2018届二轮复习化学反应中的能量变化课件（47张）（全国通用） 47页

化学反应中的能量变化 第二轮专题复习 1 ．根据反应物、生成物能量的变化判断放热反应和吸热反应。 2 ．正确书写热化学方程式并进行简单计算。 3 ．热化学方程式的正误判断及反应热的大小比较。 4 ．新能源的开发及综合利用。 高考考纲 · 展示 一、化学反应中的能量变化 1 ．放热反应与吸热反应 (1) 放热反应 ① 定义： 热量的化学反应。 ② 能量特点：反应物具有的总能量 生成物具有的总能量。 ③ 与化学键强弱的关系：生成物分子成键时释放出的总能量 反应物分子断键时吸收的总能量。 放出 大于 大于 (2) 吸热反应 ① 定义： 热量的化学反应。 ② 能量特点：反应物具有的总能量 生成物具有的总能量。 ③ 与化学键强弱的关系：生成物分子成键时释放出的总能量 反应物分子断键时吸收的总能量。 吸收 小于 小于 2 ．常见的放热反应和吸热反应 (1) 放热反应 、 、金属的氧化、铝热反应、较活泼金属与酸的反应、由不稳定物质转变为稳定物质的反应。 (2) 吸热反应 的水解、 C 与 CO 2 的反应、 CaCO 3 的分解、 Ba(OH) 2 · 8H 2 O 与 NH 4 Cl 的反应、由稳定物质转变成不稳定物质的反应。 中和反应 多数化合反应 盐类 二、反应热影响因素 ① 反应条件； ② ； ③ 。 物质的状态 物质的多少 三、热化学方程式 1 ．定义：表明反应所 的热量的化学方程式。 2 ．意义：除具有一般化学方程式的意义外，还有其具体含义。 (1) 方程式中各物质的化学计量数，代表 或 。 (2) 反应物或生成物在不同状态条件下，产生的 。 放出或吸收 反应物 生成物的物质的量 热量值不 相同 3 ．热化学方程式的书写步骤 (1) 写出配平的 ； (2) 注明各物质的 ； (3) 写出对应的 。 化学方程式 状态 反应热 四、燃料充分燃烧的条件及意义 1 ．化石燃料：包括 等，属非再生能源。 2 ．充分燃烧的必要条件： 一是 ； 二是 。 3 ．不充分燃烧的危害： 一是 ； 二是 。 煤、石油、天然气 要有适当过量的空气 燃料与空气要有足够大的接触面积 产热少 产生污染，危害健康 1. 放热反应不需要加热就可以发生，而吸热反应只有加热后才能发生。上述说法正确吗？原因是什么？ 不正确；化学反应中的能量变化主要表现为放热和吸热，反应是放热还是吸热主要取决于反应物、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。反应的热量变化与反应发生是否需要加热没有必然的联系。 2 ．化学反应中的能量变化只是以热量的形式表现的吗？ 化学反应中的能量变化，主要表现为热量变化，但并不完全是热量变化，还有光能、电能等释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量 ( 化学能 ) 被 “ 储存 ” 起来的过程。 关于反应热 1 ． 计算依据 (1) 根据热化学方程式计算 反应热与反应物各物质的物质的量成正比。 (2) 根据反应物和生成物的总能量计算 Δ H ＝ E 生成物 － E 反应物 。 (3) 根据键能计算 Δ H ＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 方法规律 · 归纳 (4) 根据盖斯定律计算 化学反应的反应热只与反应的始态 ( 各反应物 ) 和终态 ( 各生成物 ) 有关，而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。例如： 由图可得： Δ H ＝ Δ H 1 ＋ Δ H 2 。 (5) 根据物质燃烧放热数值计算： Q ( 放 ) ＝ n ( 可燃物 ) × |Δ H | 。 2 ．应用 (1) 某物质内部的能量越低 ( 该物质的键能越大 ) ，则该物质越稳定；反之，亦然，这是自然界的一条普遍规律。根据反应热的大小可比较物质内部能量的高低和物质的稳定性。 (2) 应用反应热大小可以判断金属、非金属的活泼性、状态及反应程度等。 金属原子失去电子时，会吸收能量，吸热越少，金属越活泼； 非金属原子得到电子时，会放出能量，放热越多，非金属越活泼。 