高考化学基础知识复习课件18《化学反应中的热量》

欢迎进入化学课堂 1 放热反应与吸热反应 1 化学反应中的能量变化 通常主要表现为 的变化 或 在放热反应中 反应物的总能量 生成物的总能量 在吸热反应中 反应物的总能量 生成物的总能量 2 化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因 断开化学键要 能量 而形成化学键则要 能量 3 当反应物的总能量 于生成物的总能量时 反应的最后结果就为吸收能量 反之 当反应物的总能量 于生成物的总能量时 反应的最后结果就为放出能量 高 低 放出 吸收 小于 大于 放热反应 吸热反应 热量 2 反应热 焓变 1 定义 化学反应过程中所释放或吸收的能量 都可以用热量 或转换成相应的热量 来表示 称为 H 单位 或 在化学反应中 旧键的断裂需要吸收能量 而新键的形成则放出能量 总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小 任何一个化学反应中 反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量不会相等的 在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化 焓变 kJ mol kJ mol 1 2 反应热和键能的关系 例如 1molH2和1molCl2反应生成2molHCl的反应热的计算 1molH2分子断裂开H H键需要吸收436kJ的能量 1molCl2分子断裂开Cl Cl键需要吸收243kJ的能量 而2molHCl分子形成2molH Cl键放出431kJ mol 1 2mol 862kJ的能量 所以 该反应H2 g Cl2 g 2HCl g 放出的热量 生成物分子形成时 的总能量 反应物分子断裂时所需要 的总能量 862kJ mol 1 436kJ mol 1 243kJ mol 1 183kJ mol 1 由于反应后放出的能量使反应本身的能量 故规定 H 反应物的键能总和 生成物的键能总和 吸收 释放 降低 3 反应焓变与反应条件的关系焓是科学家们为了便于计算反应热而定义的一个物理量 它的数值与物质具有的能量有关 对于一定量的纯净物质 在一定的状态 如 下 焓有确定的数值 在同样的条件下 不同的物质具有的能量也不同 焓的数值也就不同 同一物质所处的环境条件 温度 压强 不同 以及物质的聚集状态不同 焓的数值也不同 焓的数值的大小与物质的量有关 在相同的条件下 当物质的物质的量增加一倍时 焓的数值也增加一倍 因此 当一个化学反应在不同的条件下进行 尤其是物质的聚集状态不同时 反应焓变是不同的 温度 压强 3 热化学方程式 1 热化学方程式必须标有 变化 2 热化学方程式中必须标明反应物和生成物的 因为反应热除跟物质的量有关外 还与反应物和生成物的 有关 3 热化学方程式中各物质的化学计量数只表示各物质对应的 因此 有时可用 表示 但要注意反应热也发生相应变化 4 无论热化学方程式中化学计量数为多少 H的单位总是 但 H的数值与反应式中的 有关 热量 状态 聚集状态 物质质量 分数 化学计量数 4 盖斯定律 1 盖斯定律 对于一个化学反应 无论是 完成还是分 完成 其反应 变是一样的 2 据盖斯定律计算化学反应的焓变 进行反应的焓变计算应注意的问题 由于 H与反应物的物质的量有关 因此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 如化学计量数成倍减少或增加 则 H也要成倍减少或增加 当反应逆向进行时 其反应热与正反应的反应热数值 正负号 在使用盖斯定律时 伴随着两个或多个方程式的加减处理时 H的计算一定要带上正负号 相反 相反 焓 热量 几步 一步 吸热反应和放热反应 例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反应C 反应物和生成物所具有的总能量决定了放热还是吸热D 吸热反应在一定条件下 如常温 加热等 也能发生反应 解释 化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热 反应是放热还是吸热主要取决于反应物和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的条件下都能发生 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 迁移训练1 2009 上海 已知氯气 溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下 Q1 Q2均为正值 H2 g Cl2 g 2HCl g H1 Q1H2 g Br2 g 2HBr g H2 Q2有关上述反应的叙述正确的是 A Q1 Q2B 生成物总能量均高于反应物总能量C 生成1molHCl气体时放出Q1热量D 1molHBr g 具有的能量大于1molHBr l 具有的能量 解释 非金属越活泼 与氢气化合越容易 放出热量越多 A项正确 