专题五　化学反应中的能量变化（讲解部分）.pptx

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1、考点清单知能拓展实践探究栏目索引第二部分化学基本理论高考化学高考化学专题五化学反应中的能量变化考点清单知能拓展实践探究栏目索引考点一反应热的有关概念考点一反应热的有关概念考点清单考点清单基础知识一、反应热(焓变)1.定义:化学反应过程中放出或吸收的热量叫反应热,在恒压条件下,它等于反应前后体系的焓变。2.符号:H。3.单位:kJ/mol或kJmol-1。4.测量:可用量热计测量。5.表示方法:吸热反应的H0,放热反应的H0。6.产生原因:化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等,故化学反应均伴随着能量变化。考点清单知能拓展实践探究栏目索引二、燃烧热和中和反应的反应热1.燃烧热

2、(1)定义: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,叫该物质的燃烧热。(2)表示意义CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.31kJ/mol,表示101kPa条件下,1molCH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时放出的热量是890.31kJ。2.中和反应的反应热(1)定义:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量,叫中和反应的反应热。(2)热化学方程式:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3kJmol-1。考点清单知能拓展实践探究栏目索引三、催化剂对活化能、焓变的影响催化剂能降低反应所需的活

3、化能,但H保持不变。如图所示:考点清单知能拓展实践探究栏目索引核心精讲一、放热反应和吸热反应的比较类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法H0图示实例H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H=-184.6kJmol-1C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H=+131.3kJmol-1考点清单知能拓展实践探究栏目索引二、常见的放

4、热反应和吸热反应1.常见的放热反应活泼金属与水或酸的反应,例如:2Na+2H2O2NaOH+H22Al+6HCl2AlCl3+3H2酸碱中和反应,例如:2KOH+H2SO4K2SO4+2H2OCH3COOH+NaOHCH3COONa+H2O燃烧反应,例如:2CO+O22CO2CH3CH2OH+3O22CO2+3H2O考点清单知能拓展实践探究栏目索引SO3+H2OH2SO4CaO+H2OCa(OH)2CuSO4+5H2OCuSO45H2O2.常见的吸热反应一些分解反应,例如:CaCO3CaO+CO2CuSO45H2OCuSO4+5H2O一些复分解反应,例如:2NH4Cl(s)+Ba(OH)28H

5、2O(s)BaCl2+2NH3+10H2O一些置换反应,例如:C(s)+H2O(g)CO+H2一些化合反应,例如:考点清单知能拓展实践探究栏目索引CO2+C2CO3.反应条件与放热反应、吸热反应的关系不同的化学反应发生的条件不同,放热反应和吸热反应均能在一定条件下发生。反应开始需要加热的反应可能是吸热反应,也可能是放热反应。吸热反应开始时加热,反应后需要不断加热才能维持反应继续进行;放热反应开始时加热,反应后会放出一定的热量,此热量能够使反应继续进行,则反应过程中不需要再加热,如煤的燃烧,一旦热量足够使煤燃烧起来,之后煤就可以继续燃烧下去,不再需要外界加热。由此可见,反应是吸热还是放热与反应的

6、条件没有必然的联系,而是取决于反应物和生成物具有的总能量(或焓)的相对大小。一些化合反应,例如:考点清单知能拓展实践探究栏目索引考点二热化学方程式盖斯定律及其应用考点二热化学方程式盖斯定律及其应用基础知识一、热化学方程式1.定义:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。2.书写要求(1)注明反应的温度和压强(25、101kPa下进行的反应可不注明)。(2)注明反应物和生成物的状态:固态(s或注明晶型)、液态(l)、气态(g)、溶液(aq)。(3)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,而不代表分子个数,因此可以写成分数。考点清单知能拓展实践探究栏目索引二、盖斯定律及其应用1.内容:不

7、管化学反应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。2.应用:很多反应很难直接测其反应热,这时可利用盖斯定律来间接计算。考点清单知能拓展实践探究栏目索引1.反应热大小比较方法(1)同一反应的生成物状态不同时A(g)+B(g)C(g)H10A(g)+B(g)C(l)H20C(g)C(l)H30因为H3=H2-H1,H30,所以H2H1。也可以按以下思路分析:C(g)C(l)知能拓展知能拓展C(l)考点清单知能拓展实践探究栏目索引因为H1+H3=H2,H10,H20,H30,所以H2H1。(2)同一反应的反应物状态不同时S(g)

8、+O2(g)SO2(g)H10S(s)+O2(g)SO2(g)H20S(g)S(s)H30因为H2+H3=H1,H10,H20,H30,所以H1H2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)+O2(g)CO2(g)H10C(s)+O2(g)CO(g)H20C(s)CO2(g)考点清单知能拓展实践探究栏目索引C(s)CO(g)CO2(g)因为H2+H3=H1,H10,H20,H30,所以H1H2。并且据此可写出下面的热化学方程式:CO(g)+O2(g)CO2(g)H=H1-H2。2.反应热的计算方法(1)应用盖斯定律计算反应热某化学反应无论一步完成,还是分几步完成,反应的总热效应相同。即反应热只与