3 ．对热化学方程式中 Δ H 的理解 (1) 对于相同物质的反应，化学计量数不同， Δ H 也不同；聚集状态不同， Δ H 也不同。因此在书写热化学方程式时，首先要注明聚集状态，然后再根据化学方程式中反应物化学计量数与反应热的正比关系确定出 Δ H 的值。 (2) 无论热化学方程式中化学计量数为多少， Δ H 的单位总是 kJ/mol ，即热化学方程式中的 “ kJ/mol ” ， “ 每摩 ” 是指反应对应的方程式的特定组合，如 H 2 (g) ＋ Cl 2 (g)===2HCl(g) ； Δ H ＝－ 184.6 kJ · mol － 1 中指每有 1 mol “ H 2 (g) ＋ Cl 2 (g) ” 完全反应生成 HCl 或由 H 2 和 Cl 2 反应每生成 1 mol “ 2HCl ” 时放出 184.6 kJ 热量。 (3) 对于可逆反应的热化学方程式中的 Δ H 的数值，表示反应已完成的量。根据可逆反应的特点，实际的热效应要小于 Δ H 的数值表示的反应热。如： N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) 2NH 3 (g) ； Δ H ＝－ 92.4 kJ/mol ，实际反应中放热小于 92.4 kJ 。 【 真题 1】 　下列热化学方程式书写正确的是 (Δ H 的绝对值均正确 ) ( 　　 ) A ． C 2 H 5 OH(l) ＋ 3O 2 (g)===2CO 2 (g) ＋ 3H 2 O(g) ； Δ H ＝－ 1367.0 kJ/mol( 燃烧热 ) B ． NaOH(aq) ＋ HCl(aq)===NaCl(aq) ＋ H 2 O(l) ； Δ H ＝＋ 57.3 kJ/mol( 中和热 ) C ． S(s) ＋ O 2 (g)===SO 2 (g) ； Δ H ＝－ 296.8 kJ/mol( 反应热 ) D ． 2NO 2 ===O 2 ＋ 2NO ； Δ H ＝＋ 116.2 kJ/mol( 反应热 ) [ 分析 ] 　 选项 A ， H 2 O 呈气态时不稳定，不是表示燃烧热的热化学方程式。选项 B ，中和反应为放热反应， Δ H <0 ， Δ H ＝－ 57.3 kJ/mol ， B 错误。选项 C ， S 燃烧生成 SO 2 的反应是放热反应， Δ H <0 ，同时表明了物质的聚集状态等， C 正确。选项 D ，未注明物质的聚集状态， D 错误。 [ 答案 ] 　 C 【 真题 2】 　 25 ℃ ， 101 kPa 时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为 57.3 kJ/mol ，辛烷的燃烧热为 5518 kJ/mol 。下列热化学方程式书写正确的是 ( 　　 ) [ 分析 ] 　 本题通过热化学方程式来考查中和热和燃烧热的概念，所以解答时要紧扣中和热和燃烧热的含义、表示方法。选项 A,2 mol H ＋ (aq) 和 2 mol OH － (aq) 反应应放出 57.3 kJ × 2 ＝ 114.6 kJ 热量， A 错误。选项 B ，符合中和热的定义， B 正确。选项 C ，生成的 H 2 O 不是稳定的液态， C 错误。选项 D ，不符合燃烧热的定义， D 错误。 [ 答案 ] 　 B 命题探究　 【 真题 1】 、 【 真题 2】 着重强化了对燃烧热、中和热、反应热概念的应用和热化学方程式的书写规则，这些重要命题点都是教材相关知识的应用，特别是对燃烧热、中和热概念中隐含的内容进行挖掘，突出了教材知识与高考命题的整合。 已知： 2CO(g) ＋ O 2 (g)===2CO 2 (g) ； Δ H ＝－ 566 kJ/mol Na 2 O 2 (s) ＋ CO 2 (g)===Na 2 CO 3 (s) ＋ O 2 (g) ； Δ H ＝－ 226 kJ/mol 根据以上热化学方程式判断，下列说法正确的是 ( 　　 ) 【 真题 3】 A ． CO 的燃烧热为 283 kJ B ．上图可表示由 CO 生成 CO 2 的反应过程和能量关系 C ． 