高考化学大一轮专题复习第三单元化学基本理论第14讲化学反应与能量.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,14,讲,化学反应与能量,考纲定位,选项示例,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。,5.,了解焓变与反应热的含义。,6.,理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。,1.,油酸甘油酯,(,相对分子质量,884),在体内代谢时可发生如下反应：,C,57,H,104,O,6,(s),80O,2,(g)=57CO,2,(g),52H,2,O(l),已知燃烧,1 kg,该化合物释放出热量,3.8,10,4,kJ,，油酸甘油酯的燃烧热,H,为：,D.,3.4,10,4,kJ,mol,1,。,(2016,年海南卷,),2.,工业上常用磷精矿,Ca,5,(PO,4,),3,F,和硫酸反应制备磷酸。已知,25,，,101 kPa,时：,CaO(s),H,2,SO,4,(l)=CaSO,4,(s),H,2,O(l),H,271 kJmol,1,5CaO(s),3H,3,PO,4,(l),HF(g)=Ca,5,(PO,4,),3,F(s),5H,2,O(l),H,937 kJmol,1,则,Ca,5,(PO,4,),3,F,和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是,Ca,5,(PO,4,),3,F(s),5H,2,SO,4,(l)=5CaSO,4,(s),3H,3,PO,4,(l),HF(g),H,418 kJmol,1,。,(2016,年四川卷,),考纲导视,基础反馈,判断正误，正确的画“”，错误的画“,”,。,(1),物质发生化学变化都伴有能量的变化,(,(2),伴有能量变化的物质变化都是化学变化,(,),。,),。,(3),吸热反应在任何条件都不能发生,(,),。,(4),水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热,(,),。,(5),同温同压下，反应,H,2,(g),Cl,2,(g)=2HCl(g),在光照和点,燃条件下的,H,不同,(,),。,(6)500,、,30 MPa,下，将,0.5 mol N,2,(g),和,1.5 mol H,2,(g),置,于密闭容器中充分反应生成,NH,3,(g),，放热,19.3 kJ,，其热化学方,2NH,3,(g),H,38.6,程式为,N,2,(g),3H,2,(g),(8),开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降,低空气中,PM,2.5,的含量,(,),。,答案：,(1),(2),(3),(4),(5)(6),(7),(8),kJmol,1,(,),。,考点一,反应热,【,知识梳理,】,1,焓变。,(1),定义：在恒压条件下进行的反应的,_,。符,号：,_,，单位：,_(,规定：放热反应的,H,取“”，,吸热反应的,H,取“”,),。,(2),化学反应产生能量变化的主,要原因在于反应物的总能,量和生成物的总能量不尽相同，在破坏化学键和形成化学键的,过程中能量变化不相等，使得化学反应总是伴随着能量变化。,热效应,H,kJmol,1,项目,放热反应,吸热反应,反应特征,反应过程中放出热量,反应过程中吸收热量,形成原因,反应物的总能量大于,生成物的总能量,反应物的总能量小于,生成物的总能量,2.,放热反应与吸热反应。,(,续表,),项目,放热反应,吸热反应,实例,燃烧反应；,活泼金属跟酸反应；,酸碱中和反应；,多数化合反应；,铝热反应；,钠与水的反应等,氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应；,以,C,、,H,2,、,CO,为还原剂冶炼金属的氧化还原反应；,多数分解反应；,水解反应,【,考点集训,】,例,1(2015,年北京卷,),最新报道：科学家首次用,X,射线激光,技术观察到,CO,与,O,在催化剂表面形成化学键的过程。