两个反应都是放热反应 生成物的总能量低于反应物的总能量 B项错 由热化学方程式可知 生成2mol氯化氢放出的热量才是Q1 C项错 物质在气态时具有的能量一般高于液态和固态时 故D项正确 热化学方程式书写 例 2009 四川 25 101kPa时 强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57 3kJ mol 辛烷的燃烧热为5518kJ mol 下列热化学方程式书写正确的是 A 2H aq SO aq Ba2 aq 2OH aq BaSO4 s 2H2O l H 57 3kJ molB KOH aq H2SO4 aq K2SO4 aq H2O l H 57 3kJ molC C8H18 l O2 g 8CO2 g 9H2O g H 5518kJ molD 2C8H18 g 25O2 g 16CO2 g 18H2O l H 5518kJ mol 解释 考点是要求搞清燃烧热 中和热概念和正确表达热化学方程式 A项不符合中和热的定义 C项中生成物水为气态 D项中辛烷的物质的量不是1mol 所以A C D错误 迁移训练2 2009 重庆 下列热化学方程式书写正确的是 H的绝对值均正确 A C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O g H 1367 0kJ mol 燃烧热 B NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 中和热 C S s O2 g SO2 g H 296 8kJ mol 反应热 D 2NO2O2 2NO H 116 2kJ mol 反应热 解释 本题考查热化学方程式的书写与判断 A中生成的水不是液态水 故A中 H不能表示燃烧热 中和反应为放热反应 故B中 H应为负值 D中热化学方程式没有标明各物质的聚集状态 盖斯定律的应用 例 已知H2 g C2H4 g 和C2H5OH l 的燃烧热分别是 285 8kJ mol 1 1411 0kJ mol 1和 1366 8kJ mol 1 则由C2H4 g 和H2O l 反应生成C2H5OH l 的 H为 A 44 2kJ mol 1B 44 2kJ mol 1C 330kJ mol 1D 330kJ mol 1 B 解释 由题意可知 C2H4 g 3O2 g 2CO2 g 2H2O l H 1411 0kJ mol 1 C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H 1366 8kJ mol 1 将上述两个方程式相减得 C2H4 g H2O l C2H5OH l H 44 2kJ mol 1 迁移训练 2010 广东 在298K 100kPa时 已知 2H2O g O2 g 2H2 g H1Cl2 g H2 g 2HCl g H22Cl2 g 2H2O g 4HCl g O2 g H3则 H3与 H1和 H2间的关系正确的是 A H3 H1 2 H2B H3 H1 H2C H3 H1 2 H2D H3 H1 H2 解释 由盖斯定律可知 第三个方程式可由第二个方程式乘以2与第一个方程式相加而得 有关反应热的计算 例 湖北黄石二中 1 肼 N2H4 和NO2是一种双组分火箭推进剂 两种物质混合发生反应生成N2和H2O g 已知8g气体肼在上述反应中放出142kJ热量 其热化学方程式为 2 0 3mol的气态高能燃料乙硼烷 B2H6 在氧气中燃烧 生成固态三氧化二硼和液态水 放出649 5kJ热量 其热化学反应方程式为 又知H2O l H2O g H 44kJ mol 则11 2L 标准状况 乙硼烷完全燃烧生成气态水时 放出的热量是 kJ 解释 1 热化学方程式的书写要注意 指明各物质的状态 判断 H是大于0还是小于0 根据方程式中的化学计量数计算 H的值 据2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O g 2 32g H8g142kJ所以 H 1136kJ 热化学方程式为2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O g H 1136kJ mol 2 解法同 1 可得热化学方程式为B2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O l H 2165kJ molB2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O l H 2165kJ mol 3H2O l 3H2O g H 3 44kJ mol 将 与 相加得 B2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O g H 2033kJ mol则11 2L 标准状况 乙硼烷完全燃烧生成气态水时 放出的热量是0 5mol 2033kJ mol 1016 5kJ 迁移训练 2009 全国 已知 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 