2023届新高考化学一轮复习(多选)鲁科版第六章第1课时　化学反应的热效应学案.docx

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1、第1课时化学反应的热效应1.能辨识化学反应中的能量转化形式,能解释化学反应中能量变化的本质。2.能进行反应焓变的简单计算,能用热化学方程式表示反应中的能量变化,能运用反应焓变合理选择和利用化学反应。3.能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用,能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。4.能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题,如煤炭的综合利用等。反应热与热化学方程式1.化学反应的实质与特征2.焓与焓变3.反应热(1)概念: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。(2)反应热和焓变的关系:等压条件下进行的化学反应的焓变等于反应热,因此常用H表示反应热。4

2、.焓变的计算(1)根据物质具有的能量计算H=E(总生成物)-E(总反应物)。(2)根据化学键的断裂与形成计算H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。(3)根据化学反应过程中的能量变化计算图示意义a表示正反应的活化能;b表示逆反应的活化能;c表示该反应的反应热H图1:H=(a-b) kJmol-1=-c kJmol-1,表示放热反应图2:H=(a-b) kJmol-1=c kJmol-1,表示吸热反应 (1)利用键能计算反应热的关键,是确定物质中化学键的数目。掌握中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目,如:1 mol物质CO2(CO)CH4(CH)P4(PP)S8(SS)化学键数目2N

3、A4NA6NA8NA1 mol物质石墨(CC)金刚石(CC)Si(SiSi)SiO2(SiO)化学键数目1.5NA2NA2NA4NA(2)使用催化剂降低活化能,不影响反应的焓变。5.放热反应和吸热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析(2)从反应热的量化参数键能的角度分析(3)识记:常见的吸热反应、放热反应常见的放热反应:可燃物的燃烧;酸碱中和反应;大多数化合反应;金属跟酸(或水)的置换反应;物质的缓慢氧化;铝热反应等。常见的吸热反应:大多数分解反应;盐类的水解;Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应;碳和水蒸气、C和CO2的反应等。 过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区

4、别,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。6.热化学方程式(1)概念:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义:表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1表示:在25 、101 kPa条件下,2 mol气态H2和1 mol气态O2反应生成2 mol液态H2O时放出571.6 kJ的热量。(3)热化学方程式的书写要求及步骤理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“”)(1)物质发生化学变化一定伴有能量的变化。()(2)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g

5、)在光照和点燃条件下的H不同。()(3)活化能越大,表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高。()(4)石墨转变为金刚石是吸热反应,则金刚石比石墨更稳定。()解析:(2)焓变与反应条件无关。(4)物质能量越高,越不稳定。答案:(1)(2)(3)(4)2.想一想(1)需要加热的反应一定是吸热反应吗?提示:化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如NH4Cl与Ba(OH)28H2O在常温常压下即可发生吸热反应。(2)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1,若向一定体积的密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2,充分反应后,放出热量是92.4 k

6、J吗?说明判断的理由。提示:不是,应小于92.4 kJ。因为题述反应为可逆反应,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。3.做一做(1)101 kPa时,1 mol CH4完全燃烧生成液态H2O和气态CO2,放出890.3 kJ的热量,反应的热化学方程式为。(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。解析:(1)1 mol CH4完全燃烧需要2 mol O2,生成1 mol气态CO2和2 mol液态H2O,故热化学方程

7、式为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1。(2)由题意可知生成的n(CO2)=n(CaCO3)=100 g100 gmol-1=1 mol,则由原子守恒可知,需要乙醇的物质的量为12 mol,故热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H=-2Q kJmol-1。答案:(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1。(2)C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H=-2Q kJmol-1。 反应历程与热效应图像分析1.(2021山东泰安模拟)环

8、氧乙烷是口罩制作过程中的消毒剂。通过氧气与乙烯在石墨烯界面反应可制得环氧乙烷,其原理为石墨烯活化氧分子生成活化氧,活化氧再与乙烯反应生成环氧乙烷。氧气与乙烯在石墨烯界面反应的能量变化如图所示。下列说法错误的是(B)A.石墨烯不能改变氧气与乙烯反应的焓变B.反应历程的各步能量变化中的最小值为0.51 eVC.活化氧分子的过程中生成了CO键D.氧气与乙烯在石墨烯界面的反应需要释放能量解析:石墨烯是该反应的催化剂,催化剂不影响反应物和生成物的总能量大小,不改变反应的焓变,故A正确;由能量变化图可知各步能量变化值分别为0.75 eV,0.51 eV,0.49 eV,1.02 eV,0.73 eV,1.