反应过,程的示意图如下：,下列说法正确的是,(,),。,A.CO,和,O,生成,CO,2,是吸热反应,B.,在该过程中，,CO,断键形成,C,和,O,C.CO,和,O,形成了具有极性共价键的,CO,2,D.,状态,状态,表示,CO,与,O,2,反应的过程,解析：,状态,总能量为反,应物总能量，状态,总能量为生,成物总能量，由图示可知反,应物的总能量大于生成物的总能量，,故该反应为放热反应；从状态,、,、,的图示可以看出，反,应中,CO,并未断裂成,C,和,O,；由图示可以看出，,CO,和,O,生成,了,CO,2,，,CO,2,分子中,C,与,O,间为极性共价键；状态,状态,表示,CO,与,O,反应生成,CO,2,的过程，并不是,CO,与,O,2,的反应过,程。,答案：,C,例,2,2SO,2,(g),O,2,(g),2SO,3,(g),反应过程,的能量变化如,图所示。请回答下列问题：,(1),图中,C,表示,_,。,(2),E,的大小对该反应的焓变有无影响？,_(,填,“有”或“无”,),。该反应通常用,V,2,O,5,作催化剂，加,V,2,O,5,会使,图中,B,点升高还是降低？,_(,填“升高”或“降低”,),。,思路指导：,注意横坐标的箭头表示反应的方向由,A,C,；催,化剂改变反应的历程，导致活化能降低。,解析：,依据图象分析,A,为反应物总能量，,C,为生成物总能,量，,E,为反应的活化能，催化剂只改变反应速率，不改变反应,热，改变反应历,程，能降低反应的活化能。,答案：,(1),生成物,的总能量,(2),无,降低,归纳总结,能量变化与反应过程的关系,E,1,为断键需要吸收的能量，正反应的活化能；,E,2,为成键所释放的能量，也是逆反应的活化能。当,E,1,E,2,时，反应为吸热反应，,H,0,；当,E,1,E,2,时，反应为放热反应，,H,0,。,例,3,(2017,届河北衡水武邑中学调研,),用,H,2,可将工业废气,中,的,NO,催化还原成,N,2,，其能量转化关系如图,(,图中计量单位为,A.0.5(,a,b,c,d,)kJmol,1,C.0.5(,c,d,a,b,)kJmol,1,B.0.5(,c,a,d,b,)kJmol,1,D.0.5(,b,d,a,c,)kJmol,1,解析：,由图中转化可知，断裂化学键吸收能量，形成化学,键释放能量，则,2NO(g),2H,2,(g)=N,2,(g),2H,2,O(l),H,(,a,b,c,d,)kJmol,1,。化学计量数与反应中的能量变化成正比，则,答案：,A,考点二,燃烧热与中和热,【,知识梳理,】,一、燃烧热与中和热,1.,燃烧热。,1 mol,稳定的氧化物,1 mol C(s),CO,2,(g),H,(aq),OH,2.,中和热。,1 mol H,2,O,(aq)=H,2,O(l),H,57.3 kJmol,1,比较角度,燃烧热,中和热,相,同,点,能量变化,放热,H,H,0,，单位：,kJmol,1,不,同,点,反应物,的量,1 mol,纯物质,不限量,生成物,的量,不限量,1 mol H,2,O(l),反应热,的含义,1 mol,纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量；其中：,C,CO,2,(g),，,H,H,2,O(l),在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应，生成,1 mol H,2,O(l),和可溶性盐时放出的热量；不同的反应物中和热大致相同，均约为,57.3 kJmol,1,3.,燃烧热与中和热的比较。,二、中和热的测定,1.,测定原理。,c,4.18,10,3,kJ(g,),1,；,n,为生成,H,2,O,的物质的量。,2.,实验装置。,3.,注意事项。,(1),碎泡沫塑料,(,或纸条,),及泡沫塑料板的作用是保温,、隔热，,减少实验过程中热量的损失。,(2),为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量。,(3),实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，,不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒，理由是铜传热快，热,量损失大。