2022高考化学一轮复习第六单元化学反应与能量第1节化学反应与能量变化课件新人教版

1、第第1 1节化学反应与能量变化节化学反应与能量变化第六单元第六单元2022备考要点1.了解化学反应中能量转化的原因及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,能正确书写热化学方程式。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(h)与反应热的含义。6.理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。素养要求1.变化观念与平衡思想:认识化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化;能多角度、动态地分析热化学反应方程式,运用热化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模

2、型认知:通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质,建立盖斯定律模型。3.科学态度与社会责任:赞赏化学对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断。考点一考点一焓变与反应热焓变与反应热必备必备知识知识 自主自主预诊预诊知识梳理1.化学反应的实质与特征化学反应2.基本概念(1)焓变(h)。h=h(生成物)-h(反应物)。单位 kjmol-1。(2)反应热。在等温条件下,化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量,称为化学反应的热效应,简称反应热。(3)焓变与反应热的关系。研究表明,在等压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。3.吸热反

3、应与放热反应(1)化学反应中的能量变化。a表示断裂旧化学键吸收的能量,也可以表示反应的活化能。b表示生成新化学键放出的能量,也可以表示活化分子变成生成物分子所放出的能量。c表示反应的反应热,可通过计算焓变值求得。从化学键角度分析,焓变为反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量与生成物分子的化学键形成时所释放的总能量之差,h=a-b(用上图中符号填空)。(2)常见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;金属跟水或酸的反应;物质的缓慢氧化;原电池反应;铝热反应;少数分解反应(如h2o2分解)。吸热反应:大多数分解反应;盐类的水解;ba(oh)28h2o与nh4cl反

4、应;碳与水蒸气、co2的反应等。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。()(2)放热反应中,生成物的总能量高于反应物的总能量。()(3)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应。()(4)活化能越大,表明反应旧化学键断裂需要克服的能量越大。()(5)同温同压下,反应h2(g)+cl2(g) =2hcl(g)在光照和点燃条件下的h不同。()(6)物质的物理变化过程中,也会有能量变化,但不属于吸热反应和放热反应。()(7)化石燃料属于可再生能源,对其过度开采不影响可持续发展。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.已知

5、:n2(g)+3h2(g) 2nh3(g)h=-92.4 kjmol-1,若向一定体积密闭容器中加入1 mol n2和3 mol h2,充分反应后,放出热量(填“”“”或“=”)92.4 kj,说明判断的理由。 答案 n2和h2生成nh3的反应为可逆反应,1 mol n2和3 mol h2不可能完全反应,因而放出的热量小于92.4 kj。考向考向1焓变和反应热概念的理解及应用焓变和反应热概念的理解及应用【典例1】 (2020福建厦门期末)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。下列说法正确的是()a.燃烧时化学能全部转化为热能b.断开1 mol 氧氢键吸收930 kj的能量c.相同条件下,1 m

6、ol氢原子的能量为e1,1 mol 氢分子的能量为e2,则2e1e2,c错误;题给反应生成1 mol 水蒸气时的能量变化为930 kj-436 kj-249 kj=245 kj,d正确。对点演练1(2020河北保定模拟)根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是() a.1 mol c(s)与1 mol o2(g)的能量之和为393.5 kjb.反应2co(g)+o2(g) =2co2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量c.由c(s)co(g)的热化学方程式:2c(s)+o2(g) =2co(g)h=-221.2 kjmol-1d.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则co的

7、热值为10.1 kjmol-1答案 c解析 由图可知1 mol c(s)与1 mol o2(g)的能量之和比1 mol co2(g)的能量高393.5 kj,a项错误;反应2co(g)+o2(g) =2co2(g)为放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,b项错误;由图可知1 mol c(s)与0.5 mol o2(g)生成1 mol co(g)放出热量为393.5 kj-282.9 kj=110.6 kj,且物质的量与热量成正比,焓变为负,则热化学方程式为2c(s)+o2(g) =2co(g)h=-221.2 kjmol-1,c项正确;热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则

8、co的热值为 10.1 kjg-1,d项错误。归纳总结 有关反应热的注意事项(1)任何化学反应一定伴有能量变化,原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。(2)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。即反应放热或吸热与反应条件无关。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。(4)焓变h的数值都需要带“+”或“-”符号。如某反应的h=-q kjmol-1或h=+q kjmol-1。考向考向2化学反应中能量变化的图像分析化学反应中能量变化的图像分析【典例2】 (2020山东济宁模拟)叔丁基氯与碱溶液经两步

