(新课标)高考化学总复习系列课件:化学反应中的能量变化.ppt
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1、第六章 化学反应中的能量变化 电化学 第1讲 化学反应中的能量变化,基础盘点,一、化学反应的焓变 自我诊断 1.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.任何放热反应在常温条件下一定能发生 C.反应物和生成物所具有的总能量的相对大小决定 了反应是放热还是吸热 D.吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能 发生,解析 化学反应的能量变化主要表现在放热或吸热,反应是吸热还是放热取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。吸热反应和放热反应在一定条件下都能发生,反应开始时需加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应。 答案 CD,2.已知反应: 101 kPa时,2C(s
2、)+O2(g)2CO(g) H=-221 kJ/mol 稀溶液中,H+ (aq)+OH-(aq) H2O(l) H=-57.3 kJ/mol 下列结论正确的是() A.碳的燃烧热大于110.5 kJ/mol B.的反应热为221 kJ/mol C.稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为 -57.3 kJ/mol D.稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol水时,放出 57.3 kJ热量,解析 本题主要考查学生对燃烧热、中和热概念和表示形式的正确理解程度,着重考查学生用所学的知识分析问题的能力。燃烧热是指1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出或吸收的热量,根据 1 mol C燃烧生成1 mo
3、l CO放出的热量为 =110.5 kJ,则1 mol C完全燃烧生成CO2时,放出的热量应大于110.5 kJ,故A正确;B项中反应热存在吸热、放热两种情况,可更正为的反应热为H= -221 kJ/mol;C项中和热一定为放热反应放出的能量,则可表示为中和热为57.3 kJ/mol或中和热为H=-57.3 kJ/mol;D项中稀醋酸为弱酸,反应中继续电离吸收一部分热量,故放出热量值比57.3 kJ要少。 答案 A,基础回归 1.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)化学反应中的能量变化形式: 、光能、电 能等。
4、通常主要表现为 的变化。 2.焓变 反应热 (1)定义:在 条件下进行的反应的 。 (2)符号: 。 (3)单位: 或 。,H,物质,能量,质量,能量,热能,恒压,热效应,kJ/mol,kJmol-1,热量,(4)产生原因: 吸收能量E1,反应物 生成物,旧化学键断裂 新化学键形成,E1E2,为 反应, H= - ,H 0。 E1E2,为 反应, H= - ,H 0。,吸热,E1,E2,放热,E1,E2,释放能量E2,指点迷津 吸热反应完成后体系能量增加,故H0,为正值。放热反应完成后体系能量减少,故H0,为负值。 比较反应热(H)的大小时,不要忽视“+”、“-”号。放热越多,H就越小。 3.
5、放热反应和吸热反应,放出,吸收,大于,小于,大于,小,于,-,+,误区警示 “放热反应不需要加热就可以发生,而吸热反应只有加热后才能发生。” 这种说法是不正确的,因为化学反应中的能量变化主要表现为放热和吸热,反应是放热还是吸热主要取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始时需加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。反应的热量变化与反应发生是否需要加热没有必然的联系。,4.中和热与燃烧热,kJ/mol,1,25、101 kPa,1,1,稀溶液,1,57.3,放热,特别提醒 完全燃烧时稳定的燃烧产物必须是稳定的氧化物。如:氮元素转化为NO2(
6、g),氢元素转化为 H2O(l),碳元素转化为 CO2(g),硫元素转化为 SO2(g)。,二、热化学方程式 自我诊断 3. 下列说法错误的是() A.热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子 个数只代表物质的量 B.热化学方程式未注明温度和压强时,H表示标 准状况下的数据 C.同一化学反应,化学计量数不同,H值不同, 化学计量数相同而状态不同,H值也不相同 D.化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的 物质的物质的量成正比,解析 热化学方程式未注明温度和压强时,H表示25C,101K Pa时的数据。 答案 B,4. 下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( ) A.氢气的燃烧热为285.5
