化学能与热能(广东专用)解析PPT课件

第2讲化学能与热能 一 吸热反应和放热反应有下列变化 H2在Cl2中燃烧 碳酸钙分解 铝热反应 酸碱中和反应 缓慢氧化 Na2CO3水解 NaOH固体溶于水 铁和稀硫酸反应 Ba OH 2 8H2O和NH4Cl反应 工业合成氨 1 属于放热反应的有 这些反应的进行 实现了 能向 能的转变 2 属于吸热反应的有 这些反应的进行 实现了 能向 能的转变 化学 热 热 化学 二 反应热及其计算1 热化学方程式的书写 下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量 kJ 结合表中数据完成下列问题 1 2H2 g O2 g 2H2O g 是 填 吸热 或 放热 反应 这说明2molH2 g 和1molO2 g 具有的能量比2molH2O g 具有的能量 填 高 或 低 2 根据表中数据 写出H2 g 与O2 g 完全反应生成H2O g 的热化学方程式 放热 高 2H2 g O2 g 2H2O g H 484kJ mol 1 2 盖斯定律及应用 已知 Fe2O3 s 3C 石墨 2Fe s 3CO g H 489 0kJ mol 1 CO g O2 g CO2 g H 283 0kJ mol 1 C 石墨 O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1 则 1 反应CO2 g CO g O2 g 的 H 2 反应C 石墨 O2 g CO g 的 H 3 反应2Fe s O2 g Fe2O3 s 的 H 283 0kJ mol 1 110 5kJ mol 1 820 5kJ mol 1 1 2012 浙江高考 利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法 分析 太阳能光解水过程是把太阳能转化为H2和O2中的化学能贮存起来 间接利用了太阳能 2 2013 上海高考 将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中 然后向小烧杯中加入盐酸 反应剧烈 醋酸逐渐凝固 由此可见该反应中热能转化为产物内部的能量 分析 醋酸逐渐凝固 说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低 因此该反应为吸热反应 吸热反应中反应物吸收能量 得到的生成物总能量增加 故正确 3 2013 安徽高考 HCHO O2CO2 H2O是吸热反应 分析 甲醛的催化氧化反应实质为甲醛的燃烧反应 应为放热反应 故错误 4 2012 福建高考 2SO2 g O2 g 2SO3 g 和4SO2 g 2O2 g 4SO3 g 的 H相等 分析 H与化学计量数有关 化学计量数扩大 H也扩大相应的倍数 后一反应的 H是前一反应的2倍 5 2012 安徽高考 氢氟酸是一种弱酸 可用来刻蚀玻璃 已知25 时 HF aq OH aq F aq H2O l H 67 7kJ mol 1 H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 1则氢氟酸的电离方程式及热效应可表示为HF aq F aq H aq H 10 4kJ mol 1 分析 根据盖斯定律 由 可得 HF aq F aq H aq H 10 4kJ mol 1 热点考向1反应热与热化学方程式 典例1 1 肼是一种高能燃料 有关化学反应的能量变化如图所示 写出肼燃烧的热化学方程式 2 已知 Q的单质是常见的半导体材料 在25 101kPa下 Q的气态氢化物在氧气中完全燃烧可得Q的最高价氧化物 反应中每转移1mol电子放热190 0kJ 则该反应的热化学方程式是 解题探究 1 根据图示 肼燃烧的产物是什么 该反应是放热反应还是吸热反应 提示 肼燃烧的产物是N2 g 和H2O g 因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 故该反应是放热反应 2 根据图示 1mol肼充分燃烧放出的热量是多少 提示 1mol肼充分燃烧放出的热量为2752kJ 2218kJ 534kJ 3 1molQ的氢化物在氧气中充分燃烧转移电子数是多少摩尔 提示 由1molSiH4生成1molSiO2需转移8mol电子 解析 1 根据题干图示可知 肼充分燃烧的产物是N2 g 和H2O g 1mol肼充分燃烧放出的热量为2752kJ 2218kJ 534kJ 根据要求写出热化学方程式 2 由信息知Q为Si 其氢化物SiH4与O2反应生成SiO2和H2O 