高考化学一轮复习 第6章 化学反应与能量 第1讲 化学能与热能课件 新人教版.ppt

第六章化学反应与能量 第一讲化学能与热能 考纲要求 1 了解化学反应中能量转化的原因 能说出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 能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算 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 1 化学反应中的能量变化 1 化学反应中的两大变化 变化和 变化 2 化学反应中的两大守恒 守恒和 守恒 3 化学反应中的能量转化形式 光能 电能等 通常主要表现为 的变化 考点一焓变和反应热 知识梳理 物质 能量 质量 能量 热能 热量 2 焓变 反应热 1 定义 在 条件下进行的反应的 2 符号 H 3 单位 或 3 吸热反应和放热反应 1 从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析 如图所示 恒压 热效应 kJ mol kJ mol 1 3 反应热 H的基本计算公式 H 生成物的总能量 反应物的总能量 H 反应物的总键能之和 生成物的总键能之和 4 常见放热反应 可燃物的燃烧 酸碱中和反应 大多数化合反应 金属跟酸的置换反应 物质的缓慢氧化 5 常见吸热反应 大多数分解反应 盐的水解和弱电解质的电离 Ba OH 2 8H2O与NH4Cl反应 碳和水蒸气 C和CO2的反应 判断正误 正确的划 错误的划 1 放热反应不需要加热就能反应 吸热反应不加热就不能反应 2 物质发生化学变化都伴有能量的变化 3 伴有能量变化的物质变化都是化学变化 4 吸热反应在任何条件都不能发生 5 Na转化为Na 时 吸收的能量就是该过程的反应热 6 水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热 7 同温同压下 反应H2 g Cl2 g 2HCl g 在光照和点燃条件下的 H不同 8 可逆反应的 H表示完全反应时的热量变化 与反应是否可逆无关 思考辨析 1 下列反应既属于氧化还原反应 又是吸热反应的是 A 锌粒与稀硫酸的反应B 灼热的木炭与CO2的反应C 甲烷在空气中燃烧的反应D Ba OH 2 8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应 解析凡是有化合价升降的反应均是氧化还原反应 A项锌粒与稀硫酸的反应是放热反应 也是氧化还原反应 B项灼热的木炭与CO2的反应是吸热反应 也是氧化还原反应 C项甲烷在空气中燃烧的反应是放热反应 也是氧化还原反应 D项Ba OH 2 8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应 但不是氧化还原反应 答案B 题组训练 2 2015 合肥模拟 化学反应A2 B2 2AB的能量变化如下图所示 则下列说法中正确的是 A 该反应是吸热反应 解析由图示可知 1molA2和1molB2的总能量高于2molAB的总能量 故该反应为放热反应 A D项错 断裂化学键时需要吸收能量 B项错 C项正确 答案C B 断裂1molA A键和1molB B键时能放出xkJ的能量C 断裂2molA B键时需要吸收ykJ的能量D 2molAB的总能量高于1molA2和1molB2的总能量 3 已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143kJ 18g水蒸气变成液态水放出44kJ的热量 其他相关数据如下表 则表中x为 A 920B 557C 436D 188 解析根据题意 可得热化学方程式为2H2 g O2 g 2H2O l H 572kJ mol 1 而18g水蒸气变成液态水时放出44kJ热量 则2H2 g O2 g 2H2O g H 484kJ mol 1 即 484kJ 2x 496kJ 4 463kJ 解得x 436kJ 答案C 4 通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能 键能的大小可以衡量化学键的强弱 也可用于估算化学反应的反应热 H 化学反应的 H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差 下面列举了一些化学键的键能数据 供计算使用 工业上的高纯硅可通过下列反应制取 SiCl4 g 2H2 g Si s 4HCl g 该反应的反应热 H为 236kJ mol 1 解析SiCl4 H2和HCl分子中共价键的数目容易计算 而产物硅属于原子晶体 可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目 1mol晶体硅中所含的Si Si键为2mol 即制取高纯硅反应的反应热 H 4 360kJ mol 1 2 436kJ mol 1 2 176kJ mol 1 4 431kJ mol 1 236kJ mol 1 1 熟记反应热 H的基本计算公式 H 生成物的总能量 反应物的总能量 H 反应物的总键能之和 生成物的总键能之和2 规避两个易失分点 1 旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的 缺少任何一个过程都不是化学变化 2 计算物质中键的个数时 不能忽略物质的结构 