9、04 eV,能量变化的最小值为0.49 eV,故B错误;由图可知,活化氧分子过程中氧气中的双键断开与石墨烯中的碳原子形成CO键,故C正确;氧气与乙烯在石墨烯界面的反应中相对能量降低,反应释放了能量,故D正确。2.(2021山东潍坊模拟)二氟卡宾(CF2)作为一种活性中间体,一直受到有机氟化学研究工作者的高度关注。硫单质与二氟卡宾可以形成SCF2,反应历程如图所示:下列叙述错误的是(B)A.S8和 CF2生成SCF2反应的H=-207.13 kJmol-1B.由生成的活化能为34.21 kJmol-1C.上述反应历程中存在SS键的断裂和生成D.决定反应速率的基元反应的活化能为66.09 kJmo

10、l-1解析:由图像可知1 mol反应物(S8+CF2)所具有的能量为0,1 mol生成物(S7+SCF2)所具有的能量为-207.13 kJ,所以S8和 CF2生成SCF2反应的H=-207.13 kJmol-1,故不选A;所具有的能量高于所具有的能量,所以生成所吸收的能量为34.21 kJmol-1,即活化能为34.21 kJmol-1,故选B;由生成既有SS键的断裂又有SS键的生成,故不选C;所具有的能量为37.29 kJmol-1,所具有的能量为-28.80 kJmol-1,则37.29 kJmol-1-(-28.80) kJmol-1=66.09 kJmol-1,所以决定反应速率的基元

11、反应的活化能为66.09 kJmol-1,故不选D。 从宏观和微观角度计算及应用反应热4.已知Cl2(g)+NH3(g)NH2Cl(g)+HCl(g)H=+12 kJmol-1,相关的化学键键能数据如下表:化学键NHNClHClHH键能/(kJmol-1)391191431436则H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的H为(A)A.-183 kJmol-1B.248 kJmol-1C.-431 kJmol-1D.-207 kJmol-1解析:根据H=反应物的键能之和-生成物的键能之和,由反应Cl2(g)+NH3(g)NH2Cl(g)+HCl(g)H=+12 kJmol-1知,E(ClCl)+

12、3E(NH)-2E(NH)+E(NCl)+E(HCl)=H,E(ClCl)+3391 kJmol-1-2391 kJmol-1-191 kJmol-1-431 kJmol-1=+12 kJmol-1,E(ClCl)=243 kJmol-1,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)的H=E(HH)+E(ClCl)-2E(HCl)=436 kJmol-1+243 kJmol-1-2431 kJmol-1=-183 kJmol-1,故选A。5.(2022湖南汨罗检测)如图是金属镁和卤素单质(X2)反应的能量变化示意图。下列说法正确的是(D)A.热稳定性:MgF2MgCl2MgBr2MgI2B.22

13、.4 L F2(g)与足量的Mg充分反应,放热1 124 kJC.工业上可由电解MgCl2溶液冶炼金属Mg,该过程需要吸收热量D.由图可知:MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(l)HMgCl2MgBr2MgI2,A错误;未指明气体所处的状况,无法计算F2的物质的量,因此不能计算反应放出的热量,B错误;工业上可由电解熔融MgCl2冶炼金属Mg,该过程需要吸收热量,C错误;根据图示可知MgCl2(s)Mg(s)+Cl2(g)H=+641 kJ/mol,MgBr2(s)Mg(s)+Br2(g)H=+524 kJ/mol,-,整理可得MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+

