2019年高考化学总复习专题13化学能与热能课件.ppt

专题十三化学能与热能 专题十三化学能与热能 考情精解读 A 考点帮 知识全通关 目录CONTENTS 考点1化学反应中能量变化的有关概念考点2热化学方程式考点3盖斯定律及其应用考点4能源 考纲要求 命题规律 命题分析预测 知识体系构建 方法1化学反应中的能量变化方法2热化学方程式的 五步 书写与 五审 判断方法3反应热的计算方法4反应热的大小比较微课10中和热的实验测定 B 方法帮 素养大提升 C 考法帮 考向全扫描 考向1根据盖斯定律计算反应热考向2根据键能计算反应热 考情精解读 考纲要求命题规律命题分析预测知识体系构建 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 H 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 考纲要求 命题规律 考情分析 1 以化学反应与能量的基本概念立题 考查化学反应中能量转化的形式和反应热的有关计算 2 以盖斯定律的应用立题 以非选择题中某一问的形式考查热化学方程式的书写和反应热的计算 分值为3 6分 命题预测预测在2019年高考中 反应热的考查内容将不断拓宽 对热化学方程式的书写及盖斯定律的应用要求会有所提高 另外试题可能更加关注能源问题 以期引导考生形成与环境和谐共处 合理利用自然资源的观念 命题分析预测 知识体系构建 A 考点帮 知识全通关 考点1化学反应中能量变化的有关概念考点2热化学方程式考点3盖斯定律及其应用考点4能源 1 化学反应中的能量变化 1 化学反应中的两大变化 物质变化和能量变化 2 化学反应中的两大守恒 质量守恒和能量守恒 3 化学反应中的能量转化形式 热能 光能 电能等 通常主要表现为热量的变化 2 反应热 焓变 1 反应热 在化学反应过程中吸收或放出的热量称为反应热 2 焓变 在恒温恒压的条件下 化学反应过程中吸收或放出的热量称为反应的焓变 用 H表示 单位常用kJ mol 或kJ mol 1 考点1化学反应中能量变化的有关概念 3 规定 放热反应的 H为 吸热反应的 H为 注意反应热 焓变的单位是kJ mol 热量的单位是kJ 不能混淆 3 吸热反应和放热反应 1 概念化学反应过程中释放或吸收的能量 都可以用热量 或换算成热量 来表述 通常把释放热量的化学反应称为放热反应 把吸收热量的化学反应称为吸热反应 2 吸热反应和放热反应的比较 化学专题十三化学能与热能 化学专题十三化学能与热能 化学专题十三化学能与热能 续表 化学专题十三化学能与热能 续表 1 化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热 但这并不是唯一的表现形式 其他的还有发光 放电等 2 化学反应表现为吸热或放热 与反应的条件没有必然关系 而是取决于反应物和生成物具有的总能量 或焓 的相对大小 3 化学反应表现为吸热或放热 与反应开始时是否需要加热无关 需要加热的反应不一定是吸热反应 如C O2 CO2为放热反应 不需要加热的反应 也不一定是放热反应 如Ba OH 2 8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应 需持续加热的反应 属于吸热反应 不需加热或停止加热后仍能进行的反应 常是放热反应 化学专题十三化学能与热能 4 燃烧热和中和热 化学专题十三化学能与热能 续表 化学专题十三化学能与热能 拓展延伸 1 中和反应的实质是H 和OH 反应生成H2O 若反应过程中有其他物质生成 如生成不溶性物质 难电离物质等 这部分反应热不在中和热之内 2 中和反应的对象为稀溶液 稀的强酸溶液与稀的强碱溶液发生中和反应 生成易溶性盐和水时 H 57 3kJ mol 化学专题十三化学能与热能 考点2热化学方程式 H2O g H 241 8kJ mol 1表示的意义为在25 3 书写 1 注明反应条件 绝大多数反应是在25 101kPa下进行的 可不注明 2 注明物质的聚集状态 常用s l g aq分别表示固态 液态 气态 溶液 3 注意符号单位 H应包括 或 数值和单位 kJ mol 1 4 注意对应关系 H的数值大小与化学计量数相对应 5 区别于普通化学方程式 一般不注 不写 点燃 加热 等反应条件 化学专题十三化学能与热能 拓展延伸 1 热化学方程式中各物质化学式前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 若化学计量数加倍 则 H也要加倍 3 不管化学反应是可逆反应还是不可逆反应 热化学方程式中的热效应都是指物质按化学方程式完全反应时的热效应 如2SO2 g O2 g 2SO3 g H 197kJ mol 1表示的意义为2molSO2 g 和1molO2 g 完全转化成2molSO3 g 时放出197kJ的热量 化学专题十三化学能与热能 考点3盖斯定律及其应用 1 盖斯定律不管化学反应是一步完成还是分几步完成 