1molSiH4完全反应转移8mol电子 故1molSiH4参加反应放出1520kJ热量 即可写出该反应的热化学方程式 答案 1 N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H 534kJ mol 1 2 SiH4 g 2O2 g SiO2 s 2H2O l H 1520 0kJ mol 1 易错警示 热化学方程式书写与判断常见易错点 1 忽视反应热与物质的聚集状态有关 导致漏写反应物或生成物的聚集状态 2 不能正确理解 的含义 导致将 H的正 负混淆 3 忽视化学计量数与反应热的数值的对应关系导致错误 如H2 g Cl2 g 2HCl g H 184 6kJ mol 1H2 g Cl2 g HCl g H 92 3kJ mol 1 4 误认为酸和碱的反应热就是中和热 实际上中和热不包括浓酸稀释时的热效应以及弱酸电离时的热效应 一定条件下强酸强碱反应的中和热数值恒定为57 3 若有弱酸或弱碱参加 则中和热数值小于57 3 变式训练 1 2013 山东高考 对于反应CO g H2O g CO2 g H2 g H 0 在其他条件不变的情况下 A 加入催化剂 改变了反应的途径 反应的 H也随之改变B 改变压强 平衡不发生移动 反应放出的热量不变C 升高温度 反应速率加快 反应放出的热量不变D 若在原电池中进行 反应放出的热量不变 解析 选B 反应的 H与外界条件无关 A项错误 反应前后气体体积不变 改变压强平衡不移动 反应放出的热量不变 B项正确 升高温度 平衡左移 反应进行程度减小 放出的热量减少 C项错误 该反应若设计成原电池装置 反应产生的能量更多地转化为电能 释放的热量减少 D项错误 2 双选 2013 中山期末 下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A 已知2H2 g O2 g 2H2O g H 483 6kJ mol 1 则氢气的燃烧热为241 8kJ mol 1B 已知NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 1 则含40 0gNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和 放出小于57 3kJ的热量C 己知2C s 2O2 g 2CO2 g H a 2C s O2 g 2CO g H b 则a bD 已知C 石墨 s C 金刚石 s H 0 则石墨比金刚石稳定 解析 选B D 燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧时生成稳定的化合物时放出的热量 H2O应该为液体 A项错误 醋酸是弱酸 电离时吸收热量 B项正确 C完全燃烧放出的热量多 结合放热反应 H为负值 故a b C项错误 石墨转化成金刚石是吸热过程 说明石墨的能量低于金刚石 物质能量越高越不稳定 D项正确 热点考向2盖斯定律及应用 典例2 2013 太原一模节选 氨是最重要的化工产品之一 合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得 有关化学反应的能量变化如图所示 则CH4 g 与H2O g 反应生成CO g 和H2 g 的热化学方程式为 解题探究 1 你能根据图像写出图中所表示的反应的热化学方程式吗 提示 题干图 表示的反应的热化学方程式为CO g O2 g CO2 g H 282kJ mol 1 图 表示的反应的热化学方程式为H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol 1 图 表示的反应的热化学方程式为CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 846 3kJ mol 1 2 你能根据提示信息写出CH4 g 与H2O g 反应生成CO g 和H2 g 的化学方程式吗 提示 CH4 g H2O g CO g 3H2 g 解析 根据图像 可以得到 CO g O2 g CO2 g H 282kJ mol 1 H2 g O2 g H2O g H 241 8kJ mol 1 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 846 3kJ mol 1 则由 3得 CH4 g H2O g CO g 3H2 g 该反应的 H 846 3kJ mol 1 282kJ mol 1 241 8kJ mol 1 3 161 1kJ mol 1 由此可以写出所求的热化学方程式 答案 