高考化学总复习第6章化学反应与能量变化第1讲化学能与热能配套课件新人教版.ppt

第1讲化学能与热能 2019 备考 最新考纲 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 考点一焓变与反应热 频数 难度 H 生成物 H 反应物 kJ mol 1 kJ mol 1 H Qp 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 2 从反应热的量化参数 键能的角度分析 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 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 如吸热反应NH4Cl与Ba OH 2 8H2O在常温常压下即可进行 1 RJ必修2 P374改编 下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是 A 碳酸钙受热分解B 乙醇燃烧C 铝粉与氧化铁粉末反应D 氧化钙溶于水答案A 2 根据RJ选修4 P3图1 化学反应体系中反应物 产物的能量和活化能的关系改变 已知反应A B C H0 X C H 0 试在下列坐标图中画出总反应过程中能量变化示意图 基本 解析由A B X H 0可知 X的能量比A和B的能量和大 由X C H 0可知 C的能量比X的能量低 答案 3 溯源题 2015 北京理综 9 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 判断下列说法是否正确 1 CO和O生成CO2是吸热反应 2 在该过程中 CO断键形成C和O 3 CO和O生成了具有极性共价键的CO2 4 状态 状态 表示CO与O2反应的过程 答案 1 2 3 4 探源 本考题源于RJ选修4P3 化学反应过程中的能量变化图示 对反应过程中能量变化问题进行了多角度考查 题组一依据图像信息 理清活化能与焓变的关系1 某反应过程中体系的能量变化如图所示 下列说法错误的是 A 反应过程可表示为A BC A B C AB C 反应物 过渡态 生成物 B E1为反应物的总能量与过渡态的能量差 称为正反应的活化能C 正反应的热效应 H E1 E2 0 所以正反应为放热反应D 此图中逆反应的热效应 H E1 E2 0 所以逆反应为放热反应解析由图可知 正反应放热 H为负值 逆反应吸热 H为正值 D错误 答案D 2 H2与ICl的反应分 两步进行 其能量曲线如图所示 下列有关说法错误的是 A 反应 反应 均为放热反应B 反应 反应 均为氧化还原反应C 反应 比反应 的速率慢 与相应正反应的活化能无关D 反应 反应 的焓变之和为 H 218kJ mol 1 解析根据图像可知 反应 和反应 中反应物总能量都大于生成物 则反应 均为放热反应 A正确 反应 中都存在元素化合价变化 所以反应 都是氧化还原反应 B正确 反应 比反应 的速率慢 说明反应 中正反应的活化能较大 反应 中正反应的活化能较小 C错误 反应 反应 总的能量变化为218kJ 根据盖斯定律可知 反应 反应 的焓变之和为 H 218kJ mol 1 D正确 答案C 反思归纳 正确理解活化能与反应热的关系 1 催化剂能降低反应所需活化能 但不影响焓变的大小 2 在无催化剂的情况下 E1为正反应的活化能 E2为逆反应的活化能 即E1 E2 H 题组二依据键能数据 灵活求算反应热3 2018 邯郸期末 已知 CH4 g 4F2 g CF4 g 4HF g H akJ mol 1 则a等于 A 1928B 1928C 1838D 1838解析由表格数据及反应可知 H 414kJ mol 1 4 158kJ mol 1 4 489kJ mol 1 4 565kJ mol 1 4 akJ mol 1 解得a 1928 故选A 答案A 4 1 H2S是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体 反应原理为 表中x 解析 1 反应热 反应物总键能 生成物总键能 对于反应i H 1319 442 678 x kJ mol 1 7kJ mol 1 解得x 1076 或利用反应ii进行计算 H x 930 1606 442 kJ mol 1 42kJ mol 1 解得x 1076 2 由 2 可得 则 H3 2 H1 H2 3 根据 H 反应物总键能 生成物总键能 知 H 2 630kJ mol 1 243kJ mol 1 2 akJ mol 1 607kJ mol 1 289 2a kJ mol 1 答案 1 1076 2 2 H1 H2 3 289 2a 反思归纳 1 正确运用反应热 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 熟悉掌握常见物质中的化学键数目 考点二热化学方程式 频数 难度 25 101kPa条件下 2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放 出571 6kJ的热量 3 热化学方程式书写注意事项 