如1mol晶体硅中含2molSi Si键 1molSiO2中含4molSi O键 1 概念表示参加反应 和 的关系的化学方程式 2 意义表明了化学反应中的 变化和 变化 如 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1表示 2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571 6kJ的热量 考点二热化学方程式 知识梳理 物质的量 反应热 物质 能量 3 书写 1 注明反应条件 反应热与测定条件 温度 压强等 有关 绝大多数反应是在25 101kPa下进行的 可不注明 2 注明物质状态 常用 分别表示固体 液体 气体 溶液 3 注意符号单位 H应包括 或 数字和单位 kJ mol 1 4 注意守恒关系 原子守恒和得失电子守恒 能量守恒 H与化学计量数相对应 s l g aq 5 区别于普通方程式 一般不注 以及 点燃 加热 等 6 注意热化学方程式的化学计量数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 可以是整数 也可以是分数 且化学计量数必须与 H相对应 如果化学计量数加倍 则 H也要加倍 1 沼气是一种清洁能源 它的主要成分是CH4 已知0 5molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时 放出445kJ热量 则下列热化学方程式中正确的是 A 2CH4 g 4O2 g 2CO2 g 4H2O l H 890kJ mol 1B CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 1C CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 1D CH4 g O2 g CO2 g H2O l H 890kJ mol 1 题组训练 解析0 5molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时 放出445kJ热量 即1molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时 放出890kJ热量 根据书写热化学方程式的规定 要注明物质的聚集状态 标出反应的热效应 只有C项正确 答案C 2 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 2NO2 O2 2NO H 116 2kJ mol 反应热 解析此题考查热化学方程式的书写 A项 考查燃烧热 生成物水的状态不是稳定状态 B项 因中和反应为放热反应 故 H 0 D项 未注明各物质的聚集状态 答案C 解析在101kPa时 1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量叫做该物质的燃烧热 A项中C的稳定氧化物为CO2 C项和D项中H2O应为液态 答案B A 2N2O4 O2 2H2O 4HNO3 解析 1 物质由气态转变液态时 应放出热量 所以N2O4 g 的能量高于N2O4 l 的能量 只有A项正确 2 N2O4与氧气 水反应 由化合价守恒可知N2O4中N的化合价升高 只能变为 5 生成硝酸 反应热的计算 1 依据反应物与生成物的能量计算 H E生成物 E反应物 2 依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算 H 反应物的化学键断裂吸收的能量 生成物的化学键形成释放的能量 3 利用热化学方程式进行计算 先写出热化学方程式 再根据热化学方程式所体现的物质之间 物质与反应热之间的关系直接计算反应热 4 依据标准燃烧热数据 利用公式直接计算反应热 H 标准燃烧热 n 可燃物的物质的量 5 利用盖斯定律计算反应热 设计合理的反应途径 对已知的热化学方程式进行简单运算 得出待求的热化学方程式 反应热也要进行相应的运算 从而得出待求热化学方程式的反应热 在进行反应热的计算时 要注意反应热的符号以及反应热与热化学方程式中化学计量数间的比例关系 1 燃烧热 1 概念 在101kPa时 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 叫做该物质的燃烧热 燃烧热的单位一般用kJ mol 1表示 燃烧热的限定词有恒压 101kPa时 可燃物的物质的量 1mol 完全燃烧 的氧化物等 其中的 完全燃烧 是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物 C H S 等 考点三燃烧热中和热 知识梳理 1mol 稳定 CO2 g H2O l SO2 g 1mol液态H2O 装置如图 在横线上填出仪器的名称 思考辨析 1 2015 乌鲁木齐一诊 已知 常温下 0 01mol L 1MOH溶液的pH为10 MOH aq 与H2SO4 aq 反应生成1mol正盐的 H 24 2kJ mol 1 强酸与强碱稀溶液反应的中和热为 H 57 3kJ mol 1 则MOH在水溶液中电离的 H为 A 69 4kJ mol 1B 45 2kJ mol 1C 69 4kJ mol 1D 45 2kJ mol 1 题组训练 3 利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下 