其反应热是相同的 即反应热只与反应体系的始态和终态有关 而与反应途径无关 如 途径一 A B途径二 A C B则 H1 H2 H的关系为 H H1 H2 2 盖斯定律的应用 1 应用盖斯定律比较反应热的大小 2 应用盖斯定律间接计算某些反应的反应热 化学专题十三化学能与热能 考点4能源 1 能源分类 1 提高能源的利用效率 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 2 开发新能源 开发资源丰富 可以再生 没有污染或污染很小的新能源 B 方法帮 素养大提升 方法1化学反应中的能量变化方法2热化学方程式的 五步 书写与 五审 判断方法3反应热的计算方法4反应热的大小比较微课10中和热的实验测定 方法1化学反应中的能量变化 方法解读 1 化学反应中的能量变化图示 1 a表示断裂旧化学键吸收的能量 也可以表示正反应的活化能 2 b表示生成新化学键放出的能量 也可以表示逆反应的活化能 3 图中c表示反应的反应热 可通过焓变值求得 即 H H 生成物 H 反应物 2 活化能与焓变的关系 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 3 活化能与焓变的关系 H E1 E2 化学专题十三化学能与热能 示例1 2015北京理综 9 6分 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CO2是吸热反应B 在该过程中 CO断键形成C和OC CO和O生成了具有极性共价键的CO2D 状态 状态 表示CO与O2反应的过程 化学专题十三化学能与热能 解析本题主要考查化学反应与能量变化 意在考查考生灵活应用所学知识的能力 根据能量变化示意图可以判断该反应为放热反应 A项错误 根据反应过程示意图可以看出CO中的碳氧键没有断裂 B项错误 CO2中含有极性键 C项正确 状态 状态 表示CO和O形成CO2的过程 D项错误 答案C 化学专题十三化学能与热能 示例2某反应的反应过程中能量变化如图所示 图中E1表示正反应的活化能 E2表示逆反应的活化能 下列有关叙述正确的是 A 该反应为放热反应B 催化剂能改变该反应的焓变C 催化剂能降低该反应的活化能D 逆反应的活化能大于正反应的活化能 化学专题十三化学能与热能 解析由题图可以看出 反应物的总能量低于生成物的总能量 故该反应为吸热反应 A项错误 催化剂不能改变反应的焓变 B项错误 由题图可以看出 催化剂能降低该反应的活化能 C项正确 由题图可以看出E1 E2 即逆反应的活化能小于正反应的活化能 D项错误 答案C 化学专题十三化学能与热能 方法2热化学方程式的 五步 书写与 五审 判断 方法解读 1 五步 书写热化学方程式步骤1写方程 写出配平的化学方程式 步骤2标状态 用 s l g aq 标明物质的聚集状态 步骤3标条件 标明反应的温度和压强 101kPa 25 时可不标注 步骤4标 H 在方程式后写出 H 并根据信息注明 H的 或 步骤5标数值 根据化学计量数计算并写出 H的数值及单位 2 热化学方程式正误判断的 五审 化学专题十三化学能与热能 示例3 高考组合改编题 写出下列反应的热化学方程式 1 2016天津理综 7 4 改编 Si与Cl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 2015安徽理综 27 4 3分 NaBH4 s 与H2O l 反应生成NaBO2 s 和H2 g 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 3 2014大纲全国卷 28 1 2分 已知AX3的熔点和沸点分别为 93 6 和76 AX5的熔点为167 室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5 放出热量123 8kJ 该反应的热化学方程式为 化学专题十三化学能与热能 思维导引 解析 1 生成物是四氯化硅 书写热化学方程式的关键是判断常温下四氯化硅的状态 根据其熔点和沸点数据 可推断出四氯化硅在常温下呈液态 据此可写出该反应的热化学方程式 2 根据题中 每消耗3 8gNaBH4 s 放热21 6kJ 可得此反应的热化学方程式为NaBH4 s 2H2O l NaBO2 s 4H2 g H 216 0kJ mol 1 3 由题目信息可知 常温时AX3为液体 AX5为固体 从而可写出该反应的热化学方程式为AX3 l X2 g AX5 s H 123 8kJ mol 1 化学专题十三化学能与热能 答案 1 Si s 2Cl2 g SiCl4 l H 687kJ mol 1 2 NaBH4 s 2H2O l NaBO2 s 4H2 g H 216 0kJ mol 1 3 AX3 l X2 g AX5 s H 123 8kJ mol 1 化学专题十三化学能与热能 化学专题十三化学能与热能 解析所列热化学方程式中有两个错误 