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 数值和单位 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 5 区别于普通方程式 一般不注 以及 点燃 加热 等 s l g aq 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 RJ选修4 P64改编 关于下列图像的叙述不正确的是 A 图 1 表示的热化学方程式为CO g H2O g CO2 g H2 g H 41kJ mol 1B 图 2 表示的热化学方程式为CO g H2O g CO2 g H2 g H 41kJ mol 1C 由图可知正 逆反应的热效应的数值相同D 两个图像表示的含义不同答案B 2 溯源题 1 2016 天津理综 7 4 1 硅和氯两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物 恢复至室温 放热687kJ 已知该化合物的熔 沸点分别为 69 和58 写出该反应的热化学方程式 2 2017 课标全国卷 28 2 下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理 通过计算 可知系统 和系统 制氢的热化学方程式分别为 制得等量H2所需能量较少的是 探源 本高考题组源于教材RJ选修4P4 思考与交流 对信息型热化学方程式的书写进行考查 题组一热化学方程式的理解与判断1 正误判断 正确的打 错误的打 1 2H2O l 2H2 g O2 g H 0 2 S s O2 g SO2 g H akJ mol 1表示1molS和氧气完全反应生成1molSO2气体 放出热量为akJ 3 C 石墨 s C 金刚石 s H 0 说明石墨比金刚石稳定 答案 1 2 3 4 5 2 下列热化学方程式正确的是 解析选项A中符合已知条件的应是H2和O2反应 A错 H应为 196 6kJ mol 1 B错 选项C中由于生成BaSO4沉淀 放出的热量大于114 6kJ C错 答案D 方法规律 判断热化学方程式的 5审法 题组二热化学方程式的书写角度1依据反应事实书写热化学方程式3 依据事实 写出下列反应的热化学方程式 1 在一定条件下 将1molN2和3molH2充入一密闭容器中发生反应生成氨气 达到平衡时N2的转化率为25 放出QkJ的热量 写出N2与H2反应的热化学方程式 2 在25 101kPa下 一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ 其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀 则乙醇燃烧的热化学方程式为 3 已知1mol单质Na在足量O2中燃烧 恢复至室温 放出255 5kJ热量 写出该反应的热化学方程式 4 NaBH4 s 与H2O l 反应生成NaBO2 s 和氢气 在25 101kPa下 已知每消耗3 8gNaBH4 s 放热21 6kJ 该反应的热化学方程式是 方法规律 根据反应事实 书写热化学方程式的程序 角度2依据相关信息书写热化学方程式4 1 2018 吉林六校联考 一定条件下 化学反应2H2 O2 2H2O的能量变化如图所示 则反应生成液态水的热化学方程式可表示为 2 用O2将HCl转化为Cl2 可提高效益 减少污染 传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现 考点三燃烧热中和热能源 频数 难度 2 中和热 1 概念 在稀溶液中 强酸跟强碱发生中和反应生成 时的反应热叫中和热 2 注意几个限定词 稀溶液 产物是1mol液态H2O 用离子方程式可表示为OH aq H aq H2O l H 57 3kJ mol 1 4 燃烧热的计算 可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放 n 可燃物 H 式中 Q放为可燃物燃烧反应放出的热量 n为可燃物的物质的量 H为可燃物的燃烧热 1mol液态H2O 3 中和热的测定 装置 请在横线上填写仪器名称 环形玻璃搅拌棒 中和热是强酸强碱的稀溶液生成1molH2O放出的热量为57 3kJ 弱酸弱碱电离时吸热 生成1molH2O时放出的热量小于57 3kJ 浓硫酸稀释时放热 生成1molH2O时放出的热量大于57 3kJ 3 能源 煤 石油 天然气 不可 1 教材基础知识判断 1 化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能 2 农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用 3 随着科技的发展 氢气将成为主要能源之一 4 食用植物体内的淀粉 蛋白质等属于直接利用能源 5 粮食作物是制乙醇燃料的重要原料 6 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 7 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 