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H 161 1kJ mol 1 方法归纳 运用盖斯定律计算 H的步骤和 三字方针 1 计算步骤 2 计算的 三字方针 变式训练 2013 海南高考 已知下列反应的热化学方程式 6C s 5H2 g 3N2 g 9O2 g 2C3H5 ONO2 3 l H12H2 g O2 g 2H2O g H2C s O2 g CO2 g H3则反应4C3H5 ONO2 3 l 12CO2 g 10H2O g O2 g 6N2 g 的 H为 A 12 H3 5 H2 2 H1B 2 H1 5 H2 12 H3C 12 H3 5 H2 2 H1D H1 5 H2 12 H3 解析 选A 利用方程式相加求新的方程式时应注意两点 1 如果分步反应与总反应中的物质在同一侧时应相加 将分步反应中的物质转移至另一侧时应该相减 2 可将分步反应乘以适当的化学计量数来求总反应方程式 整理方程式如下 将第1个方程式乘以2 并颠倒书写 将第2个方程式乘以5 将第3个方程式乘以12 然后将3个方程式相加得到要求的反应方程式 热点考向3反应热大小的比较 典例3 已知1mol红磷转化为1mol白磷 吸收18 39kJ热量 4P 红 s 5O2 g 2P2O5 s H1 4P 白 s 5O2 g 2P2O5 s H2则 H1与 H2的关系正确的是 A H1 H2B H1 H2C H1 H2D 无法确定 本题答案 解析 选B 根据提供信息 由反应 减去反应 可得 4P 红 s 4P 白 s H H1 H2 18 39kJ mol 1 4 73 56kJ mol 1 故 H1 H2 B正确 方法归纳 反应热大小比较的类型 1 同一反应的生成物状态不同时 如A g B g C g H1 A g B g C l H2 则 H1 H2 2 同一反应的反应物状态不同时 如A s B g C g H1 A g B g C g H2 则 H1 H2 3 两个有联系的反应相比较时 如C s O2 g CO2 g H1 C s O2 g CO g H2 比较方法 利用反应 包括 H1 乘以某计量数减去反应 包括 H2 乘以某计量数 即得出 H3 H1 某计量数 H2 某计量数 根据 H3大于0或小于0进行比较 总之 比较反应热的大小时要注意 反应中各物质的聚集状态 H有正负之分 比较时要连同 一起比较 类似数学中的正 负数大小的比较 若只比较放出或吸收热量的多少 则只比较数值的大小 不考虑正 负号 变式训练 在同温同压下 下列各组热化学方程式中 H1 H2的是 A 2H2 g O2 g 2H2O g H12H2 g O2 g 2H2O l H2B S g O2 g SO2 g H1S s O2 g SO2 g H2C C s O2 g CO2 g H1C s O2 g CO g H2D H2 g Cl2 g 2HCl g H1H2 g Cl2 g HCl g H2 解析 选A A项 生成H2O l 放热数值大 因 H为负值 故 H1 H2 B项 反应物S s S g 需吸热 所以 H1 H1 D项 后一反应的化学计量数为前一反应对应物质的一半 故 H1 H2 1 关于化学反应中的说法错误的是 A 图中所示的反应为放热反应B 化学反应中有物质变化也有能量变化C 需要加热的化学反应不一定是吸热反应D 化学键断裂吸收能量 化学键生成放出能量 解析 选A 据题干图可知 反应物的总能量 生成物的总能量是吸热反应 A错误 化学反应中有物质变化也有能量变化 B正确 需要加热的化学反应不一定是吸热反应 很多放热反应也需要加热或点燃才能发生 C正确 化学键断裂吸收能量 化学键生成放出能量 D正确 2 2013 东北三省联考 某反应由两步反应ABC构成 它的反应能量曲线如图 E1 E2 E3 E4表示活化能 下列有关叙述正确的是 A 两步反应均为吸热反应B 三种化合物中C最稳定C 加入催化剂会改变反应的焓变D 整个反应的 H E1 E2 解析 选B 由题干图像中物质A B C的能量相对大小可知 AB是吸热反应 BC是放热反应 A错误 三种物质中C的能量最低 故化合物C最稳定 B正确 催化剂改变反应途径和活化能大小 但不能改变焓变 C错误 整个反应的 H E1 E3 E2 E4 D错误 3 化学家格哈德 埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程 示意图如下 下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是 A 该过程表明 在化学反应中存在化学键的断裂与形成B 