用量筒量取50mL0 50mol L 1盐酸倒入小烧杯中 测出盐酸温度 用另一量筒量取50mL0 55mol L 1NaOH溶液 并用同一温度计测出其温度 将NaOH溶液倒入小烧杯中 设法使之混合均匀 测得混合液最高温度 回答下列问题 1 为什么所用NaOH溶液要稍过量 2 倒入NaOH溶液的正确操作是 填序号 A 沿玻璃棒缓慢倒入B 分三次少量倒入C 一次迅速倒入 确保盐酸被完全中和 C 3 使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是 填序号 A 用温度计小心搅拌B 揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C 轻轻地振荡烧杯D 用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 4 现将一定量的稀氢氧化钠溶液 稀氢氧化钙溶液 稀氨水分别和1L1mol L 1的稀盐酸恰好完全反应 其反应热分别为 H1 H2 H3 则 H1 H2 H3的大小关系为 5 假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g cm 3 又知中和反应后生成溶液的比热容c 4 18J g 1 1 为了计算中和热 某学生实验记录数据如下 D H1 H2 H3 依据该学生的实验数据计算 该实验测得的中和热 H 结果保留一位小数 6 填 能 或 不能 用Ba OH 2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸 理由是 51 8kJ mol 1 不能 H2SO4与Ba OH 2反应生成BaSO4沉淀 沉淀的生成热 会影响反应的反应热 解析 1 在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和 常常使加入的一种反应物稍微过量一些 2 为了减小热量损失 倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入 3 使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作 用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动 4 稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离 它们的中和热相同 稀氨水中的溶质是弱电解质 它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量 故反应热的数值要小一些 注意中和热与 H的关系 5 取三次实验的平均值代入公式计算即可 6 硫酸与Ba OH 2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热 故不能用Ba OH 2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸 1 H的比较比较 H的大小时需考虑正负号 对放热反应 放热越多 H 对吸热反应 吸热越多 H 2 反应热的有关计算 1 根据热化学方程式计算 反应热与反应物的物质的量成正比 考点四反应热的比较和计算 知识梳理 越小 越大 2 根据盖斯定律求算 应用盖斯定律进行简单计算时 关键在于设计反应过程 同时注意 参照新的热化学方程式 目标热化学方程式 结合原热化学方程式 一般2 3个 进行合理 变形 如热化学方程式颠倒 乘除以某一个数 然后将它们相加 减 得到目标热化学方程式 求出目标热化学方程式的 H与原热化学方程式之间 H的换算关系 当热化学方程式乘 除以某一个数时 H也应相应地乘 除以某一个数 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 将一个热化学方程式颠倒书写时 H的符号也随之改变 但数值不变 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 会吸热 反之会放热 3 根据物质燃烧放热的数值计算 Q 放 n 可燃物 H 说明方法 2 常用于判断物质能量的大小关系及稳定性 1 2015 海南化学 已知丙烷的燃烧热 H 2215kJ mol 1 若一定量的丙烷完全燃烧后生成1 8g水 则放出的热量约为 A 55kJB 220kJC 550kJD 1108kJ 题组训练 2 2015 重庆理综 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 S s 2KNO3 s 3C s K2S s N2 g 3CO2 g H xkJ mol 1已知 碳的燃烧热 H1 akJ mol 1S s 2K s K2S s H2 bkJ mol 12K s N2 g 3O2 g 2KNO3 s H3 ckJ mol 1则x为 A 3a b cB c 3a bC a b cD c a b 解析由碳的燃烧热 可得热化学方程式 C s O2 g CO2 g H1 akJ mol 1 对题目中的热化学方程式依次编号 根据盖斯定律 3 则 H H1 3 H3 H4 即x 3a b c 故A项正确 答案A 4 已知 C s O2 g CO2 g H1CO2 g C s 2CO g H22CO g O2 g 2CO2 g H34Fe s 3O2 g 2Fe2O3 