化学反应与热能

1、第20讲化学能与热能第三章化学反应与能量考纲要求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.了解焓变与反应热的含义。5.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。6.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。考点一焓变与反应热1 已知某化学反应 A2(g) 2B2(g)=2AB2(g)(AB2 的分子结构为 BAB) 的能量变化如图所示，下列有关叙述中正确的是( )。A该反应的进行一定需要加热B该反应的H

2、(E1E2)kJmol1C该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和D断裂 1 mol AA 键和 2 mol BB 键放出 E1 kJ 能量1.化学反应中的能量变化化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化： 变化和 变化。(2)化学反应中的两大守恒： 守恒和 守恒。(3)化学反应中的能量转化形式： 、光能、电能等。通常主要表现为 的变化。2.焓变、反应热焓变、反应热(1)定义：在 条件下,化学反应释放或者吸收的反应热等于_。(2)符号： 。(3)单位： 或 。物质能量质量能量热能热量恒压焓变HkJmol1kJ/mol3.吸热反应和放热反应吸热反应和放热反应(1)从反应物和生成物的总能

3、量相对大小的角度分析，如图所示。2放热反应和吸热反应。(1)放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量_生成物的总能量。 常见的放热反应：物质的缓慢氧化、可燃物的燃烧、酸碱中和反应、金属与酸的置换反应、大多数化合反应、铝热反应等。大于（2）吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量_生成物的总能量。 常见的吸热反应：盐的水解反应和弱电解质的电离、C 和 H2 在高温下的氧化还原反应、Ba(OH)28H2O 与 NH4Cl 反应、大多数分解反应等。小于吸热反应一定要加热？吸热反应一定要加热？(2)从反应热的量化参数键能的角度分析反思归纳反思归纳1.熟记反应热熟记反应热H的基本计算公

4、式的基本计算公式H生成物的总能量反应物的总能量H反应物的总键能之和生成物的总键能之和1.正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)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()(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化()(3)吸热反应在任何条件下都不能发生()(4)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热()深度思考深度思考(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)可逆反应的H表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关( )解析解析焓变与反应条件无关。2.反应 AB C(H0)分两步进行：AB X(H0)，X C(H0)。试

5、在下列坐标图中画出总反应过程中能量变化示意图。 答案 解析由ABXH0可知，X的能量比A和B的能量和大。由XCH0可知，C的能量比X的能量低。 解题探究 答案 解析题组一依据图形，理清活化能与焓变的关系题组一依据图形，理清活化能与焓变的关系1.某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是A.反应过程可表示为 B.E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C.正反应的热效应HE1E20，所以正反应为放热反应D.此图中逆反应的热效应HE1E20，所以逆反应为放热反应由图可知，正反应放热，H为负值；逆反应吸热，H为正值，D错误。能量能量反应过程反应过程E1E2反应物反应物生成物

6、生成物活化分子活化分子活化能活化能活化分子活化分子变成生成变成生成物分子放物分子放出的能量出的能量该反应是该反应是吸热反吸热反应应还是还是放热放热反应反应?反应热反应热H=E1E20()(3)C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，说明石墨比金刚石稳定()(4)已知：500 ，30 Pa下，N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，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()深度思考深度思考2.实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64 kJmol1，当放出3

7、14.624 kJ热量时，SO2的转化率为 。80% 答案 解析当放出热量为314.624 kJ时，参加反应的SO2的物质的量为23.2 mol，故SO2的转化率为 100%80%。解题探究题组一多角度书写热化学方程式题组一多角度书写热化学方程式角度一依据反应事实书写热化学方程式角度一依据反应事实书写热化学方程式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1molSiH4自燃放出热量1427.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为 。 答案SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1 4

8、27.2 kJmol1(2)室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为 。 答案AX3(l)X2(g)=AX5(s) H123.8 kJmol1(3)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 1 m o l C O2， 则 乙 醇 燃 烧 的 热 化 学 方 程 式 为_(4)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，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是 。 C2H5OH(l)3O2(g)=

