资源描述
第一单元化学反应中的热效应,一 燃料的充分燃烧和反应热,二 盖斯定律、热化学方程式,教材研读,三 太阳能、生物质能和氢能的利用,突破一 热化学方程式的书写及正误判断,突破二 反应热大小的比较与计算,重难突破,突破三 反应热的预测,一、燃料的充分燃烧和反应热 1.燃料的充分燃烧 (1)化石燃料主要包括煤、石油、天然气。 (2)可燃物燃烧的条件是与O2接触、温度达到着火点。 (3)充分燃烧的必要条件是O2要充足,与O2的接触面积要大。,教材研读,(4)不充分燃烧则产热少,浪费资源,污染环境。,2.反应热(焓变) (1)定义:在恒温、恒压的条件下,反应过程中吸收或释放的热量。 (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。,3.放热反应和吸热反应的比较,4.标准燃烧热和热值 (1)标准燃烧热:在101 kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。 标准燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写热化学方程式时,一般以燃烧1 mol物质为标准来配其余物质的化学计量数。 (2)热值:1 g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。,二、盖斯定律、热化学方程式 1.盖斯定律 (1)俄国化学家盖斯从实验中总结得出盖斯定律。 (2)内容:一个化学反应,不论是一步完成,还是分几步完成,其总的热效应是完全相同的。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态 有关。 (3)应用:很多反应很难直接测其反应热,可用盖斯定律计算。,2.热化学方程式 (1)定义:能够表示反应热的化学方程式。 (2)书写要求 a.注明反应的温度和压强(25 、101 kPa下进行的反应可不注明)。 b.注明反应物和生成物的状态:固态(s)、液态(l)、气态(g)或溶液(aq)。 c.热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,可以用整数或简单分数表示。,三、太阳能、生物质能和氢能的利用 1.太阳能的利用 绿色植物的光合作用是太阳能的主要利用形式,地球上每年通过光合作用储存的太阳能,相当于全球能耗的10倍左右。主要是通过 (1)光能化学能 6CO2+6H2OC6H12O6+6O2 (2)化学能热能 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,2.生物质能的利用 农业废弃物(如植物的秸秆、枝叶)、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等这些物质中蕴藏着丰富的能量,我们把这些来自于植物及其加工产品所贮存的能量叫做生物质能。 生物质能利用的主要方式: (1)直接燃烧 (C6H10O5)n+6nO2 6nCO2+5nH2O (2)生物化学转换,(C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 (3)热化学转换 C6H12O6 3CH4+3CO2 (C6H10O5)n+nH2O 3nCH4+3nCO2,3.氢能的开发和利用 制氢气的原料是水,氢气燃烧的产物只有水,因此氢气是一种理想的清洁燃料。,1.下列不属于洁净、高效的新能源的是(B) A.氢能B.天然气 C.核能D.太阳能,2.已知下列热化学方程式: Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)H=-24.8 kJmol-1 3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)H=-47.2 kJmol-1 Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g)H=+640.5 kJmol-1 则14 g CO气体与足量FeO充分反应得到Fe单质和CO2气体时的反应热为(A) A.-109 kJmol-1B.-218 kJmol-1 C.+109 kJmol-1D.+218 kJmol-1,3.下列反应属于吸热反应的是(A) A.高锰酸钾受热分解 B.盐酸和氢氧化钠溶液反应 C.锌与稀硫酸反应 D.碳不完全燃烧生成一氧化碳,4.下列热化学方程式书写正确的是(C) A.2SO2+O22SO3H=-196.6 kJ/mol B.2H2O(g)2H2(g)+O2(g)H=-483.6 kJ/mol C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJ/mol D.C(s)+O2(g)CO2(g)H=+393.5 kJ/mol,5.分析下图的能量变化示意图,下列选项正确的是(D),A.2C2A+BH0 B.2A+B2CH0 C.2C(g)2A(g)+B(g)H0 D.2A(g)+B(g)2C(g)H0,突破一热化学方程式的书写及正误判断,重难突破,1.先写出正确的化学方程式,并标明物质的聚集状态。,2.H与测定条件有关,因此在书写时应注明H的测定条件,若是在 25 、1.01105 Pa下,可不必注明温度、压强。,3.热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数,也可以是分数。,4.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、aq)才能完整地体现出热化学方程式的意义。热化学方程式中不用标明“”和“”。,5.热化学方程式中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。当反应逆向书写时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。,典例1已知1 g物质完全燃烧时所放出的热量叫做该物质的热值。有以下能量转化图,下列说法不正确的是(C),A.