2Na 2 O 2 (s) ＋ 2CO 2 (s)===2Na 2 CO 3 (s) ＋ O 2 (g) ； Δ H > － 452 kJ/mol D ． CO(g) 与 Na 2 O 2 (s) 反应放出 509 kJ 热量时，电子转移数为 6.02 × 10 23 [ 分析 ] 　 根据燃烧热的定义判断选项 A ，根据热化学方程式和能量变化的关系判断选项 B ，根据 Δ H 与化学计量数之间的关系判断选项 C ，根据盖斯定律和氧化还原反应判断选项 D 。选项 A ，根据题给热化学方程式可知， CO 的燃烧热为 283 kJ/mol 。选项 B ， CO 生成 CO 2 的反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，因此图像中 CO 和 CO 2 的物质的量都应是 2 mol 。 选项 C ，根据 Na 2 O 2 (s) ＋ CO 2 (g)===Na 2 CO 3 (s) ＋ O 2 (g) ， Δ H 的值与化学计量数成正比，扩大倍数后 C 项中 Δ H ＝－ 452 kJ/mol ，当 CO 2 为固体汽化为气体时，需要吸收热量，对应放出的热量减小，故有 Δ H > － 452 kJ/mol 。选项 D ，根据已知的热化学反应方程式可得： CO(g) ＋ Na 2 O 2 (s)===Na 2 CO 3 (s) ； Δ H ＝－ 509 kJ/mol ，分析元素价态变化， 1 mol CO 参加反应转移 2 mol 电子，即电子转移数为 2 × 6.02 × 10 23 。 [ 答案 ] 　 C 命题探究　 对反应热本质的考查可通过反应能量变化图、化学键与热量变化等知识为命题切入点，如 【 真题 3】 中选项 B 、 C 、 D 。通过热化学方程式中物质的聚集状态、化学计量数及 Δ H 的大小或通过不同的热化学方程式的书写与判断等形式灵活命题。 - 28 - 重点梳理 1. 热化学方程式书写的 “ 四步 ” - 29 - 重点梳理 2. 热化学方程式正误判断的 “ 五审 ” - 30 - 精选例题 跟踪训练 1.(2017· 宁波模拟 )Na 2 CO 3 (aq) 与盐酸反应过程中的能量变化示意图如下 , 其中 a , b , c 均大于 0, 下列选项正确的是 ( 　　 ) - 31 - 精选例题 关闭 - 32 - 精选例题 关闭 A 中没有标明状态 ;C 中 Δ H 的单位不正确 ;D 中 Δ H 应为负值。 关闭 B 　 - 33 - 重点梳理 精选例题 规律小结　 热化学方程式书写 “ 七 ” 注意 (1) 注明反应条件 : 反应热与测定条件 ( 温度、压强等 ) 有关。若反应是在 25 ℃ 、 101 kPa 下进行的 , 可不注明。 (2) 注明物质状态 : 常用 s 、 l 、 g 、 aq 分别表示固体、液体、气体、溶液。 (3) 注意符号单位 :Δ H 应包括 “+” 或 “-” 、数字和单位 (kJ · mol -1 ) 。 (4) 注意守恒关系 : ① 原子守恒和得失电子守恒 ; ② 能量守恒 (Δ H 与化学计量数相对应 ) 。 - 34 - 重点梳理 精选例题 (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 Δ H 相对应 , 如果化学计量数乘以某一数值 , 则 Δ H 也要乘以相同数值。 (7) 同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外 , 还要注明物质名称。 1. ( 真题 3 对应练 ) 化学反应 N 2 ＋ 3H 2 ===2NH 3 的能量变化如图所示，该反应的热化学方程式是 ( 　　 ) 解析： 答案： A 2 ． a mol H 2 S(g) 完全燃烧生成 SO 2 (g) 和 H 2 O(l) 时，放出 Δ H 1 kJ 的热量；不完全燃烧生成 S(s) 和 H 2 O(l) 时，放出 Δ H 2 kJ 的热量；不完全燃烧生成 S(s) 和 H 2 O(g) 时，放出 Δ H 3 kJ 的热量，则下列关系正确的是 ( 　　 ) A ． Δ H 1 >Δ H 2 >Δ H 3 　　　　 B ． Δ H 1 >Δ H 3 >Δ H 2 C ． Δ H 2 >Δ H 1 >Δ H 3 D ． Δ H 3 >Δ H 2 >Δ H 1 解析： 答案： A 4 ．