化学反应与能量（2015届一轮总复习）.ppt

1、化学反应与能量,高三化学总复习 授课教师：徐金束,考纲要求,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、了解焓变与反应热的含义，了解表达式 H = H(生成物) - H(反应物)的含义。 4、了解热化学方程式的含义。 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。,考查重点,1、反应热等相关概念,2、热化学方程式的书写与正误判断,3、反应热的计算,4、能源的开发和利用,一、概念,反应体系 环境,能量 热量

2、或转换为热量,焓是与内能有关的物理量。 恒压条件下的反应热又称焓变，符号为H ， 单位为kJ/mol。即H=H(生成物)-H(反应物),1.反应热与焓变,反应热是指化学反应过程中释放或吸收的能量。,反应ABC(H0)，XC(H0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是(),D,例：,一、概念,ABDEGKM,CFILN,一、概念,3.燃烧热： 101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。,注：某物质“燃烧的热化学方程式”与“燃烧热的热化学方程式”不同，“燃烧热的热化学方程式”中，燃料的化学计量数必须为1。 “完全燃烧”和“稳定”是指： C元素转化为CO2(

3、g)而非CO H元素转化为H2O(l)而非H2O(g) S元素转化为SO2(g)而非SO3 N元素转化为N2(g)而非氮的氧化物 “氧化物”主要强调燃料在氧气中燃烧，而非在氯气等其他助燃剂中燃烧，产物多为氧化物，但含氮元素的燃料（如氨气、肼等）则生成稳定的氮气。,注：中和热不包含溶解或稀释时的能量变化，所以强调“稀溶液”。 “中和热的热化学方程式”中，水的化学计量数必须为1。 强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应，生成可溶性盐和水时的中和热H =-57.3kJ mol-1 。 由于弱电解质电离吸热，所以弱酸或弱碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量，往往少于强酸和强碱所释放的热量。 2012安

4、徽12,4.中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1mol水时所释放的热量。,一、概念,例：,二、热化学方程式,1.热化学方程式：能够表示参加反应的物质的物质的量与反应的热效应之间关系的化学方程式。,2.热化学方程式的正误判断：“四审” 一审：物质的聚集状态； 二审：H的“”、“”符号和单位； 三审：H的数值和化学计量数、物质状态是否匹配； 四审：是否符合燃烧热、中和热等概念。,二、热化学方程式,3.H的大小比较： 若为放热反应，放热量越多，H越小； 若为吸热反应，吸热量越多，H越大。,例如：同一反应的生成物状态不同时 A(g)B(g)=C(g)H10 A(g)B(g)=C(l)H20 则

5、H1 H2,C(g)=C(l) H30 H1H2。,例：,A,三、反应热的计算,1.盖斯定律：不管化学反应是一步完成还是分几步完成，其总的热效应是相同的，即反应的焓变只与体系的始态和终态有关，而与反应途径无关。 即：H =H1+H2 =H3+H4+H5,已知： 2Zn(s)O2(g)=2ZnO(s) H1701.0 kJmol1 2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H2181.6 kJmol1 则反应Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的H为( ) A519.4 kJmol1 B259.7 kJmol1 C259.7 kJmol1 D519.4 kJmol1,例：,解：H=（H1

6、-H2）/2 = -701.0 -（-181.6）/2 = -259.7（kJmol1）,C,例：,在1200时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应 H2S（g）+3/2O2(g)=SO2(g)+H2O(g) H1 2H2S(g)+SO2(g)=3/2S2(g)+2H2O(g) H2 H2S(g)+1/2O2(g)=S(g)+H2O(g) H3 2S(g) =S2(g) H4则H4的正确表达式为( ) A.H4=2/3（H1+H2-3H3） B.H4= 2/3（3H3-H1-H2） C.H4=3/2（H1+H2+3H3） D.H4=3/2（H1-H2-3H3）,A,例：,二甲醚(CH3OCH3)是

