热时忽视晶体结构例2通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能 键能的大小可以衡量化学键的强弱 也可用于估算化学反应的反应热 H 化学反应的 H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差 下面列举了一些化学键的键能数据 供计算用 工业上高纯硅可通过下列反应制取 SiCl4 g 2H2 g Si s 4HCl g 该反应的反应热 H 为 A 412kJ mol 1B 412kJ mol 1C 236kJ mol 1D 236kJ mol 1 错因分析 根据题设信息 H 4 360kJ mol 1 2 436kJ mol 1 1 176kJ mol 1 4 431kJ mol 1 412kJ mol 1 错选A 忽视硅晶体结构 如果理解新信息能力差 认为反应热等于产物键能总和与反应物键能总和之差 错选D 正确解答 SiCl4 H2和HCl分子中共价键的数目容易计算 而产物中的硅属于原子晶体 根据原子晶体的结构计算晶体硅中共价键的数目 1mol晶体Si中所含的Si Si键为2mol 即制取高纯硅反应的反应热 H 4 360kJ mol 1 2 436kJ mol 1 2 176kJ mol 1 4 431kJ mol 1 236kJ mol 1 答案 C 氢能的应用氢能具有热值大 无污染 储量丰富等特点 是未来最理想的能源 关于氢能的制备与广泛应用将成为高考的热点话题 此类题目综合性强 涉及知识面广 计算要求较高 实验探究 信息 材料 能源被称为新科技革命的 三大支柱 特别是能源与环境已成为当今社会的焦点问题 1 中国在世界环境中展示的主题为 生态安全与环境友好型社会 下列措施不符合这一主题的是 A 氢气是清洁的能源 可以利用丰富的煤发电 然后电解水将得到氢气作为能源B 改革传统采煤时将煤层气 瓦斯 主要成分是甲烷 直接排入空气的做法 采用先开采和综合利用煤层气 然后再采煤的方法C 推广使用液化石油气 LPG 替代汽油和柴油作公交车和出租车的燃料D 逐渐在全国各省推广使用乙醇汽油 2 根据 绿色化学 的思想 为了制备H2 某化学家设计了下列反应步骤 CaBr2 H2OCaO 2HBr 2HBr HgHgBr2 H2 HgBr2 CaOHgO CaBr2 2HgO2Hg O2 你认为该方法的主要缺点是 1 2010年10月1日 嫦娥二号 发射成功 搭载 嫦娥二号 卫星的长征三号丙运载火箭第三级发射使用的推进剂是液氢和液氧 这种推进剂的优点是 H 285 8kJ mol 1H2 g H2 l H 0 92kJ mol 1O2 g O2 l H 68 4kJ mol 1H2O l H2O g H 44 0kJ mol 1则液氢与液氧反应生成气态水的热化学方程式为 3 如果此次 嫦娥二号 所携带的燃料为1 08吨 液氢 液氧恰好完全反应生成气态水 总共释放能量 kJ 保留3位有效数字 4 氢气 氧气不仅燃烧时能释放热量 而且二者形成的原电池还能提供电能 美国的探月飞船 阿波罗号 使用的就是氢氧燃料电池 电解液为KOH溶液 其电池反应为 负极 答案 1 A 2 循环过程需要很高的能量 且使用重金属汞 会产生污染 1 相同质量时 氢气燃烧放出的热量多 产物为水 无污染 2 H2 l O2 l H2O g H 206 68kJ mol 3 1 24 107 4 2H2 4OH 4e 4H2O 1 2010年镇江模拟 下列关于能量变化说法正确的是 A 冰 水为之 而寒于水 说明相同质量的水和冰相比较 冰的能量高B 化学反应在物质变化的同时 伴随着能量变化 其表现形式只有吸热和放热两种C 已知C 石墨 s C 金刚石 s H 0 则金刚石比石墨稳定D 化学反应遵循质量守恒的同时 也遵循能量守恒答案 D 2 2011年台州模拟 固体酒精是目前饭桌上常用的火锅燃料 关于固体酒精的燃烧过程叙述正确的是 A 不发生状态变化B 反应中化学能转化为热能C 没有化学键断裂D 不存在氧化还原反应答案 B 3 下列关于热化学反应的描述中正确的是 A 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应B 当反应物的总能量比生成物的总能量高时 为放热反应 当生成物的总能量比反应物的总能量高时 则为吸热反应C CO g 的燃烧热是283 0kJ mol 1 则表示CO g 的燃烧热的热化学方程式为 2CO g O2 g 2CO2 g H 566kJ mol 1D HCl和NaOH反应的中和热 H 57 3kJ mol 1 则1molH2SO4和1molBa OH 2反应放出的热量为114 6kJ答案 B 4 2010年全国理综 下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式 25 101kPa C4H10 g O2 g 4CO2 g 5H2O l H 2878kJ mol C4H10 g O2 g 4CO2 g 5H2O g H 2658kJ mol C4H10 g O2 g 4CO g 5H2O l H 1746kJ mol C4H10 g O2 g 4CO g 5H2O g H 1526kJ mol 由此判断 正丁烷的燃烧热是 A 2878kJ molB 2658kJ molC 1746kJ molD 1526kJ mol解析 本题考查燃烧热定义 意在考查考生对基本概念的理解与运用 中 生成物水是气态 中均生成CO 气态水和CO均不是稳定的氧化物 答案 A 5 201