7、 kJ/mol,则水分解的热化学 方程式为: 2H2O(l)2H2(g)+O2(g) H=+285.5 kJ/mol B.已知2C(石墨,s)+O2(g) 2CO(g) H=-221 kJ/mol,则石墨的燃烧热为110.5 kJ/mol C.已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJ/mol,则在一定条件下将1 mol N2和 3 mol H2置于一密闭容器中充分反应后,最多可放出 92.4 kJ的热量 D.已知乙醇和乙烯的燃烧热分别为1 366.8 kJ/mol和 1 411.0 kJ/mol,则乙烯水化制乙醇的热化学方程式为: C2H4(g)+H2O(l) C2H
8、5OH(l) H=-44.2 kJ/mol,解析 燃烧热是指1 mol可燃物燃烧时所放出的热量,所以当2 mol水分解时吸热571.0 kJ,A项错;燃烧热是指生成稳定的氧化物所放出的热量,而CO不是稳定氧化物,B项错;合成氨是可逆反应,提供的反应物不会全部反应,放出的热量小于92.4 kJ,C项错;根据盖斯定律,将表示乙烯燃烧热的热化学方程式和表示乙醇燃烧热的热化学方程式相减可得D项热化学方程式。 答案 D,基础回归 1.概念:表示参与化学反应的物质的 和 的关系的化学方程式。 2.意义:表明了化学反应中的 变化和 变化。 如:2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJ
9、/mol 表示: 。 3.书写: (1)注明反应条件:反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25、101 kPa下进行的,可不注明。,物质的量,反,应热,物质,能量,2 mol氢气和1 mol氧气生成2 mol液态水时放,出571.6 kJ的热量,(2)注明物质状态:常用 、 、 、 分别表示固体、液体、气体、溶液。 (3)注意符号单位:H应包括“+”或“-”、数字和单位(kJ/mol)。 (4)注意守恒关系:原子守恒和得失电子守恒;能量守恒。(H与化学计量数相对应) (5)注意特殊反应:表示中和热的热化学方程式中,产物H2O的系数必为1。表示燃烧热的热化学方程式中,可燃物的系
10、数必为1且燃烧产物应为稳定的氧化物。,s,l,g,aq,(6)区别普通方程式:一般不注“”、“”以及“点燃”、“加热”等。 H表示反应已完成的热量变化,与反应是否可逆无关。 如:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H= -92.4 kJ/mol。表示1 mol氮气和3 mol氢气完全反 应生成2 mol氨气时放出92.4 kJ的热量。但实际上 1 mol N2(g)和3 mol H2(g)充分反应,不可能生成 2 mol NH3(g),故实际反应放出的热量肯定小于 92.4 kJ。,误区警示,4.判断: 判断热化学方程式的正误主要是“四看”: “一看”:化学原理是否正确,如燃烧热和中和热
11、的热化学方程式是否符合燃烧热和中和热的概念。 “二看”:状态是否标明。 “三看”:反应热H的符号是否正确。 “四看”:反应热的数值与化学计量数是否对应。,三、盖斯定律 自我诊断 5.NH3(g)燃烧的产物是NO2(g)和H2O(g)。 已知反应有: (1)H2(g)+ O2(g) H2O(g) H=-241.8 kJ/mol (2) N2(g)+O2(g) NO2(g) H=+33.9 kJ/mol (3)NH3(g) N2(g)+ H2(g) H=+46.0 kJ/mol 下列关于NH3(g)燃烧的热化学方程式的书写正 确的是(),A.NH3(g)+ O2(g) NO2(g)+ H2O(g)
12、 H=-282.8 kJ/mol B.NH3(g)+ O2(g) NO2(g)+ H2O(g) H=-161.9 kJ/mol C.NH3(g)+ O2(g)NO2(g)+ H2O(g) H=-161.9 kJ/mol D.NH3(g)+ O2(g)NO2(g)+ H2O(g) H=-282.8 kJ/mol,解析 根据盖斯定律,将方程式处理: (1) +(2)+(3)得:NH3(g)+ O2(g) NO2(g)+ H2O(g)H=-282.8 kJ/mol。 答案 A,基础回归 1.内容:不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是 的。 即:化学反应的反应热只与反应体系的 有关,而与