1现有H2与CH4的混合气体112L 标准状况 使其完全燃烧生成CO2和H2O l 若实验测得反应放热3695kJ 则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是 A 1 1B 1 3C 1 4D 2 3 解释 设H2 CH4的物质的量分别为x ymol 则x y 5 571 6x 2 890y 3695 解得x 1 25mol y 3 75mol 两者之比为1 3 故选B项 1 2010 山东 下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是 A 生成物总能量一定低于反应物总能量B 放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C 应用盖斯定律 可计算某些难以直接测量的反应焓变D 同温同压下 H2 g Cl2 g 2HCl g 在光照和点燃条件下的 H不同 解释 生成物的总能量低于反应物总能量的反应 是放热反应 若是吸热反应则相反 故A错 反应速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系 故B错 C是盖斯定律的重要应用 正确 只要反应物和生成物不变 则 H就不变 故D错 2 2009 天津 已知 2CO g O2 g 2CO2 g H 566kJ mol Na2O2 s CO2 g Na2CO3 s O2 g H 226kJ mol 根据以上热化学方程式判断 下列说法正确的是 A CO的燃烧热为283kJB 下图可表示由CO生成CO2的反应过程和能量关系C 2Na2O2 s 2CO2 s 2Na2CO3 s O2 g H 452kJ molD CO g 与Na2O2 s 反应放出509kJ热量时 电子转移数为6 02 1023 C 解释 A项 燃烧热的单位出错 应为kJ mol 错 B图中的量标明错误 应标为2molCO和2molCO2 故错 CO2气体的能量大于固体的能量 故C项中放出的能量应小于452kJ 而 H用负值表示时 则大于 452kJ mol 正确 将下式乘以2 然后与上式相加 再除以2 即得CO与Na2O2的反应热 所得反应热为509kJ 转移2mol电子 D错 3 红磷P s 和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5 反应过程和能量关系如图所示 图中的 H表示生成1mol产物的数据 根据下图回答下列问题 1 P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式 2 PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式 上述分解反应是一个可逆反应 温度T1时 在密闭容器中加入0 8molPCl5 反应达到平衡时还剩余0 6molPCl5 其分解率 1等于 若反应温度由T1升高到T2 平衡时PCl5分解率 2 2 1 填 大于 小于 或 等于 2P s 3Cl2 g 2PCl3 g H 612kJ mol PCl5 g PCl3 g Cl2 g H 93kJ mol 25 大于 3 工业上制备PCl5通常分两步进行 先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3 然后降温 再和Cl2反应生成PCl5 原因是 4 P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的 H3 P和Cl2一步反应生成1molPCl5的 H4 H3 填 大于 小于 或 等于 5 PCl5与足量水反应 最终生成两种酸 其化学方程式是 PCl5分解反应是吸热反应 温度太高 不利于PCl5的生成 399kJ mol 等于 PCl5 4H2OH3PO4 5HCl 解释 1 由图可以看出 1molP在Cl2中完全燃烧放出的热量为306kJ mol 1 所以P与Cl2反应生成PCl3的热化学反应方程式为P s Cl2 g PCl3 g H 306kJ mol 1 2 中间产物PCl3和未完全反应的Cl2的总能量高于最终产物PCl5的能量 其 H 93kJ mol 1 所以PCl5 g PCl3 g Cl2 g H 93kJ mol 1 分解率 1 100 25 由热化学反应方程式可知 此反应的正反应为吸热反应 所以升高温度 平衡向正反应方向移动 PCl5的分解率增大 即 2 1 3 由图可知 P与Cl2反应生成PCl3 PCl3和Cl2进一步反应生成PCl5 都是放热反应 分两步进行且第二步降低温度 有利于PCl5的生成 防止PCl5的分解 4 由盖斯定律可知 一步生成PCl5和两步生成PCl5的总热效应相等 即 H4 399kJ mol 1 5 PCl5与水反应生成H3PO4和HCl 化学方程式为PCl5 4H2OH3PO4 5HCl 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全