9、反应得到叔丁基醇,反应(ch3)3ccl+oh-(ch3)3coh+cl-的能量与反应进程如图所示。下列说法正确的是()a.该反应为吸热反应b.(ch3)3c+比(ch3)3ccl稳定c.第一步反应一定比第二步反应快d.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率答案 d解析 由图像知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,a项错误;由图知(ch3)3c+、cl-的能量总和比(ch3)3ccl高,不能得到(ch3)3c+比(ch3)3ccl稳定,且能量越高越不稳定,b项错误;第一步反应的活化能大,反应肯定慢,c项错误;增大反应物的浓度或升高温度,反应速率一定加快,d项正确。对点演练2(

10、2020山东泰安二模)水煤气变换反应的化学方程式为co(g)+h2o(g) =co2(g)+h2(g)。我国研究人员结合实验与计算机模拟结果,揭示了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程(如图所示),其中吸附在金催化剂表面上的物质用标注。下列说法正确的是()a.水煤气变换反应的h0b.该历程中最大能垒(活化能)e正=1.70 evc.步骤只有hh键和ho键形成d.步骤的转化关系可表示为co+oh+h2o(g) =cooh+h2o答案 d解析 根据图像分析可知,水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量低于反应物,则该反应为放热,反应的h0,反应吸热,hh2。()(5)已知:50

11、0 、30 mpa下,n2(g)+3h2(g) 2nh3(g)h=-92.4 kjmol-1;将1.5 mol h2和过量的n2在此条件下充分反应,放出热量46.2 kj。()(6)c(石墨,s) =c(金刚石,s)h0,说明石墨比金刚石稳定。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6) 2.请你写出298 k、101 kpa时,下列反应的热化学方程式。(1)一定量n2(g)与一定量h2(g)反应生成2 mol nh3(g),放出92.4 kj热量。(2)14 g n2(g)与适量的o2(g)反应生成no(g),吸收34 kj热量。(3)1 mol c8h18(l)在o2(g)中完全燃烧,生

12、成co2(g)和h2o(g),放出5 518 kj热量。答案 (1)n2(g)+3h2(g) 2nh3(g)h=-92.4 kjmol-1(2)n2(g)+o2(g) =2no(g)h=+68 kjmol-1(3)c8h18(l)+ o2(g) =8co2(g)+9h2o(g)h=-5 518 kjmol-1关键关键能力能力 考考向突破向突破考向考向1热化学方程式的正误判断热化学方程式的正误判断【典例1】 (2020上海崇明模拟)固体碳和水蒸气反应生成1 mol h2和1 mol co,吸收131.3 kj的热量,该反应的热化学方程式是()a.c(s)+h2o(l) =h2(g)+co(g)h

13、=-131.3 kjmol-1b.c(s)+h2o(g) =h2(g)+co(g)h=-131.3 kjmol-1c.c(s)+h2o(g) =h2(g)+co(g)h=+131.3 kjmol-1d.c(s)+h2o(l) =h2(g)+co(g)h=+131.3 kjmol-1答案 c解析 固体碳和水蒸气反应生成1 mol h2和1 mol co吸收131.3 kj的热量,因此该反应的热化学方程式为c(s)+h2o(g) =h2(g)+co(g)h=+131.3 kjmol-1。对点演练1铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利

14、用feco3和o2为原料制备少量铁红,每生成160 g固体铁红放出130 kj的热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是()a.4feco3(s)+o2(g) =2fe2o3(s)+4co2(g) h=-130 kjmol-1b.4feco3(s)+o2(g) =2fe2o3(s)+4co2(g) h=+260 kjmol-1c.4feco3(s)+o2(g) =2fe2o3(s)+4co2(g) h=-260 kjmol-1d.4feco3(s)+o2(g) =2fe2o3(s)+4co2(g) h=+130 kjmol-1答案 c解析 160 g铁红的物质的量为1 mol ,每生成