13、无关。 2.意义:间接计算某些反应的反应热。 3.应用:,相同,始态和终态,反应的途径,H1,H2,H1=aH2,H1 H2,H1=-H2,H=H1+H2,特别提醒 在应用盖斯定律时,应注意区分在热化学方程式中哪些物质需要保留,哪些物质需要约减,可用不同符号作好标记,然后进行加减。,6. 合理利用燃料减少污染符合“绿色奥运”理念,下列关于燃料的说法正确的是 ( ) A.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料 B.氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料 C.乙醇是比汽油更环保,不可再生的燃料 D.石油和煤是工厂经常使用的可再生的化石燃料 解析 A项,不符合化学反应原理;C项,乙醇是可再生燃料;D项,石油
14、和煤是不可再生燃料,只有B项正确。,B,四、能源,自我诊断,7. 能源可划分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源称为一级能源,需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。氢气是一种高效而又没有污染的二级能源,它可以由自然界中大量存在的水来制取,但该反应为吸热反应。请回答下列问题: (1)下列叙述中,正确的是() A.电能是二级能源 B.水力是二级能源 C.煤、石油、天然气是一级能源 D.水煤气、干馏煤气是一级能源,(2)关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向不正 确的是() A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研 究在水分解的情况下,使氢成为二级能源 B.设法将太阳光
15、聚集,产生高温,使水分解产生氢气 C.寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放 能量 D.寻找特殊化学物质,用于开发廉价能源,以分解 水获得氢能源 答案 (1)BD(2)AC,基础回归 1.概念:能提供 的自然资源。 2.发展阶段: 时期 时期 时期。 3.分类 (1)化石燃料 种类: 、 、 。 特点:蕴藏量有限,且 再生。 (2)新能源 种类: 、 、 、 、 和 等。,能量,柴草,化石能源,多能源结构,煤,石油,天然气,不能,太阳能,氢能,风能,地热能,海洋,能,生物质能,特点:资源丰富, 再生,没有污染或污染很小。 4.能源问题 (1)我国目前使用的主要能源是 ,它们的蕴藏量有限,而
16、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 问题。 5.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。,可以,化石燃料,环境污染,科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。 一是保证燃烧时有 ,如鼓入空气、增大O2浓度等。 二是保证燃料与空气有 ,如将固体 ,使液体 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。,适当过量的空气,足够大的接触面积,粉碎成粉末,喷成雾状,要点精讲,要点一 反应热大小的比较 1.吸热反应与放热反应 吸热反应H0,放热反应H0,故吸热反应的反应热一定大于放热反应的反应热。 2.反应物或生成物
17、状态不同的反应 因为反应物和生成物的聚集状态不同,反应热亦不同。,3.化学计量数不同的反应 对于同一反应,化学计量数越大,吸收或放出的热量就越多。 4.不同条件下完成的可逆反应 可逆反应实际上都具有不彻底性,条件不同,反应的程度不一定相同,反应热也不一定相同,要依据平衡移动原理进行分析比较。另外对于既定反应的反应热是个定值,平衡移动,能改变吸收或放出的热量,但不会使反应热(H)发生改变。,5.不同中和反应的反应热 如果是弱酸或弱碱参加的中和反应,要考虑弱电解质电离过程中要吸收热量; 如果是浓H2SO4直接和强碱混合,就要考虑浓H2SO4被稀释时放出的热量; 如果是固体物质直接反应,就要考虑溶解
18、过程中的热效应; 如果反应过程中有沉淀、气体等其它物质生成,则要全面综合考虑该反应的反应热等。,6.燃烧反应的反应热 比较燃烧反应的反应热要全面比较,可燃物的物质的量、燃烧是否完全、燃烧产物的状态等因素。 7.运用盖斯定律列等式作差比较 对于一些不便于直接比较的反应或过程,可以设计循环转化关系图,然后利用盖斯定律,列等式,作差比较它们的大小。,特别提醒 比较反应热大小时,要分清是比较 H的大小,还是比较吸收或放出热量的大小。因 为H中包含“+”、“-”号。 能量最低原理:物质本身所具有的能量越低,说 明其结构越稳定,热稳定性越强,化学键越牢固。 因此反应放出的热量越多,产物也就越稳定。 应用反