,【,考点集训,】,例,4,下列有关中和热的说法正确的是,(,),。,A.,中和热的热化学方程式：,H,(l),OH,(l)=H,2,O(l),H,57.3 kJmol,1,B.,准确测量中和热的实验过程中，至少需测定温度,4,次,C.,环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热数,值偏小,D.,若稀酸溶液中,H,与稀碱溶液中,OH,的物质的量相等，则,所测中和热数值更准确,答案：,C,解析：,中和热的热化学方程式为,H,(aq),OH,(aq)=,H,2,O(l),H,57.3 kJmol,1,，,A,错误；中和热测定实验过程中至少需测定温度,3,次取平均值，,B,错误；铜容易导热，会有热量损失，因此中和热测定数值偏小，,C,正确；实验过程中,NaOH,一般略微过量，确保反应完全，,D,错误。,例,5,下列依据热化学方程式得出的结论正确的是,(,),。,A.,已知,2H,2,(g),O,2,(g)=2H,2,O(g),H,483.6 kJ mol,1,，则氢气的燃烧热为,241.8 kJ mol,1,B.,已知,NaOH(aq),HCl(aq)=NaCl(aq),H,2,O(l),H,57.3 kJ mol,1,，则含,40.0 g NaOH,的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于,57.3 kJ,的热量,C.,已知,2C(s),2O,2,(g)=2CO,2,(g),H,a,；,2C(s),O,2,(g)=2CO(g),H,b,；则,a,b,D.,已知,C(,石墨，,s)=C(,金刚石，,s),H,0,，则金刚石比石墨稳定,思路指导：,(1),注意中和热,和燃烧热两个概念中都对反应物,或生成物的物质的量有特别要求。,(2),温度、压强对反应热有一定影响，物质的聚集状态不同，,反应热也不同。,解析：,燃烧热概念要求,H,2,为,1 mol,，,H,2,O,为液态，,A,项错,误；醋酸中和时需要电离吸收能量，放出热量小于,57.3 kJ,，,B,项正确；,C,不完全燃烧，放热偏小，因为,H,0,，即,a,b,，,C,项,错误；石墨转化为金刚石，吸收热量，石墨具有的能量更低更,稳,定，,D,项错误。,答案：,B,易错警示,1.,燃烧热是指,25,时，每,1 mol,纯物质完全燃烧生成稳定,氧化,物时放出的热量，注意理解两个关键词,“,每,1 mol,”“,稳定,氧化物,”,。,2.,常温时，中和热,H,57.3 kJ mo,l,1,；浓酸浓碱稀释会,放热，所以有它们参加的中和热会大于,57.3 kJ mol,1,；弱酸或,弱碱电离要吸热，所以有它们参加的中和热小于,57.3 kJ mo,l,1,。,例,6,(2016,年海南卷,),油酸甘油酯,(,相对分子质量,884),在体,内代谢时可发生如下反应：,C,57,H,104,O,6,(s),80O,2,(g)=57CO,2,(g),52H,2,O(l),已知燃烧,1 kg,该化合物释放出热量,3.810,4,kJ,，油酸甘油,酯的燃烧热,H,为,(,),。,A.3.8,10,4,kJmol,1,B.,3.8,10,4,kJmol,1,C.3.4,10,4,kJmol,1,D.,3.4,10,4,kJmol,1,答案：,D,考点三,热化学方程式,【,知识梳理,】,1.,热化学方程式。,量,反应热,(1),定义：表示参加反应的物质的,_,和,_,的,关系的化学方程式。,物质变化,能量变化,(2),意义：表明了变化过程中的,_,和,_,。例,如，,2H,2,(g),O,2,(g)=2H,2,O(l),H,571.6 kJmol,1,，表示在,25,、,101 kPa,条件下，,_,_,。,2 mol H,2,(g),和,1 mol O,2,(g),完全反应生成,2 mol H,2,O(l),时释放,571.6 kJ,的能量,2.,热化学方程式的书写。,(1),书写步骤。,(2),有关热化学方程式书写的注意事项。,注意标明物质的聚集状态。