15、160 g固体铁红放出130 kj的热量,则生成2 mol fe2o3应放出260 kj的热量,所以该反应的热化学方程式为4feco3(s)+o2(g) =2fe2o3(s)+4co2(g)h=-260 kjmol-1,c项正确。方法技巧 “五审”突破热化学方程式的正误判断 考向考向2热化学方程式的书写热化学方程式的书写【典例2】 (1)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的热化学方程式如下:ch3oh(g)+h2o(g) =co2(g)+3h2(g)h=+49.0 kjmol-1ch3oh(g)+ o2(g) =co2(g)+2h2(g)h=-192.9 kjmol-1又知

16、h2o(g) =h2o(l)h=-44 kjmol-1,则甲醇蒸气燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为。 对点演练2依据事实,写出下列反应的热化学方程式。(1)在25 ,101 kpa下,将1 mol n2和3 mol h2充入一密闭容器中发生反应生成氨气,达到平衡时n2的转化率为25%,放出q kj的热量,写出n2与h2反应的热化学方程式。 (2)在25 、101 kpa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量q kj,其燃烧生成的co2用过量饱和石灰水吸收可得100 g caco3沉淀,则乙醇燃烧的热化学方程式为。 (3)已知1 mol 单质na在足量o2中燃烧,恢复至室温,放出2

17、55.5 kj的热量,写出该反应的热化学方程式:。 (4)nabh4(s)与h2o(l)反应生成nabo2(s)和h2,在25 、101 kpa下,已知每消耗3.8 g nabh4(s)放热21.6 kj,该反应的热化学方程式为。 答案 (1)n2(g)+3h2(g) 2nh3(g)h=-4q kjmol-1(2)c2h5oh(l)+3o2(g) =2co2(g)+3h2o(l)h=-2q kjmol-1(3)2na(s)+o2(g) =na2o2(s)h=-511 kjmol-1(4)nabh4(s)+2h2o(l) =nabo2(s)+4h2(g)h=-216 kjmol-1易错警示 书写

18、热化学方程式的“四注意”(1)热化学方程式中需注明各物质的聚集状态,在方程式后面注明能量变化,吸热反应h0,放热反应h-57.3 kjmol-1。()(5)已知h+(aq)+oh-(aq) =h2o(l)h=-57.3 kjmol-1,则ca(oh)2和hcl反应的反应热h=2(-57.3) kjmol-1。()(6)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为c2h5oh(l)+3o2(g) =2co2(g)+3h2o(g)h=-1 367.0 kjmol-1。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)(6) 2.(1)已知甲烷的燃烧热h=-a kjmol-1(a0),则表示甲烷燃烧热的热化学方程式为。 (

19、2)16 g固体硫完全燃烧生成二氧化硫气体时放出b kj的热量,则表示硫燃烧热的热化学方程式为。 (3)11.2 l(标准状况)氢气燃烧生成液态水时放出142.9 kj的热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为。 答案 (1)ch4(g)+2o2(g) =co2(g)+2h2o(l)h=-a kjmol-1(2)s(s)+o2(g) =so2(g)h=-2b kjmol-1(3)h2(g)+ o2(g) =h2o(l)h=-285.8 kjmol-1考向考向1燃烧热和中和热的理解燃烧热和中和热的理解【典例1】 (2020辽宁抚顺六校期末)下列关于热化学反应的描述中正确的是()a.hcl和naoh

20、反应的中和热h=-57.3 kjmol-1,则1 mol 硫酸与足量氢氧化钡溶液反应放出热量为114.6 kjb.一定条件下,h2(g)的燃烧热h=-285.8 kjmol-1,则该条件下2h2o(l) =2h2(g)+o2(g)反应的h=+571.6 kjmol-1c.101 kpa时,2h2(g)+o2(g) =2h2o(g)h=-q kjmol-1,则h2的燃烧热h= q kjmol-1关键关键能力能力 考考向突破向突破d.500 、30 mpa下,将0.5 mol n2和1.5 mol h2置于密闭的容器中充分反应生成nh3(g),放热19.3 kj,其热化学方程式为n2(g)+3h2

21、(g) 2nh3(g)h=-38.6 kjmol-1答案 b解析 硫酸和氢氧化钡反应生成硫酸钡沉淀和水,所以此反应的反应热不是中和热,a错误;氢气的燃烧热是指1 mol 氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量,所以其逆反应的反应热的符号相反,且根据物质的量分析,该反应的h为+571.6 kjmol-1,b正确;h2的燃烧热必须是1 mol h2燃烧生成液态水时所放出的能量,c错误;n2和h2生成nh3的反应为可逆反应,0.5 mol氮气不能完全反应,故d错误。对点演练1(2020江西九江模拟)25 、101 kpa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热h=-57.3 kjmol-1,辛烷的燃烧