19、应热的大小可以判断金属、非金属的活泼 性。因为金属原子失去电子时,会吸收能量,吸热 越少,越易失去电子,金属越活泼;非金属原子得 到电子时,会放出能量,放热越多,非金属越活泼。,【典例导析1】比较下列反应或过程中的热量或反应热的相对大小。 (1)已知:H2(g)+ O2(g) H2O(g) H1=a kJ/mol 2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H2=b kJ/mol H2(g)+ O2(g) H2O(l)H3=c kJ/mol 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H4=d kJ/mol 则a、b、c、d间的大小关系为 。,(2)若向三份等体积0.100 0 mol/L NaOH
20、溶液中分别加入稀醋酸,浓H2SO4,稀硝酸至恰好完全反应,则上述过程中的焓变H1、H2、H3的大小关系为 。 (3)已知N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJ/mol,则在一定条件下将1 mol N2和 3 mol H2分别置于一恒压容器和一恒容容器中充分反应,最终放出的热量Q1与Q2、92.4 kJ三者间的大小关系为 。,(4)已知胆矾溶于水时,溶液温度降低。在室温下将1 mol无水硫酸铜制成溶液时,放出热量为Q1 kJ,而胆矾分解的热化学方程式是CuSO45H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(1) H=+Q2 kJ/mol,则Q1与Q2的大小关系为 。,解析
21、(1)由于该反应为放热反应,且H2O(g) H2O(l) H0,故有2a=b2c=d。 (2)由于CH3 COOH电离吸热,浓H2SO4稀释时放热,故有H1H3H2。 (3)恒压条件下,合成氨反应进行程度大,放出的热量多,故有Q2Q192.4 kJ。,(4)根据题意可得如下转化关系: 故有:H=+Q2 kJ/mol-Q1 kJ/mol0,即:Q2Q1。,答案 (1)2a=b2c=d (2)H1H3H2 (3)Q2Q192.4 kJ (4)Q2Q1,迁移应用1 已知 (1)H2(g)+ O2(g) H2O(g) H=a kJ/mol; (2)2H2(g)+O2(g) 2H2O(g) H=b kJ
22、/mol; (3)H2(g)+ O2(g) H2O(l) H=c kJ/mol; (4)2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=d kJ/mol。 关于它们的下列表述正确的是() A.ad0 C.2a=b0,解析 氢气的燃烧是一个放热过程,所以其H d,ac。由(1)、 (2)及(3)、(4)反应中物质的量及物质的聚集状态知,b=2a,d=2c。所以答案为C。对热化学反应方程式中的热量值进行比较时,应注意比较的是H还是仅比较数值的大小。若比较H,则还应注意该反应是吸热反应还是放热反应,若为放热反应,还要考虑H前的负号。 答案 C,迁移应用 2 根据以下3个热化学方程式: 2H2S(g)+
23、3O2(g) 2SO2(g)+2H2O(l) H=-Q1 kJ/mol 2H2S(g)+O2(g) 2S(s)+2H2O(l) H=-Q2 kJ/mol 2H2S(g)+O2(g) 2S(s)+2H2O(g) H=-Q3 kJ/mol 对Q1、Q2、Q3三者大小关系的判断正确的是 (),A.Q1Q2Q3B.Q1Q3Q2 C.Q3Q2Q1D.Q2Q1Q3 解析 单质硫燃烧生成SO2是放热反应,根据盖斯定律可知Q1Q2,生成液态水比生成气态水放出热量多,所以Q2Q3,故A项正确。 答案 A,要点二 反应热的计算 1.主要依据:热化学方程式、键能的数据、盖斯定律和燃烧热的数据等。 2.主要方法 (1
24、)根据热化学方程式的计算 反应热与反应物各物质的物质的量成正比。 (2)根据反应物和生成物的总能量计算 H=E生成物-E反应物。 (3)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 (4)根据盖斯定律的计算 化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行,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是相同的。 应用盖斯定律常用以下两种方法。 热化学方程式相加或相减,如由 C(s)+O2(g) CO2(g) H1; C(s)+ O2(g) CO(g
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- 新课 高考 化学 复习 系列 课件 化学反应 中的 能量 变化
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