s H43CO g Fe2O3 s 3CO2 g 2Fe s H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是 A H1 0 H30 H4 0C H1 H2 H3D H3 H4 H5 5 已知 C s H2O g CO g H2 g H akJ mol 12C s O2 g 2CO g H 220kJ mol 1H H O O和O H键的键能分别为436 496和462kJ mol 1 则a为 A 332B 118C 350D 130 解析C s H2O g CO g H2 g H akJ mol 1 1 2C s O2 g 2CO g H 220kJ mol 1 2 1 2 2 得2H2O g O2 g 2H2 g H 2a 220 kJ mol 1由键能数值计算得2H2O g O2 g 2H2 g 中 H 4 462kJ mol 1 496kJ mol 1 2 436kJ mol 1 480kJ mol 1 即2a 220 480 解得a 130 答案D 6 已知 甲醇脱水反应2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g H1 23 9kJ mol 1甲醇制烯烃反应2CH3OH g C2H4 g 2H2O g H2 29 1kJ mol 1乙醇异构化反应C2H5OH g CH3OCH3 g H3 50 7kJ mol 1则乙烯气相直接水合反应C2H4 g H2O g C2H5OH g 的 H kJ mol 1 解析由目标方程式中C2H4 g C2H5OH g 位置可知 式得C2H4 g H2O g C2H5OH g 所以 H H1 H2 H3 45 5 1 概念能提供 的自然资源 2 发展阶段 时期 时期 时期 3 分类 1 化石燃料 种类 特点 蕴藏量有限 且 再生 考点五能源 知识梳理 能量 柴草 化石能源 多能源结构 煤 石油 天然气 不能 2 新能源 种类 和 等 特点 资源丰富 再生 没有污染或污染很小 4 能源问题 1 我国目前使用的主要能源是 它们的蕴藏量有限 而且不能再生 最终将会枯竭 2 化石燃料的大量使用带来严重的 问题 太阳能 氢能 风能 地热能 海洋能 生物质能 可以 化石燃料 环境污染 5 解决能源问题的措施 1 提高能源的使用效率 改善开采 运输 加工等各个环节 科学控制燃烧反应 使燃料充分燃烧 一是保证燃烧时有 如鼓入空气 增大O2浓度等 二是保证燃料与空气有 如将固体 使液体 等 2 开发新的能源 开发资源丰富 可以再生 没有污染或污染很小的新能源 适当过量的空气 足够大的接触面积 粉碎成粉末 喷成雾状 判断正误 正确的划 错误的划 1 太阳能是清洁能源 2 化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能 3 农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用 4 人类利用的能源都是通过化学反应获得的 5 随着科技的发展 氢气将成为主要能源之一 6 食用植物体内的淀粉 蛋白质等属于直接利用能源 7 粮食作物是制乙醇燃料的重要原料 思考辨析 8 化石燃料属于可再生能源 不影响可持续发展 9 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PM2 5的含量 10 开发太阳能 水能 风能 可燃冰等新能源 减少使用煤 石油等化石燃料 11 低碳生活注重节能减排 尽量使用太阳能等代替化石燃料 减少温室气体的排放 1 能源分类相关图如下图所示 下列四组选项中 全部符合图中阴影部分的能源的是 A 煤炭 石油 沼气B 水能 生物能 天然气C 太阳能 风能 潮汐能D 地热能 海洋能 核能 答案C 题组训练 2 为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染 同时缓解能源危机 有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想 下列说法正确的是 A H2O的分解反应是放热反应B 氢能源已被普遍使用C 2mol液态H2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量D 氢气不易贮存和运输 无开发利用价值 解析2H2O l 2H2 g O2 g 是吸热反应 说明2mol液态H2O的能量低于2molH2和1molO2的能量 因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输 所以氢能源利用并未普及 但发展前景广阔 答案C 3 为缓解能源紧张 越来越多的国家开始重视生物质能源 利用能源作物和有机废料 经过加工转变为生物燃料的一种能源 的开发利用 1 如图是某国能源结构比例图 其中生物质能源所占的比例是 2 生物柴油是由动植物油脂转化而来 其主要成分为脂肪酸酯 几乎不含硫 生物降解性好 一些国家已将其添加在普通柴油中使用 关于生物柴油及其使用 下列说法正确的是 生物柴油是可再生资源 可减少二氧化硫的排放 与普通柴油相比易分解 与普通柴油制取方法相同A B C D 27 A 解析 1 油料作物和甘蔗是能源作物 属生物质能源 化石燃料不是生物质能源 2 生物柴油的原料是动植物油脂 可再生 对 几乎不含硫 对 生物降解性好 对 主要成分为酯类 而普通柴油源于烃类 石油 所以 错