转化的热化学方程式为:C(s)+O2(g) CO2(g)H=-393.5 kJmol-1 B.转化的热化学方程式为: 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) H=-565.8 kJmol-1 C.由CCO的热化学方程式为:2C(s)+O2(g) 2CO(g)H=-110.6 kJmol-1 D.CO的热值为10.1 kJg-1,解析由题给物质能量转化图可得:转化是CCO2,热化学方程式为C(s)+O2(g) CO2(g)H=-393.5 kJmol-1,A正确;转化是COCO2, 热化学方程式为CO(g)+O2(g) CO2(g)H=-282.9 kJmol-1,B正确; CCO的热化学方程式为C(s)+O2(g) CO(g)H=-(393.5 kJmol-1 -282.9 kJmol-1)=-110.6 kJmol-1,即2C(s)+O2(g) 2CO(g)H=-221.2 kJmol-1,C错误;由热值的定义结合能量转化图可知CO的热值为, 即10.1 kJg-1,D正确。,1-1现有如下三个热化学方程式: H2(g)+O2(g)H2O(g)H=a kJmol-1 H2(g)+O2(g)H2O(l)H=b kJmol-1 2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=c kJmol-1 下列相关表述正确的是(D) A.三个反应都是吸热反应 B.a、b和c均为正值,C.a=b D.2b=c,解析根据热化学方程式中H为“-”表示放热,H为“+”表示吸热,H2燃烧时放出热量,可知三个热化学方程式中H均小于0,即a、b、c均小于0,故A、B项不正确;因为H2O的状态不同,ab,C不正确;根据焓的性质,若化学方程式中各物质的化学计量数加倍,则H的数值也加倍,故2b=c,D项正确。,1-2下列热化学方程式书写正确的是(C) A.C2H5OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+3H2O(g)H=-1 367.0 kJmol-1(燃烧热) B.NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l)H=+57.3 kJmol-1(中和热) C.S(s)+O2(g) SO2(g)H=-296.8 kJmol-1(反应热) D.2NO2 O2+2NOH=+116.2 kJmol-1(反应热),解析燃烧热要求可燃物的物质的量必须为1 mol,得到的氧化物必须是稳定的氧化物,即H2O的状态必须为液态,A项错误;中和反应是放热反应,H应小于0,B项错误;热化学方程式要注明物质的状态,D项错误。,1.比较 (1)同一反应中,生成物状态不同 如A(g)+B(g) C(g)H1H2。(注意:放热越多,H越小),突破二反应热大小的比较与计算,(2)同一反应中,反应物状态不同 如S(g)+O2(g) SO2(g)H10 S(s)+O2(g) SO2(g)H20 因为反应物S(g)比S(s)所含能量多,故反应放出的热量多,H1H2。,2.计算 (1)根据键能数据(E)计算 H=E(反应物)-E(生成物) (2)根据热化学方程式计算 反应热与反应物或生成物的物质的量成正比 (3)根据实验数据计算 H=-Q=-(Ct)(C代表溶液及量热计的总热容,单位为J/)或H=-Q=-(cmt)c代表反应物的比热容,单位为J/(g),(4)利用盖斯定律书写热化学方程式的思维模型,典例2(2017浙江11月选考,19,2分)根据Ca(OH)2/CaO体系的能量循环图:,下列说法正确的是(D) A.H50 B.H1+H2=0 C.H3=H4+H5 D.H1+H2+H3+H4+H5=0,解析H2O(g)转化为H2O(l)时放热,H50,A错误;由图知,510 时,Ca(OH)2(s) CaO(s)+H2O(g)H1,25 时,Ca(OH)2(s) CaO(s)+H2O (l)-H2,因反应温度不同且H2O(g)转化为H2O(l)时放热,故H1-H2,H1+H20,B错误;由盖斯定律知:-H3=H1+H4+H5+H2,即H1+H2+ H3+H4+H5=0,故C错误,D正确。,2-1下列反应过程中的能量变化如下所示: H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)H 下列说法错误的是(B) A.HH键比ClCl键稳定 B.正反应的活化能比逆反应的活化能高,C.H=-184.5 kJmol-1 D.在相同条件下,1 mol H2(g)和1 mol Cl2(g)在点燃和光照条件下反应生成2 mol HCl(g),重新恢复到原来的状态时H相同,解析共价键的键能越大,共价键越稳定,键能HH键ClCl键,故HH键比ClCl键稳定,A正确;H=436.4 kJmol-1+242.7 kJmol-1-431.8 kJmol-12=-184.5 kJmol-1,C正确;H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)H0,说明正 反应的活化能比逆反应的活化能低,B错误;H与始态和终态有关,与反应条件无关,D正确。,2-2断裂1 mol化学键所需能量称为键能。已知:C(s)+H2O(g)CO (g)+H2(g)H=a kJmol-12C(s)+O2(g)2CO(g)H=-220 kJmol-1, 已知HH、OO和OH键的键能分别为436 kJmol-1、496 kJmol-1和 462 kJmol-1,则a为(D) A.-332B.-118 C.+350D.+130,解析根据盖斯定律由题给的两个热化学方程式可得:2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)H=(2a+220) kJmol-1,则有:4462 kJmol-1-2436 kJmol-1- 496 kJmol-1=(2a+220) kJmol-1,解得a=+130,故选项D正确。,突破三反应热的测定 中和热的测定注意点,1.