7、无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的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 ()CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)H2=-49.0kJ/mol 水煤气变换反应： ()CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)H3=-41.1kJ/mol 二甲醚合成反应： ()2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)H4=-24.5kJ/mol 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 。,2CO(g)+4

8、H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)H=-204.7kJ/mol,据反应物与目标产物筛选出()和()，用()2+()可得。,三、反应热的计算,2.结合反应过程图像计算：,(1)焓变定义 HH(生成物)-H(反应物),(2)活化能与反应热的关系 正反应HE1(正反应活化能)-E2(逆反应活化能),例：某反应的H=+100kJmol-1，下列有关该反应的叙述正确的是( ) A.正反应活化能小于100kJmol-1 B.逆反应活化能一定小于100kJmol-1 C.正反应活化能不小于100kJmol-1 D.正反应活化能比逆反应活化能大100kJmol-1,CD,三、反应热的计算,2.结合

9、反应过程图像计算：,(3)化学键与反应热(焓变)的关系 HE1(反应物键能总和)E2(生成物键能总和),化学反应的本质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。 断开反应物中的化学键要吸收能量，形成生成物中的化学键要放出能量。,例：,N2(g)O2(g)=2NO(g)H183 kJmol1,解： N2(g)O2(g)=2NO(g)H=? H=反应物键能总和生成物键能总和 =945kJmol1+498kJmol1-2630kJmol1 =+183kJmol1,汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下： 写出该反应的热化学方程式：,例：,SF6是一种优良的绝缘气体，分子结构中

10、只存在SF键。已知： 1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ， 断裂1 mol FF、SF键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ， 则S(s)3F2(g)= SF6(g)的反应热H为( ) A1780 kJmol1 B1220 kJmol1 C450 kJmol1 D430 kJmol1,解：H=反应物键能总和生成物键能总和 =280kJmol-1+3160kJmol-1-6330kJmol-1 =-1220kJmol1,B,例：,C,解： H=反应物键能总和生成物键能总和 a=6E(P-P)+6E(Cl-Cl)-121.2c b=6E(P-P)+10E(Cl-Cl)

11、-20c 可解得Cl-Cl键键能E(Cl-Cl)和P-P键键能E(P-P),综合应用练习：,(1)在25 、101 kPa下，已知SiH4气体在氧气中完全燃烧后恢复至原状态，平均每转移1 mol电子放热190.0 kJ，该反应的热化学方程式是_。 (2)根据图示写出反应：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的热化学方程式_。 (3)已知： TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) H=+140 kJmol1 2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=-221 kJmol1 写出TiO2和焦炭、氯气反应生成液态 TiCl4和CO气体的热化学方程式： _。,SiH4(g)

12、+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l)H=-1520.0 kJmol1,TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g) H=-81 kJmol1,四、中和热的测定实验,注：Q与酸碱用量有关， H与用量无关,Q=cmt =c (m酸m碱) (t终止最高t起始平均),注：用的是稀溶液 c可近似用水的比热容4.18J/(g )，且酸、碱的密度近似为1g/mL。,2.仪器：量热计（如图）,3.试剂：0.50mol/L盐酸、 0.55mol/L NaOH溶液,四、中和热的测定实验,4.关键 （1）减少热损失 隔热：如泡沫塑料要填满，盖板两孔恰好使温度计和环形玻璃搅拌棒

13、通过， 环形玻璃棒不用铜质的等。 操作迅速 室温不宜太低 （2）实验准确 溶液要新制，配制浓度要准确 准确量取液体体积 测定温度要准确 用同一支温度计用后要洗净擦干、 混合后要准确测出最高温度。,四、中和热的测定实验,5.数据记录与结果处理 （1）数据记录 原始数据列入表中。 （2）结果处理： 平行实验3至4次， 取多组有效数据（偏差不大的数据） 的平均值计算t，代入公式运算。,五、能源的开发和利用,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,五、能源的开发和利用,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： a.有适当过量的助燃剂，如鼓入空气、增大O2浓度等。 b.燃料与空气有足够大的接触面积，如固体粉碎，液体喷雾等。 (