在催化剂的作用下 反应物的化学键变得容易断裂C 过程 需吸收能量 过程 则放出能量D 常温下该反应难以进行 是因为常温下生成物的化学键难以形成 解析 选D 化学键的断裂和形成是化学反应的实质 A正确 加入催化剂可以使化学键更容易断裂 B正确 旧化学键的断裂需要吸收能量 新化学键的形成会释放能量 C正确 常温下该反应难以进行的原因是反应物中化学键难以断裂 D错误 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如下 CH3OH g H2O g CO2 g 3H2 g H 49 0kJ mol 1 CH3OH g O2 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 O2 g CO2 g 2H2 g 的 H 192 9kJ mol 1 解析 选D 燃烧热指的是在101kPa时 1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量 本题中的CH3OH燃烧热是指1mol甲醇完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量 A错误 反应 是吸热反应 而B项图中所示反应物的总能量大于生成物的总能量应是放热反应 B错误 由反应 可知 CH3OH转变成H2的过程有的是放热反应有的是吸热反应 C错误 5 2013 湛江质检 已知 2Zn s O2 g 2ZnO s H1 701 0kJ mol 1 2Hg l O2 g 2HgO s H2 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 解析 选C 将第一个反应做如下变化 Zn s O2 g ZnO s H1 H1 将第二个反应做如下变化 HgO s Hg l O2 g H 2 H2 由此可知 H H1 H2 2 701 0kJ mol 1 181 6kJ mol 1 2 259 7kJ mol 1 6 运用化学反应原理研究氮 碳 硫等单质及其化合物的反应有重要意义 氨在国民经济中占有重要地位 合成氨工业中 合成塔中每产生2molNH3 放出92 2kJ热量 1 合成氨反应的热化学方程式为 2 若起始时向容器内放入2molN2和6molH2 达平衡后放出的热量为Q 则Q 填 或 184 4kJ 3 已知1molN H键断裂吸收的能量等于kJ 解析 1 根据题意直接写出合成氨反应的热化学方程式 N2 g 3H2 g 2NH3 g H1 92 2kJ mol 1 2 因合成氨反应是可逆反应 6molH2不可能完全转化生成4molNH3 故放出的热量小于184 4kJ 3 设形成1molN H键放出的能量为E 根据题中信息可知 断裂化学键吸收的总能量为945 8kJ 3 436kJ 2253 8kJ 则有6 E 2253 8kJ 92 2kJ 所以E 391kJ 故1molN H键断裂吸收的能量为391kJ 答案 1 N2 g 3H2 g 2NH3 g H1 92 2kJ mol 1 2 3 391 7 2013 新课标全国卷 节选 二甲醚 CH3OCH3 是无色气体 可作为一种新型能源 由合成气 组成为H2 CO和少量CO2 直接制备二甲醚 其中的主要过程包括以下四个反应 甲醇合成反应 CO g 2H2 g CH3OH g H1 90 1kJ mol 1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 49 0kJ mol 1水煤气变换反应 CO g H2O g CO2 g H2 g H3 41 1kJ mol 1 二甲醚合成反应 2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g H4 24 5kJ mol 1由H2和CO直接制备二甲醚 另一产物为水蒸气 的热化学方程式为 解析 先写出目标方程式2CO g 4H2 g CH3OCH3 g H2O g 对照已知反应可知 2 可得出目标方程式 则 H 2 H1 H4 2 90 1kJ mol 1 24 5kJ mol 1 204 7kJ mol 1 答案 2CO g 4H2 g CH3OCH3 g H2O g H 204 7kJ mol 1 8 研究NOx SO2 CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义 1 处理含CO SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S 已知 CO g