分析下面的能量变化示意图，判断下列热化学方程式书写正确的是 ( 　　 ) A ． CO(g) ＋ H 2 O(l)===CO 2 (g) ＋ H 2 (g) ； Δ H <0 B ． CO(g) ＋ H 2 O(g)===CO 2 (g) ＋ H 2 (g) ； Δ H <0 C ． CO(g) ＋ H 2 O(g)===CO 2 (g) ＋ H 2 (g) ； Δ H >0 D ． CO ＋ H 2 O===CO 2 ＋ H 2 ； Δ H >0 解析： 由变化示意图可知： Δ H ＝ E( 生成物 ) － E( 反应物 )<0 ，且反应物与生成物的状态均已标明，所以 A 、 C 、 D 三项不正确。 答案： B 下列关系式中正确的是 ( 　　 ) A ． a < c <0 B ． b > d >0 C ． 2 a ＝ b <0 D ． 2 c ＝ d >0 解析： (1)(2) 两反应，生成物 H 2 O 均为气态，而化学计量数成倍数关系，故 2 a ＝ b ，又都是放热反应， a 、 b 均小于 0 ，故 C 选项符合题意； B 、 D 二选项违背放热这一事实，均不正确，再比较 (1)(3) 两个反应，化学计量数相同，但生成物水的状态不同。由水蒸气变为液态水要放出热量，故 c 的绝对值应大于 a ，而放热反应的反应热 a 、 c 均为负值，故 a > c ， A 选项错。 答案： C 6 ．下列关于热化学反应的描述中正确的是 ( 　　 ) A ． HCl 和 NaOH 反应的中和热 Δ H ＝－ 57.3 kJ/mol ，则 H 2 SO 4 和 Ca(OH) 2 反应的中和热 Δ H ＝ 2×( － 57.3)kJ/mol B ． CO(g) 的燃烧热是 283.0 kJ/mol ，则 2CO 2 (g)===2CO(g) ＋ O 2 (g) 反应的 Δ H ＝＋ 2×283.0 kJ/mol C ．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 D ． 1 mol 甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热 解析： A 项， H 2 SO 4 与 Ca(OH) 2 不仅生成水，而且还生成 CaSO 4 微溶物，会改变体系热量； C 项，需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如 NH 3 的催化氧化就是一个在加热条件下进行的放热反应； D 项，甲烷的燃烧热应指生成液态水时放出的热量。 答案： B 5 ．已知 CH 4 (g) ＋ 2O 2 (g)===CO 2 (g) ＋ 2H 2 O(l) ； Δ H ＝－ Q 1 kJ/mol 2H 2 (g) ＋ O 2 (g)===2H 2 O(g) ； Δ H ＝－ Q 2 kJ/mol 2H 2 (g) ＋ O 2 (g)===2H 2 O(l) ； Δ H ＝－ Q 3 kJ/mol 常温下，取体积比为 4 ∶ 1 的甲烷和 H 2 的混合气体 112 L( 已换算为标准状况 ) ，经完全燃烧后恢复到常温，则放出的热量为 ( 单位： kJ) ( 　　 ) A ． 4 Q 1 ＋ 0.5 Q 3 B ． 4 Q 1 ＋ 0.5 Q 2 C ． 4 Q 1 ＋ Q 3 D ． 4 Q 1 ＋ 2 Q 2 解析： 根据题意先确定在常温条件下甲烷和氢气燃烧的热化学方程式 CH 4 (g) ＋ 2O 2 (g)===CO 2 (g) ＋ 2H 2 O(l) ； Δ H ＝－ Q 1 kJ/mol,2H 2 (g) ＋ O 2 (g)===2H 2 O(l) ； Δ H ＝－ Q 3 kJ/mol 。在 112 L 混合气体中甲烷的体积为 89.6 L ，即 4 mol ，氢气的体积为 22.4 L ，即 1 mol 。可根据热化学方程式计算出 4 mol 甲烷和 1 mol 氢气完全燃烧时所放出的热量共为 4 Q 1 ＋ 0.5 Q 3 。选项 A 符合题意。 答案： A