酸碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液(0.1 molL-10.5 molL-1) (1)测定反应热尽可能不用浓酸或浓碱,因浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。 (2)测定反应热时尽可能不用弱酸或弱碱,因弱酸或弱碱在水溶液中不能完全电离,若改用弱酸或弱碱,它们电离时要吸收一部分热量。,2.要使用同一温度计 分别先后测量酸、碱及混合液的温度时,测定一种溶液后必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。温度计的水银球部分要完全浸入溶液中,且要稳定一段时间再记下读数。,3.实验中所用的盐酸和氢氧化钠溶液配好后要充分冷却至室温,才能使用。,4.操作时动作要快,尽量减少热量的散失。,5.实验时要使一种反应物稍过量,以保证另一种反应物完全反应,但在计算时,应取二者中量少的一种,因为过量的酸或碱并不参与中和反应。,6.重复实验23次,取其平均值,以减小误差。,典例3通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法的是(C) C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H1=a kJmol-1 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)H2=b kJmol-1 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H3=c kJmol-1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)H4=d kJmol-1,A.反应为反应提供原料气 B.反应也是CO2资源化利用的方法之一 C.反应CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(l)的H= kJmol-1 D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=(2b+2c+d) kJmol-1,解析结合题给信息,反应产生的H2和CO2可以作为反应的原料,故A正确;反应产生了甲醇,是CO2资源化利用的一种方法,故B正确;根据反应知,CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=kJmol-1,但 选项反应中水为液态,故H不等于 kJmol-1,故C错误;根据盖斯定律, 2+2+可得2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=(2b+2c +d)kJmol-1,故D正确。,3-1下列热化学方程式的书写正确的是(A) A.密闭容器中,9.6 g硫粉与11.2 g铁粉混合加热生成17.6 g硫化亚铁时,放出19.12 kJ热量。该反应的热化学方程式可表示为Fe(s)+S(s) FeS(s)H=-95.6 kJmol-1 B.已知中和热为57.3 kJmol-1,则稀醋酸与0.1 molL-1NaOH溶液反应的热化学方程式为H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3 kJmol-1 C.已知1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为285.8 kJ,则水分解的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g)H=-571.6 kJmol-1,D.在101 kPa时,2 g氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6 kJmol-1,解析9.6 g硫粉的物质的量为=0.3 mol,11.2 g铁粉的物质的 量为=0.2 mol,17.6 g硫化亚铁的物质的量为=0.2 mol,故硫粉过量,1 mol铁粉参加反应放出的热量为19.12 kJ=95. 6 kJ,A正确;醋酸为弱酸,醋酸与NaOH发生中和反应时,醋酸继续电离需要吸收热量,其H大于-57.3 kJmol-1,B错误;氢气燃烧放出热量,则水分解需要吸收热量,水分解的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)+O2(g) H=+571.6 kJmol-1,C错误;2 g氢气完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热,量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+O2(g)H2O(l)H= -285.8 kJmol-1,D错误。,3-2已知反应:101 kPa时,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221 kJmol-1 稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3 kJmol-1,下列结论正确的是(C) A.碳的燃烧热的数值小于110.5 kJmol-1 B.的反应热为221 kJmol-1 C.1 mol H+(aq)与1 mol OH-(aq)的总能量高于1 mol H2O(l)的能量 D.浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为-57.3 kJmol-1,解析结合知,1 mol C不完全燃烧即可放出110.5 kJ热量,故碳的燃烧热的数值大于110.5 kJmol-1,A项错误;的反应热为-221 kJmol-1,B项错误;中和反应为放热反应,C项正确;浓硫酸稀释时会放热,浓硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热小于-57.3 kJmol-1,D项错误。,
展开阅读全文