2 RJ选修4 P7表1 1改编 氢气的燃烧热为285 5kJ mol 1 则电解水的热化学方程式为 答案2H2O l 2H2 g O2 g H 571 0kJ mol 3 溯源题 2016 海南化学 6 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 C57H104O6 s 80O2 g 57CO2 g 52H2O l 已知燃烧1kg该化合物释放出热量3 8 104kJ 油酸甘油酯的燃烧热为 答案3 4 104kJ mol 1探源 本考题源于RJ选修4P7 燃烧热 对有关燃烧热的概念和计算进行了考查 题组一能源的开发与利用1 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 解析A项 可燃冰 外观像冰 其化学组成是CH4 nH2O 水的化学式为H2O 根据元素守恒知 水不能变为油 A错误 B项 氧气助燃 所以通入足量的空气能使燃料充分燃烧 但通入大大过量的空气会使热量被空气带走 不利于热量的充分利用 B错误 C项 物质的化学能可以转化为热能 光能 电能等能量形式 C正确 D项 根据燃烧热的定义 硫转化成气态的二氧化硫 D错误 答案C 题组二燃烧热 中和热概念理解及计算3 正误判断 正确的打 错误的打 答案 1 2 3 4 5 6 4 一定条件下 充分燃烧一定量的丁烷 C4H10 生成二氧化碳气体和液态水 放出热量为QkJ Q 0 经测定完全吸收生成的二氧化碳需消耗5mol L的KOH溶液100mL 恰好生成正盐 则此条件下丁烷燃烧热的 H为 A 8QkJ molB 16QkJ molC 8QkJ molD 16QkJ mol解析5mol LKOH溶液100mL含有0 5mol的KOH 生成正盐K2CO3 吸收CO2为0 25mol 而1mol丁烷中有4mol碳原子 所以会生成4molCO2 现在生成0 25molCO2 可知燃烧了0 0625mol丁烷 那么完全燃烧1mol丁烷 会产生16QkJ热量 燃烧热的 H均小于零 故为 16QkJ mol 选D 答案D 易错警示 1 描述反应热时 无论是用 反应热 焓变 表示还是用 H表示 其后所跟数值都需要带 符号 如 某反应的反应热 或焓变 为 H QkJ mol 1或 H QkJ mol 1 2 由于中和反应和燃烧均是放热反应 表示中和热和燃烧热时可不带 号 如 某物质的燃烧热为QkJ mol 1也可表述为燃烧热 H QkJ mol 1 题组三中和热的测定误差分析及数据处理5 某实验小组用0 50mol L 1NaOH溶液和0 50mol L 1硫酸溶液进行反应热的测定 实验装置如图所示 1 写出该反应的热化学方程式 生成1molH2O l 时的反应热为 57 3kJ mol 1 2 取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验 实验数据如表所示 请填写表格中的空白 近似认为0 50mol L 1NaOH溶液和0 50mol L 1硫酸溶液的密度都是1 0g mL 1 中和后生成溶液的比热容c 4 18J g 1 则生成1molH2O l 时的反应热 H 取小数点后一位 上述实验数值结果与 57 3kJ mol 1有偏差 产生偏差的原因不可能是 填字母 a 实验装置保温 隔热效果差b 量取NaOH溶液的体积时仰视读数c 分多次把NaOH溶液倒入盛在硫酸的小烧杯中d 用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度 3 若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 解析 2 第2组数据偏差较大 应舍去 其他三组的平均值为4 0 H 50 30 mL 1 0g mL 1 4 0 4 18 10 3kJ g 1 1 0 025mol 53 5kJ mol 1 放出的热量小可能是散热 多次加入碱或起始温度读得较高等原因 3 稀NaOH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NH3 H2O的电离要吸收热量 故中和热要小一些 注意中和热与 H的关系 答案 1 H2SO4 aq 2NaOH aq Na2SO4 aq 2H2O l H 114 6kJ mol 1 2 4 0 53 5kJ mol 1 b 3 H1 H2 H3 热点说明 高考主要以生产 生活 科学技术和能源问题等社会热点为背景 将热化学方程式的书写和盖斯定律的计算融合在一起 较好地考查学生对知识的灵活应用和运算能力 正确做答的关键是理解盖斯定律的含义 把握利用盖斯定律计算反应热的关键是合理设计反应途径 正确加减热化学方程式 1 定义 化学反应不管是一步完成还是分几步完成 其反应热是相同的 即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关 而与反应的途径无关 2 图示 盖斯定律的理解 3 解题模型 利用盖斯定律确定反应热的关系 模型解题 1 已知 2CH3OH g 3O2 g 2CO2 g 4H2O l H1 2CO g O2 g 