一是中和热指反应生成1molH2O l 时的反应热 二是当有沉淀生成时 反应放出的热量会增加 生成1molH2O l 时放出的热量大于57 3kJ A项错误 燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量 产物中的水应为液态水 C项错误 当2mol辛烷完全燃烧时 产生的热量为11036kJ 且辛烷在25 101kPa下为液态 D项错误 答案B 化学专题十三化学能与热能 突破攻略 化学专题十三化学能与热能 方法3反应热的计算 方法解读 1 反应热产生的本质原因 2 反应热计算的 六法 1 根据反应物和生成物的总能量计算 H E 生成物能量 E 反应物能量 2 根据键能计算 H E 反应物键能 E 生成物键能 3 根据燃烧热计算 H n 可燃物 H1 H1为该可燃物的燃烧热 4 根据中和热计算 H n H2O H2 H2为中和热 化学专题十三化学能与热能 5 根据热化学方程式计算 反应热与反应物和生成物各物质的物质的量成正比 6 根据盖斯定律计算 化学专题十三化学能与热能 示例5二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题 已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃 2CO2 g 6H2 g CH2CH2 g 4H2O g H 1 几种物质的能量 kJ mol 1 如表所示 在25 101kPa条件下 规定单质的能量为0 测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量 则该反应的 H kJ mol 1 化学专题十三化学能与热能 2 几种化学键的键能 kJ mol 1 如表所示 a 思维导引 理清分子中价键关系 得出 H 得出a 化学专题十三化学能与热能 解析 1 H E 生成物能量 E 反应物能量 52 242 4 0 394 2 kJ mol 1 128kJ mol 1 2 H E 反应物键能 E 生成物键能 803 4 436 6 615 4a 463 8 kJ mol 1 128kJ mol 1 解得a 409 25 答案 1 128 2 409 25 化学专题十三化学能与热能 突破攻略 利用键能计算反应热的关键 就是要算清物质中化学键的数目 清楚中学阶段常见单质 化合物中所含共价键的种类和数目 化学专题十三化学能与热能 拓展变式1SF6是一种优良的绝缘气体 分子结构中只存在S F键 已知 1molS s 转化为气态硫原子吸收能量280kJ 断裂1molF F S F键需吸收的能量分别为160kJ 330kJ 则S s 3F2 g SF6 g 的反应热 H为 A 1780kJ molB 1220kJ molC 450kJ molD 430kJ mol 化学专题十三化学能与热能 1 B化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成 旧化学键的断裂吸收能量 新化学键的形成放出能量 两个能量变化的总效应即为反应的热效应 S s 3F2 g SF6 g 的反应过程中 需要将1molS s 转化为气态硫原子 断裂3molF F键 则旧化学键断裂吸收的能量为280kJ 160kJ 3 760kJ 同时形成6molS F键 则新化学键生成放出的能量为330kJ 6 1980kJ 反应放出的能量为1980kJ 760kJ 1220kJ 所以 H 1220kJ mol 化学专题十三化学能与热能 方法4反应热的大小比较 方法解读 1 总体原则 1 比较 H的大小时 必须把反应热的 与反应热的数值看作一个整体进行比较 对放热反应 放热越多 H越小 对吸热反应 吸热越多 H越大 2 反应物的化学计量数不同 则 H不同 3 同一物质 状态不同 反应热也不同 如A g A l A s 2 比较类型 1 直接比较法 物质燃烧时 可燃物物质的量越大 燃烧放出的热量越多 等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多 生成等量的水时 强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多 对于可逆反应 因反应不能进行完全 实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值 例如 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 197kJ mol 1 表示2molSO2和1molO2完全反应生成2molSO3时 放出的热量为197kJ 实际上向密闭容器中通入 化学专题十三化学能与热能 2molSO2和1molO2 反应达到平衡后 放出的热量要小于197kJ 2 盖斯定律比较法 同一反应 生成物状态不同时如A g B g C g H1 0A g B