22、热h=-5 518 kjmol-1。下列热化学方程式书写正确的是()答案 b解析 a项所列热化学方程式中有两个错误,一是中和热是指反应生成1 mol h2o(l)时的反应热,二是当有baso4沉淀生成时,反应放出的热量会增加,生成1 mol h2o(l)时放出的热量大于57.3 kj;c项,燃烧热是指1 mol 纯物质完全燃烧生成指定的物质时所产生的热量,产物中的水应为液态水,错误;d项,当2 mol辛烷完全燃烧时,放出的热量为11 036 kj,且题给条件下辛烷应为液态,错误。易错警示 燃烧热和中和热应用中的注意事项(1)有关燃烧热的判断,一看是否以1 mol纯物质为标准,二看是否生成指定的

23、产物。(2)有关中和热的判断,一看是否以生成1 mol h2o(l)为标准,二看酸碱的强弱和浓度,应充分考虑弱酸、弱碱,电离吸热,浓的酸碱稀释放热等因素。考向考向2中和反应反应热测定的误差分析及实验数据处理中和反应反应热测定的误差分析及实验数据处理【典例2】 (2020广东深圳实验学校月考)用如图所示的装置进行中和反应反应热的测定实验,分别取50 ml 0.55 moll-1的naoh溶液、50 ml 0.25 moll-1的硫酸溶液进行实验,回答下列问题:(1)从如图实验装置看,其中尚缺少的一种玻璃用品是,除此之外,装置中的一个明显错误是。 (2)近似认为0.55 moll-1的naoh溶液

24、和0.25 moll-1的硫酸溶液的密度都是1 gcm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 j(g)-1,通过以下数据计算中和热h=(结果保留小数点后一位)。 实验次数起始温度t1/终止温度t2/h2so4溶液naoh溶液平均值126.226.026.129.5227.027.427.232.3325.925.925.929.2426.426.226.329.8(3)若改用60 ml 0.25 moll-1的h2so4溶液和50 ml 0.55 moll-1的naoh溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量(填“相等”或“不相等”)。 (4)上述实验数值结果与57.3 kjmol-1有偏

25、差,产生偏差的原因可能是(填字母)。 a.实验装置保温、隔热效果差b.用温度计测定naoh溶液起始温度后直接测定h2so4溶液的温度c.分多次把naoh溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中d.将以上四次实验测量温度均纳入计算平均值答案 (1)环形玻璃搅拌棒未将小烧杯和大烧杯杯口保持相平(2)-56.8 kjmol-1(3)不相等(4)abcd解析 (1)由量热计的构造可知该装置缺少的仪器是环形玻璃搅拌棒;为了减少热量的损失,大烧杯杯口与小烧杯杯口应该相平、小烧杯杯口用硬纸板盖住。(2)第1次测定温度差为29.5 -26.1 =3.4 ,第2次测定的温度差为32.3 -27.2 =5.1 ,第3次测定

26、的温度差为29.2 -25.9 =3.3 ,第4次测定的温度差为29.8 -26.3 =3.5 ,其中第2次的温度差误差较大,应该舍弃,其他3次温度差的平均值为(3.4 +3.3 +3.5 )3=3.4 。50 ml 0.55 moll-1氢氧化钠溶液与50 ml 0.25 moll-1硫酸溶液进行中和反应,生成水的物质的量为0.05 l0.50 moll-1=0.025 mol ,溶液的质量为50 ml1 gml-1+50 ml1 gml-1=100 g,温度变化的值为t=3.4 ,则生成0.025 mol 水放出的热量为q=mct=100 g4.18 j(g)-13.4 =1 421.2

27、j,即1.421 2 kj,所以实验测得的中和热h=-1.421 2 kj0.025 mol-56.8 kjmol-1。(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若改用60 ml 0.25 moll-1的h2so4溶液和50 ml 0.55 moll-1的naoh溶液进行反应,与题给实验相比,生成水的量增多,所放出的热量增加,因此与题中实验相比,所放出的热量不相等。(4)实验装置保温、隔热效果必须好,否则放出的热量偏小,a符合题意;用温度计测定naoh溶液起始温度后直接测定h2so4溶液的温度,酸、碱反应放热,测得h2so4溶液的温度偏高,温度差偏小,计算得出的热量偏小,b符合题意;尽