,反应物和产物的聚集状态不同，反应热数值以及符号都可,能不同。因此，必须注明物质的聚集状态,(s,、,l,、,g),才能完整地,体现热化学方程式的意义。热化学方程式中不用标,“”,“”和反应条件。,注意,H,的符号与,单位。,若为放热反应，,H,0,。,(,H,的单,位一般为,kJ mol,1,),当反应逆向进行时，其反应热与正反应的,反应热数值相等，符号相反。,注意,H,的数值与,化学计量数是否对应。,注意热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数必须,与,H,相对应，如果化学计量数加倍，则,H,也要加倍。,注意燃烧热、中和热等条件的限制。,用中文表示焓变时数值没有正负号，而用符号表示焓变时,数值必须注明正负号。如,H,2,的燃烧热为,285.8 kJ mol,1,，,H,285.8 kJ mol,1,。,(3),判断热化学方程式书写正误的方法。,检查是否标明物质的聚集状态。,检查,H,的“”“,”,是否与吸热、放热一致。,检查,H,的数值是,否与反应物或生成物的物质的量相对,应,(,成比例,),。,【,考点集训,】,例,7,已知充分燃烧,a,g,乙炔气体时生成,1 mol,二氧化碳气,体和液态水，并放出热量,b,kJ,，则乙炔燃烧的热化学方程式正,确的是,(,),。,解析：,由物质的物质的量与反应放出的热量成正比可知，,生成,4 mol,二氧化碳气体和液态水，放出热量,4,b,kJ,，则乙炔燃,烧的热化学方程式为,2C,2,H,2,(g),5O,2,(g),4CO,2,(g),2H,2,O(l),H,4,b,kJmol,1,。,答案：,A,C.2C,2,H,2,(g),5O,2,(g),4CO,2,(g),2H,2,O(l),H,2,b,kJmol,1,D.2C,2,H,2,(g),5O,2,(g),4CO,2,(g),2H,2,O(l),H,b,kJmol,1,易错警示,热化学方程式中的反应热是指反应按所给形式完全进行时,的反应热。由于可逆反应是不能进行到底的，所以其实际,H,的,绝对值,(,即不含正负号的数值,),小于理论值，如,N,2,(g),3H,2,(g),2NH,3,(g),H,92.4 kJmol,1,，是指反应生成,2 mol NH,3,时放出热量为,92.4 kJ,，若按化学计量数,1 mol N,2,和,3 mol H,2,反,应生成的,NH,3,少于,2 mol,，则放出热量必然小于,92.4 kJ,。,例,8,(2016,年佛山模拟,),已知：,101 kPa,时,1 mol,辛烷燃烧生,成液态水时放出热量为,5518 kJ,；强酸和强碱在稀溶液中发生反,应生成,1 mol H,2,O,时放出的热量为,57.3 kJ,，则下列热化学方程,式的书写正确的是,(,),。,2C,8,H,18,(l),25O,2,(g)=16CO,2,(g),18H,2,O(g),H,11 036 kJmol,1,2C,8,H,18,(l),25O,2,(g)=16CO,2,(g),18H,2,O(l),H,11 036 kJmol,1,H,OH,=H,2,O,H,57.3 kJmol,1,2NaOH(aq),H,2,SO,4,(aq)=Na,2,SO,4,(aq),2H,2,O(l),H,114.6 kJmol,1,A.,B.,C.,D.,只有,解析：,表示辛烷燃烧热时，生成的水应是液态而不是气态，,故,错误、,正确；,中未标明反应物、生成物的聚集状态，,错误。,答案：,C,方法技巧,“,五审,”判断热,化学方程式的正误,例,9,(2016,年东北师大附中二模,),下列依据热化学方程式得,出的结论正确的是,(,),。