2CO2 g H2 2H2 g O2 g 2H2O l H3 2H2 g O2 g 2H2O g H4 CO g 2H2 g CH3OH g H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是 A H1 0 H2 H4C H1 H2 2 H3 H5D 2 H5 H1 0 解析A项 甲醇燃烧是放热反应 H1 0 错误 B项 H2O g H2O l 放出热量 反应 放出的热量多 H3小 错误 C项 根据盖斯定律 H1 H2 2 H3 2 H5 错误 D项 有2CO g 4H2 g 3O2 g 2CO2 g 4H2O l 2 H5 H1 相当于CO H2的燃烧 均为放热反应 正确 答案D 反思归纳 确定反应热关系的三大注意点 1 反应物和生成物的状态 物质的气 液 固三态的变化与反应热的关系 2 H的符号 比较反应热的大小时 不要只比较 H数值的大小 还要考虑其符号 3 参加反应物质的量 当反应物和生成物的状态相同时 参加反应物质的量越多 放热反应的 H越小 吸热反应的 H越大 利用盖斯定律书写热化学方程式 2 1 标准摩尔生成焓是指在25 和101kPa时 最稳定的单质生成1mol化合物的焓变 已知25 和101kPa时下列反应 2C2H6 g 7O2 g 4CO2 g 6H2O l H 3116kJ mol 1 C 石墨 s O2 g CO2 g H 393 5kJ mol 1 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1写出乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式 解析 1 根据标准摩尔生成焓的定义 乙烷的标准摩尔生成焓是指由单质C和单质H2生成1molC2H6的焓变 根据盖斯定律 4 3 2得 2C 石墨 s 3H2 g C2H6 g H 86 4kJ mol 1 2 甲烷还原N2O4生成的稳定的单质气体是N2 根据盖斯定律 得 CH4 g N2O4 g N2 g CO2 g 2H2O l H 899 9kJ mol 答案 1 2C 石墨 s 3H2 g C2H6 g H 86 4kJ mol 1 2 CH4 g N2O4 g N2 g CO2 g 2H2O l H 899 9kJ mol 利用盖斯定律计算反应热 3 已知稀氨水和稀硫酸反应生成1mol NH4 2SO4时 H 24 2kJ mol 1 强酸 强碱稀溶液反应的中和热 H 57 3kJ mol 1 则NH3 H2O的电离热 H等于 A 69 4kJ mol 1B 45 2kJ mol 1C 69 4kJ mol 1D 45 2kJ mol 1 答案D 4 在25 101kPa时 C s H2 g CH3COOH l 的燃烧热分别为393 5kJ mol 1 285 8kJ mol 1 870 3kJ mol 1 则2C s 2H2 g O2 g CH3COOH l 的反应热为 答案 488 3kJ mol 1 试题分析 解题思路 1molCuSO4 5H2O s 溶于水会使溶液温度降低 为吸热反应 故 H1 0 1molCuSO4 s 溶于水会使溶液温度升高 为放热过程 故 H20 根据盖斯定律得到关系式 H1 H2 H3 分析得到答案 H1 H3 正确答案 B 真题演练 1 1 2017 课标全国 27 丁烯是一种重要的化工原料 可由丁烷催化脱氢制备 回答下列问题 解析 1 根据盖斯定律 用 式 式可得 式 因此 H1 H2 H3 119kJ mol 242kJ mol 123kJ mol 2 由盖斯定律可知 2 3 可得所求反应 故 H 2 H1 3 H2 H3 答案 1 123 2 2 H1 3 H2 H3 2 1 2017 天津理综 7 3 0 1molCl2与焦炭 TiO2完全反应 生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2 xH2O的液态化合物 放热4 28kJ 该反应的热化学方程式为 2 2017 江苏化学 26 1 TiO2与Cl2难以直接反应 加碳生成CO和CO2可使反应得以进行 已知 TiO2 s 2Cl2 g TiCl4 g O2 g H1 175 4kJ mol 12C s O2 g 2CO g H2 220 9kJ mol 1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4 g 和CO g 的热化学方程式 解析 1 由所给数据不难计算 该反应的热化学方程式为2Cl2 g TiO2 s 2C s TiCl4 l 2CO g H 85 6kJ mol 1 2 利用盖斯定律 将已知两个热化学方程式相加即可得出答案 答案 1 2Cl2 g TiO2 s 2C s TiCl4 l 2CO g H 85 6kJ mol 1 2 TiO2 s 2Cl2 g 2C s TiCl4 g 2CO g H 45 5kJ mol 由此计算 H1 kJ mol 1 已知 H2 58kJ mol 1 则 H3 kJ mol 1 回答下列问题 已知反应 中相关的化学键键能数据如下 答案 99 41