28、量一次快速将naoh溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,不允许分多次把naoh溶液倒入盛有硫酸溶液的小烧杯中,否则会导致较多热量散失,放出的热量偏小,c符合题意;根据以上分析可知将四次实验测量温度均纳入计算平均值会导致实验测得的结果出现较大偏差,d符合题意。对点演练2在测定中和热的实验中,下列说法正确的是()a.使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率,减小实验误差b.为了准确测定反应混合溶液的温度,实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触c.用0.5 moll-1naoh溶液分别与0.5 moll-1的盐酸、醋酸溶液反应,若所取的溶液体积相等,则测得的中和热数值相同d.在测定中和热实验中需要使用的仪器有

29、容量瓶、量筒、烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒答案 a解析 搅拌可加快反应速率,减小热量损耗带来的误差,a正确;实验中温度计水银球应插入液面以下,但不能与小烧杯底部接触,b项错误;hcl为强酸,醋酸为弱酸,弱酸电离要吸收能量,因此实验中测得的中和热数值不同,c项错误;在测定中和热实验中不需要容量瓶,d项错误。易错警示 中和热的测定实验中的注意事项(1)实验所用的酸和碱溶液应当用稀溶液,否则会造成较大误差。(2)量取酸和碱时,应当分别使用不同的量筒量取。(3)使用同一温度计分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度,测完一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干再测另一种溶液的温度。(4)取多次实验起始温度(

30、t1)、终止温度(t2)的平均值代入公式计算,计算时应注意单位的统一。考点四考点四盖斯定律反应热的计算盖斯定律反应热的计算必备必备知识知识 自主自主预诊预诊知识梳理1.盖斯定律(1)内容:一个化学反应,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。如:由反应物a生成产物b可以设计如下两条途径,则h、h1、h2的关系可以表示为h=h1+h2。(2)应用:根据盖斯定律书写热化学方程式:根据已知热化学方程式,运用数学计算转化为目标热化学方程式。根据盖斯定律计算反应热:ah2 -h2 h1+h2 2.反应热大小的比较(1)看物质状态

31、。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如右:(2)看h的符号。比较反应热大小时不要只比较h绝对值的大小,还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态分别相同时,化学计量数越大,放热反应的h越小,吸热反应的h越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态分别相同时,反应的程度越大,热量变化越大。3.利用盖斯定律计算反应热(1)运用盖斯定律的技巧“三调一加”。一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。二调:根据改写的热化学方程式调整相应h的符号。三调:调整中间物质的化学计量数。一加:将调整好的热化学方程式及其

32、h相加。(2)运用盖斯定律的三个注意事项。热化学方程式乘以某一个数时,焓变h也必须乘上该数。热化学方程式相加减时,物质之间相加减,焓变h也必须相加减。将一个热化学方程式颠倒时,h的“+”“-”随之改变,但绝对值不变。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)一个反应一步完成或分几步完成,二者相比,经过的步骤越多,放出的热量越多。()(2)由h2(g)+ o2(g) =h2o(g)h=-a kjmol-1可知,1 g h2(g)燃烧生成h2o(g)放出的热量为a kj。()(3)已知:c(s)+o2(g) =co2(g)h1;c(s)+h2o(g) =h2(g)+co(g)h2;h

33、2(g)+ o2(g) =h2o(g)h3;co(g)+ o2(g) =co2(g)h4;则h1=h2+h3+h4。()(4)已知s(g)+o2(g) =so2(g)h10,s(s)+o2(g) =so2(g)h20,则h1e(hbr)298 kjmol-1b.表中最稳定的共价键是hfc.h2(g)2h(g)h=+436 kjmol-1d.h2(g)+f2(g) =2hf(g)h=-25 kjmol-1答案 d解析 依据溴原子半径大于氯原子小于碘原子,半径越大键能越小,结合图表中数据可知432 kjmol-1e(hbr)298 kjmol-1,a项正确;键能越大形成的化学键越稳定,表中键能最大的是hf,最稳定的共价键是hf,b项正确;氢气变化为氢原子,所吸收的热量等于氢气中断裂化学键需要的能量,h2(g)2h(g)h=+436 kjmol-1,c项正确;依据h=反应物键能总和-生成物键能总和计算判断,反应h2(g)+f2(g)