,A,.,已知,NaOH(aq),HCl(aq)=NaCl(aq),H,2,O(l),H,57.3 kJmol,1,，则含,40.0 g NaOH,的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出小于,57.3 kJ,的热量,B.,已知,2H,2,(g),O,2,(g)=2H,2,O(g),H,483.6 kJmol,1,，则氢气的燃烧热为,241.8 kJmol,1,C.,已知,2C(s),2O,2,(g)=2CO,2,(g),H,a,2C(s),O,2,(g)=2CO(g),H,b,，则,ab,D.,已知,P(,白磷，,s)=P(,红磷，,s),H,0,，则白磷比红磷稳定,燃烧热大于,241.8 kJmol,1,，故,B,错误；焦炭完全燃烧放出的热,解析：,中和热是指稀的强酸和强碱溶液发生中和反应生成,1 mol,液态水时所放出的热量，醋酸是弱酸，其电离过程是吸,热,过程，,40.0 g,即,1 mol NaOH,的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出,小于,57.3 k,J,的热量，故,A,正确；氢气的燃烧热必须是生成液态,水的过程所放出的热量，液态水变为,气态水是吸热的，氢气的,量高于不完全燃烧放出的热量，因焓变是负值，即,a,b,，故,C,错误；,P(,白磷，,s)=P(,红磷，,s),H,0,，所以红磷的能量低于,白磷的能量，红磷比白磷稳定，故,D,错误。,答案：,A,考点四,盖斯定律及反应热计算,【,知识梳理,】,1.,定义。,不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是,_,的。反应热只和,_,有关，而与,_,无关。,相同,反应体系的始态和终态,反应途径,2.,举例。,H,1,H,2,如下图，始态为,S,，终态为,L,，中间过程为,R,，,则有,H,_,。,3.,反应热大小的比较。,(1),同一反应，生成物状态不同,时。,A(g),B(g)=C(g),H,1,0,A(g),B(g)=C(l),H,2,0,因为,C(g)=C(l),H,3,H,2,。,(2),同一反应，反应物状态不同时。,S(g),O,2,(g)=SO,2,(g),H,1,a,kJmol,1,S(s),O,2,(g)=SO,2,(g),H,2,b,kJmol,1,(3),晶体类型不同，产物相同时。,C(s,，石墨,),O,2,(g)=CO,2,(g),H,1,a,kJmol,1,C(s,，金刚石,),O,2,(g)=CO,2,(g),H,2,b,kJmol,1,(4),两个有联系的不同反应相比较时。,C(s),O,2,(g)=CO,2,(g),H,1,0,因为,H,2,H,3,H,1,，,H,1,0,，,H,2,0,，,H,3,0,所以,H,1,H,2,。,【,考点集训,】,例,10(2015,年重庆卷,),黑火药是中国古代的四大发明之一，,其爆炸的热化学方程式为,A.3,a,b,c,B.,c,3,a,b,C.,a,b,c,D.,c,a,b,S(s),2KNO,3,(s),3C(s)=K,2,S(s),N,2,(g),3CO,2,(g),H,x,kJ mol,1,已知碳的燃烧热,H,1,a,kJ mol,1,；,S(s),2K(s)=K,2,S(s),H,2,b,kJ mol,1,；,2K(s),N,2,(g),3O,2,(g)=2KNO,3,(s),H,3,c,kJ mol,1,，则,x,为,(,),。,答案：,A,解析：,碳的燃烧热,H,1,a,kJmol,1,，其热化学方程式为,C(s),O,2,(g)=CO,2,(g),H,1,a,kJmol,1,；,S(s),2K(s)=K,2,S(s),H,2,b,kJmol,1,；,2K(s),N,2,(g),3O,2,(g)=2KNO,3,(s),H,3,c,kJmol,1,，将方程式,3,得：,S(s),2KNO,3,(s),3C(s)=K,2,S(s),N,2,(g),3CO,2,(g),，则,H,x,kJmol,1,(3,a,b,c,)kJmol,1,，所以,x,3,a,b,c,。,归纳总结,应用盖斯定律进行简单计算的注意事项,(1),当热化学方程式乘以或除以某一个数时，,H,也应乘,以或除以同一个数；方程式进行加减运,算时，,H,也同样要进行,加减运算，且要带,“,”“,”,符号，即把,H,看作一个整体进,行运算。,(2),将一个热化学方程式改写成逆反应时，,H,的符号也随,之改变，但数值不变。,(3),在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态,(,固、液、气,),的相互转化，状态由固液气变化时，吸热,；反之放热。