g C l H2 0C g C l H3 0 C g C l C l H1 H3 H2 H1 0 H2 0 H3 0 所以 H2 H1 化学专题十三化学能与热能 同一反应 反应物状态不同时如S g O2 g SO2 g H1 0S s O2 g SO2 g H2 0S g S s H3 0 H2 H3 H1 H1 0 H2 0 H3 0 所以 H1 H2 化学专题十三化学能与热能 两个有联系的不同反应相比较时 C s O2 g CO2 g H1 0 CO g H2 0 C s CO2 g C s CO g CO2 g CO2 g H3 H1 H2 化学专题十三化学能与热能 示例6下列各组热化学方程式的 H前者大于后者的是 C s O2 g CO2 g H1 CO g H2 SO2 g H3 SO2 g H4 H2O l H5 2H2O l H6 S s O2 g 2H2 g O2 g S g O2 g 化学专题十三化学能与热能 CaO s H2O l Ca OH 2 aq H8 CaCO3 s CaO s CO2 g H7 A B C D 化学专题十三化学能与热能 答案C 化学专题十三化学能与热能 微课10中和热的实验测定 微点解读 1 实验原理在稀溶液中 强酸和强碱发生中和反应生成1molH2O l 和可溶性盐时的反应热叫中和热 H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 2 实验装置 化学专题十三化学能与热能 3 实验中若用弱酸 或弱碱 代替强酸 或强碱 因弱酸 或弱碱 电离出H 或OH 需要吸收热量 故生成1molH2O测定的反应热的数值小于57 3 若用浓硫酸与强碱反应 因浓硫酸稀释会放热 故生成1molH2O测定的反应热的数值大于57 3 4 误差分析 1 分析的依据看实验中有哪些因素能造成 t终 t始 出现误差 若 t终 t始 偏大 则 H 偏大 若 t终 t始 偏小 则 H 偏小 2 误差分析实例50mL0 50mol L盐酸与50mL0 55mol LNaOH溶液反应的误差分析 化学专题十三化学能与热能 化学专题十三化学能与热能 C 考法帮 考向全扫描 考向1根据盖斯定律计算反应热考向2根据键能计算反应热 反应热已成为近几年高考全国卷的必考内容 主要在全国卷非选择题部分某一问中结合化学反应速率 化学平衡及工艺流程进行考查 考查内容常与盖斯定律的应用和计算有关 随着能源问题的日益突出 与新能源相关的考点也应引起关注 化学专题十三化学能与热能 考情揭秘 考向1根据盖斯定律计算反应热 化学专题十三化学能与热能 思维导引 化学专题十三化学能与热能 解析 1 根据盖斯定律 可得 则 H1 H2 H3 119kJ mol 1 242kJ mol 1 123kJ mol 1 2 设三个反应依次是a b c 根据盖斯定律 由a b c得 SO2 g Ca2 aq ClO aq 2OH aq CaSO4 s H2O l Cl aq H H1 H2 H3 答案 1 123 2 H1 H2 H3 化学专题十三化学能与热能 示例8 高考组合题 请回答下列问题 1 2015新课标全国卷 28 3 2分 已知反应2HI g H2 g I2 g 的 H 11kJ mol 1 1molH2 g 1molI2 g 分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ 151kJ的能量 则1molHI g 分子中化学键断裂时需吸收的能量为kJ 2 2015新课标全国卷 27 1 4分 甲醇既是重要的化工原料 又可作为燃料 利用合成气 主要成分为CO CO2和H2 在催化剂作用下合成甲醇 发生的主要反应如下 考向2根据键能计算反应热 CO g 2H2 g CH3OH g H1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 CO2 g H2 g CO g H2O g H3 回答下列问题 已知反应 中相关的化学键键能数据如下 由此计算 H1 kJ mol 1 已知 H2 58kJ mol 1 则 H3 kJ mol 1 化学专题十三化学能与热能 思维导引 化学专题十三化学能与热能 解析 1 设1molHI g 分子中化学键断裂时需吸收的能量为akJ 则 H 2a 436 151 kJ mol 1 11kJ mol 1 解得a 299 2 反应 中 生成1molCH3OH g 时需要形成3molC H键 1molC O键和1molO H键 则放出的热量为 413 3 343 465 kJ 2047kJ 同时需要断裂1molC O键和2molH H键 吸收的热量为 1076 436 2 kJ 1948kJ 则该反应为放热反应 H1 1948 2047 kJ mol 1 99kJ mol 1 根据盖斯定律 H3 H2 H1 58 99 kJ mol 1 41kJ mol 1 答案 1 299 2 99 41 化学专题十三化学能与热能