9、反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关,这就是盖斯定律。此定律的主要应用是用已知反应的反应热来推知相关反应的反应热。注意应用盖斯定律进行简单计算的注意事项设计合理的反应过程。当反应方程式乘或除某数时,H也应乘或除该数。考点清单知能拓展实践探究栏目索引反应方程式进行加减运算时,H也同样要进行加减运算,且计算过程中要带“+”“-”。应用盖斯定律进行计算并比较反应热的大小时,同样要把H看作一个整体。在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固液气变化时,会吸热;反之会放热。当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。运用盖斯定律的关键在于分析总反应

10、可由哪些中间过程构成,化简要细心。(2)根据化学键键能计算H=反应物的键能总和-生成物的键能总和考点清单知能拓展实践探究栏目索引(3)根据反应物和生成物的能量计算H=生成物具有的总能量-反应物具有的总能量。考点清单知能拓展实践探究栏目索引例1(2019安徽定远期末,5)肼(N2H4)在不同条件下分解产物不同,200时在Cu表面分解的机理如图1。已知200时:反应:3N2H4(g)N2(g)+4NH3(g)H1=-32.9kJ/mol反应:N2H4(g)+H2(g)2NH3(g)H2=-41.8kJ/mol图1下列说法不正确的是()A.图1所示过程、都是放热反应B.反应的能量过程示意图如图2所示

11、考点清单知能拓展实践探究栏目索引图2C.断开3molN2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化学键释放的能量D.200时,肼分解生成氮气和氢气的热化学方程式为N2H4(g)N2(g)+2H2(g)H=+50.7kJ/mol解题导引理解能量变化与断键、成键的关系。书写热化学方程式应注明物质的状态和焓变。考点清单知能拓展实践探究栏目索引解析A项,由已知信息“反应”知,过程为放热反应;根据盖斯定律:()-2()得N2H4(g)N2(g)+2H2(g)H=-32.9kJ/mol-2(-41.8kJ/mol)=+50.7kJ/mol,过程为吸热反应,故A错误

12、。B项,反应为放热反应,反应物能量高于生成物能量,故B正确。C项,由反应知断开3molN2H4(g)中的化学键吸收的能量小于形成1molN2(g)和4molNH3(g)中的化学键释放的能量,故C正确。D项,根据A项分析可知D正确。答案A考点清单知能拓展实践探究栏目索引例2(2018河北邯郸质检,13)工业上,在一定条件下利用乙烯和水蒸气反应制备乙醇。化学原理:CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)H。已知几种共价键的键能如下表所示:下列说法中错误的是()A.上述合成乙醇的反应是加成反应B.相同时间段内,反应中用三种物质表示的反应速率相等C.碳碳双键的键能小于碳碳单键键能的2倍D

13、.上述反应中,H=-96kJmol-1化学键CHCCHOCCCO键能/kJmol-1413615463348351考点清单知能拓展实践探究栏目索引解题导引H=反应物键能总和-生成物键能总和。键能是从能量角度衡量化学键强弱的物理量。解析题述反应中,H=615kJmol-1+413kJmol-14+463kJmol-12-348kJmol-1-413kJmol-15-463kJmol-1-351kJmol-1=-34kJmol-1,D项错误。答案D考点清单知能拓展实践探究栏目索引1.盖斯定律的考查与节能减排、工业三废资源化处理、开发利用新能源等社会热点问题相联系,并运用所学的化学知识和方法解决生产

14、、生活中简单的化学问题;在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念,体现了科学态度与社会责任这一化学学科核心素养。例1(2017江苏单科,8,2分)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是()C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H1=akJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2=bkJmol-1CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H3=ckJmol-12CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H4=dkJmol-1实践探究实践探究考点清单知能拓展实践探究栏目索引A.反应、为反应提供原料气B.反应

15、也是CO2资源化利用的方法之一C.反应CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的H=kJmol-1D.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=(2b+2c+d)kJmol-1思路分析反应、的生成物中CO2和H2是反应的反应物。反应是将CO2转化为CH3OH,变废为宝。已知的4个热化学方程式中的水都是气态,没有H2O(g)H2O(l)的反应热,因此无法计算CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的焓变。答案C考点清单知能拓展实践探究栏目索引题目价值本题以新能源二甲醚的合成为背景,将化工流程简化为热化学方程式来考查学生对能量的转化关系、化学反应焓变

16、的概念、盖斯定律的运用等知识的理解、掌握及应用。引导学生主动关心与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题,形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念。2.结合化学反应中能量变化的本质是化学键的断裂与形成,通过实验历程图来展示反应的实质,考查学生对图表信息的加工处理能力。考点清单知能拓展实践探究栏目索引例2(2018北京理综,7,6分)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。下列说法不正确的是()A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4CH3COOH过程中,有CH键发生断裂C.放出能量并形成了CC键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率考点清单知能拓展实践探究栏目索引思路分析根据反应历程知,该反应为CH4+CO2CH3COOH。根据CH4和CH3COOH的结构式,判断CH键发生断裂并形成了CC键。根据历程图可判断,的能量高于的能量,因此放出能量。此反应没有副反应发生,则原子利用率为100%。答案D题目价值本题以高附加值产品CH3COOH的合成历程图为背景,分析物质化学变化和伴随发生的能量转化与物质微观结构之间的关系。考查“原子经济”的概念、催化剂对化学反应速率和平衡的影响、物质结构式和结构简式的理解和掌握。