,例,11,(1),(2016,年四川卷,),工业上常用磷精矿,Ca,5,(PO,4,),3,F,和,硫酸反应制备磷酸。已知,25,，,101 kPa,时：,CaO(s),3H,2,SO,4,(l)=CaSO,4,(s),H,2,O(l),H,271 kJmol,1,5CaO(s),3H,3,PO,4,(l),HF(g)=Ca,5,(PO,4,),3,F(s),5H,2,O(l),H,937 kJmol,1,则,Ca,5,(PO,4,),3,F,和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是,_,_,。,(2)(2016,年新课标卷,),已知下列反应：,则反应,SO,2,(g),Ca,2,(aq),ClO,(aq),2OH,(aq)=,CaSO,4,(s),H,2,O(l),Cl,(aq),的,H,_,。,(3),(2016,年新课标卷,),2O,2,(g),N,2,(g)=N,2,O,4,(l),H,1,N,2,(g),2H,2,(g)=N,2,H,4,(l),H,2,O,2,(g),2H,2,(g)=2H,2,O(g),H,3,2N,2,H,4,(l),N,2,O,4,(l)=3N,2,(g),4H,2,O(g),H,4,1048.9,kJmol,1,上述反应热效应之间的关系式为,H,4,_,，联,氨和,N,2,O,4,可作为火箭推进剂的主要原因为,_,。,解析：,(1),已知,25,，,101 kPa,时：,CaO(s),H,2,SO,4,(l)=CaSO,4,(s),H,2,O(l),H,271,kJmol,1,5CaO(s),3H,3,PO,4,(l),HF(g)=Ca,5,(PO,4,),3,F(s),5H,2,O(l),H,937 kJmol,1,根据盖斯定律：,5,得,Ca,5,(PO,4,),3,F,和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是,Ca,5,(PO,4,),3,F(s),5H,2,SO,4,(l)=5CaSO,4,(s),3H,3,PO,4,(l),HF(g),H,418 kJmol,1,。,则根据盖斯定律可知,即得到反应,SO,2,(g),Ca,2,(aq),ClO,(aq),2OH,(aq)=CaSO,4,(s),H,2,O(l),Cl,(aq),的,H,H,1,H,2,H,3,。,(3),根据盖斯定律，反应热效应之间的关系式为,H,4,2,H,3,2,H,2,H,1,。联胺有强还原性，,N,2,O,4,有强氧化性，两者在一起易发生自发的氧化还原反应，反应放热量大、产生大量气体，所以联氨和,N,2,O,4,可作为火箭推进剂。,答案：,(1)Ca,5,(PO,4,),3,F(s),5H,2,SO,4,(l)=5CaSO,4,(s),3H,3,PO,4,(l),HF(g),H,418 kJmol,1,(2),H,1,H,2,H,3,(3)2,H,3,2,H,2,H,1,反应放热量大、产生大量气体,方法技巧,例,1,2(2016,年江苏卷,),通过以下反应均可获取,H,2,。下列有,关说法正确的是,(,),。,太阳光催化分解水制氢：,2H,2,O(l)=2H,2,(g),O,2,(g),H,1,571.6 kJmol,1,焦炭与水反应制氢：,C(s),H,2,O(g)=CO(g),H,2,(g),H,2,131.3 kJmol,1,甲烷与水反应制氢：,CH,4,(g),H,2,O(g)=CO(g),3H,2,(g),H,3,206.1 kJmol,1,A.,反应中电能转化为化学能,B.,反应为放热反应,C.,反应使用催化剂，,H,3,减小,D.,反应,CH,4,(g)=C(s),2H,2,(g),的,H,74.8 kJmol,1,答案：,D,解析：,中太阳能转化为化学能，,A,错误；,中,H,2,131.3 kJmol,1,，反应为吸热反应，,B,错误；使用催化剂不能改变反应的始终态，不能改变化学反应的焓变，,C,错误；根据盖斯定律：,得反应,CH,4,(g)=C(s),2H,2,(g),的,H,74.8 kJmol,1,，,D,正确。,