14、Br2(g)H=-117 kJ/mol,物质由气态变为液态,会放出热量,所以MgBr2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+Br2(l)HH2B.CH3OH(l)的燃烧热H=-726.5 kJmol-1C.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)CH3COONa(aq)+H2O(l)H-57.3 kJmol-1D.液态水变为水蒸气过程中需要克服分子间作用力解析:液态转化为气态的过程吸热,焓变为正,若反应中CH3OH变为气态,则同样条件下燃烧,气态CH3OH放出热量多,即反应热H-57.3 kJmol-1,故C正确;液态水变为水蒸气过程中分子间距发生变化,需要克服分子间作用力,故D正确。4.50

15、 mL 0.50 mol/L盐酸与50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行中和反应,通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热,下列说法正确的是(B)A.在测定中和热的实验中,至少需要测定并记录的温度是3次B.大烧杯上如不盖硬纸板,测得的中和热H会偏大C.用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验,测得中和热H会偏小D.测定中和热的实验中,环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替,则测量出的中和热H-57.3 kJ/mol,故D错误。(1)有关燃烧热的判断,一看是否以1 mol可燃物为标准,二看是否生成稳定氧化物。(2)中和反应的实质是H+和OH-反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生

16、成(如生成不溶性物质、难电离物质等),这部分反应热不在中和反应的反应热之内。(3)对于中和反应的反应热、燃烧热,由于它们的反应放热是确定的,所以描述中不带“-”,但焓变为负值。盖斯定律及应用1.盖斯定律(1)盖斯定律的内容不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热相同,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。例如:C(s)+O2(g)CO2(g)H1C(s)+12O2(g)CO(g)H2CO(g)+12O2(g)CO2(g)H3根据盖斯定律有H1=H2+H3。(2)盖斯定律的应用应用盖斯定律比较反应热的大小应用盖斯定律计算反应热。2.反应热大小的比较(1)根据反

17、应物的量比较反应焓变的大小H2(g)+12O2(g)H2O(g)H12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H2反应中H2的量较多,因此放热较多,|H1|H2|,但H10,H2H2。(2)根据反应进行的程度比较反应焓变的大小C(s)+12O2(g)CO(g)H3C(s)+O2(g)CO2(g)H4反应中,C完全燃烧,放热更多,|H3|H4|,但H30,H4H4。(3)根据反应物或生成物的状态比较反应焓变的大小S(g)+O2(g)SO2(g)H5S(s)+O2(g)SO2(g)H6由-可得S(g)S(s)H=H5-H60,故H5|H1|,但H10,H2H2。2.做一做近年来,研究人员提出利用含硫物

18、质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:反应:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)H1=+551 kJmol-1反应:S(s)+O2(g)SO2(g)H3=-297 kJmol-1反应的热化学方程式: 。解析:由题图可知,反应的化学方程式为3SO2+2H2O2H2SO4+S,根据盖斯定律,反应=-(反应+反应)可得3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)H2=-254 kJmol-1。答案:3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s) H2=-254 kJmol-1 反应热关系判断1.(2020浙江7月选考,22)关于下列H的判断正

19、确的是(B)CO32-(aq)+H+(aq)HCO3-(aq)H1CO32-(aq)+H2O(l)HCO3-(aq)+OH-(aq) H2OH-(aq)+H+(aq)H2O(l)H3OH-(aq)+CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H2O(l)H4A.H10H20B.H1H2C.H30D.H3H4解析:形成化学键要放出热量,H10,A项错误;H1是负值,H2是正值,H1H2,B项正确;酸碱中和反应是放热反应,H30,H40,C项错误;第四个反应(醋酸是弱酸,电离吸热)放出的热量小于第三个反应,但H3和H4都是负值,则H3H4,D项错误。2.电解饱和食盐水的能量关系如图所示(所有数据均在室温下测得):下列说法不正确的是(A)A.H20,H40,过程6为溶液中氢离子得到电子生成氢原子的放热过程,H6H6,故A错误;由题给示意图可知,过程3为溶液中氯原子转化为气态氯原子的吸热过程,H30,过程4为氯原子形成氯气分子的放热过程,H4P2C.该历程中最大正反应的活化能E正=186.19 kJmol-1D.相同条件下,由中间产物Z转化为产物的速率:v(P1)v(P2),故D错误。4.(1)(2020山东