9、2CO2(g)3H2O(l) H2Q kJmol1NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g) H216 kJmol1 答案 答案角度二依据能量图像书写热化学方程式角度二依据能量图像书写热化学方程式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： 。 答案 解析A2(g)B2(g)=2AB(g)H(ab) kJmol1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(ab) kJmol1。反思归纳反思归纳做到做到“五看五看”，快速判断热化学方程式的正误，快速判断热化学方程式的正误(1)看热化学方程式是否配平。(2)

10、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kJmol1。(5)看反应热的数值与化学计量数是否对应。考点三燃烧热、中和热能源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) H1367.0 kJmol1(燃烧热)BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l) H57.3 kJmol1(中和热)CS(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJmol1(反应热)D2NO2=O22NOH116.2 kJmol1(反应热)C1.燃烧热燃烧热(1)概念：在101 kPa

11、时， 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kJmol1表示。燃烧热的限定词有恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、完全燃烧、 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 ，H ，S 等。(2)表示的意义：例如C的燃烧热H为393.5 kJmol1，表示在101 kPa时，1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ的热量。知识梳理1 molCO2(g)H2O(l)SO2(g)稳定(3)书写热化学方程式：燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧

12、 1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l) O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJmol1，即C8H18的燃烧热H为5 518 kJmol1。(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.中和热中和热(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 时的反应热叫中和热。(2)注意几个限定词：稀溶液；产物是1 mol液态H2O；用离子方程式可表示为OH(aq)H(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。(3)中和热的测定

13、测定原理H1 mol液态H2O题组二中和热测定误差分析和数据处理题组二中和热测定误差分析和数据处理2.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？ 。 答案 解析确保盐酸被完全中和在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。 (2)倒入NaOH溶液的正确操作是 (填字母，下同)。A.

14、沿玻璃棒缓慢倒入B.分三次少量倒入C.一次迅速倒入 答案 解析为了减少热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。 (3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是 (填字母)。A.用温度计小心搅拌B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C.轻轻地振荡烧杯D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 答案 解析使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为 。 答案 解析稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶

15、质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些(注意中和热与H的关系)。H1H2H3(5) (填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是 。硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。不能 H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热 答案 解析3.能源能源(1)能源分类(2)解决能源问题的措施提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧

16、反应，使燃料充分燃烧。开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。 题组三能源的开发和利用题组三能源的开发和利用3.(2016天津高三月考)未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源标准的是天然气煤核能石油太阳能生物质能风能氢能A. B.C. D. 答案 解析新能源要符合污染小，可再生性强等特点，选D。考点四有关反应热的比较与计算1.H的比较的比较比较H的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，H ；对吸热反应，吸热越多，H 。2.反应热的有关计算反应热的有关计算(1)根据热化学方程式计算根据已知的热化学方程式和已知的反应物

17、或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。如：16 g固体硫完全燃烧放出148.4 kJ的热量，则1 mol固体硫完全燃烧放出的热量为 kJ。知识梳理越小越大296.8(2)根据物质燃烧放热的数值计算：Q(放)n(可燃物)|H|。如：已知H2的燃烧热H285.8 kJmol1，则1 g H2完全燃烧生成液态水放出的热量为 kJ。(3)根据盖斯定律计算、比较。根据下列反应过程，试判断H的关系：则 ；142.9H1aH2则 ； 则_ 。注意注意在反应过程设计中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互变化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。

18、 H2aH1HH1H2已知Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)=3AlCl(g)3CO(g)Ha kJmol1。判断下列变化过程是否正确，正确的打“”，错误的打“”(1)3AlCl(g)3CO(g)=Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s) Ha kJmol1 ( )(2)AlCl(g)CO(g)= Al2O3(s) AlCl3(g)C(s)Ha kJmol1 ()(3)2Al2O3(s)2AlCl3(g)6C(s)=6AlCl(g)6CO(g)H2a kJmol1()深度思考深度思考解题探究题组一反应热大小的比较题组一反应热大小的比较1.试比较下列各组H的大小。(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H20则H1 (填“”、“”或“”，下同)H2。 答案 解析因为C(g)=C(l)H30则H3H2H1，H2H1。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)O2(g)=SO2(g)H10