2018届二轮复习化学反应与能量课件（29张）（全国通用） 29页

1. 化学反应中通常伴随着能量变化，下列有关能量转换的说法正确的是 A. 硫在氧气中燃烧时将化学能转化为热能和光能 a B. 氢氧燃料电池工作时将热能转化为电能 C. 动物体内葡萄糖被氧化成 CO 2 时将热能化成化学能 D. 植物通过光合作用将 CO 2 转化为葡萄糖时将太阳能转变成 热能 【 解析 】 考查化学反应中 能量转化 的几种形式。硫在氧气中 燃烧时反应中的化学能转化为光能和热能；燃料电池是将化 学能直接转化为电能；葡萄糖氧化放出热量，化学能转化为 热能；植物光合作用生成葡萄糖是太阳能转化为化学能。 2 ． 以 N A 代表阿伏加德罗常数，则关于热化学方程式 C 2 H 2 (g)+5/2O 2 (g) ＝ 2CO 2 (g)+H 2 O(l) Δ H ＝ -1300 kJ/mol 的说法中，正确的是 A ． 有 10 N A 个电子转移时，该反应吸收 1300 kJ 的能量 B ． 有 N A 个水分子生成且为液体时，吸收 1300 kJ 的能量 C ． 有 2 N A 个碳氧共用电子对生成时，放出 1300 kJ 的能量 D ． 有 8 N A 个碳氧共用电子对生成时，放出 1300 kJ 的能量 【 解析 】 考查对 热化学方程式 的理解。根据 电子守恒原理 ： 1 mol C 2 H 2 失去的电子数等于 2.5mol O 2 得到的电子数。 2.5 mol×4=10 mol 电子；每个 CO 2 分子中含有 4 对碳氧共用电子对。 3 ． 1996 年亚特兰大奥运会火炬所用的燃料是丙烯， 2008 年北京奥运会的“祥云”火炬所用的燃料的主要成分是丙烷。下表中是一些化学键键能的数据。 （ 1 ） 丙烷脱氢可得丙烯。 已知： C 3 H 8 (g) CH 3 CH ＝ CH 2 (g)+H 2 (g) Δ H =126 kJ·mol -1 。 试求 C ＝ C 双键的键能 x 为 ； （ 2 ） 下列叙述正确的是 A ． 氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式为 H 2 (g)+Cl 2 (g) ＝ 2HCl(g) B ． 氢气与氯气反应生成 2 mol 氯化氢气体，反应的 Δ H ＝ 183 kJ/mol C ． 氢气与氯气反应生成 2 mol 氯化氢气体，反应的 Δ H ＝－ 183 kJ/mol D ． 氢气与氯气反应生成 1 mol 氯化氢气体，反应的 Δ H ＝－ 183 kJ/mol 化学键 C—H C ＝ C C—C H— Cl Cl — Cl H—H 键能 E(kJ /mol) 414 x 347 431 243 436 613 kJ/mol 【 解析 】 考查反应热与键能的关系： Δ H = 反应物的键能总和 － 生成物的键能总和 。 （ 1 ） 根据 Δ H =∑ E ( 反应物 ) －∑ E ( 生成物 ) ： Δ H =[2 E (C—C) +8 E (C—H) ] － [ E (C ＝ C) + E (C—C) +6 E (C—H) + E (H—H) ]= 126 kJ/mol 所以 E (C ＝ C)=613 kJ/mol （ 2 ） 反应可表示为： H—H + Cl — Cl 2H— Cl ，可知断裂了 1 mol H—H 键和 1 mol Cl — Cl 键，同时生成了 2 mol H— Cl 键。根据反应热与键能的关系： Δ H =∑ E （反应物） －∑ E （生成物） =(436 kJ/mol+243 kJ/mol) － 2×431 kJ/mol ＝－ 183 kJ/mol 。 4 ． 反应 A(g)+B(g ) ＝ C(g)+D(g ) 过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1) 该反应是 反应 ( 填“吸热”或“放热” ) 。 (2) 当反应达到平衡时，升高温度， A 的转化率 ( 填“增大”、“减小”或“不变” ) ，原因是 (3) 反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响 ? 。 放热 减小 该反应正反应为放热反应，升高温度使平衡向逆反应方向移动 不影响，原因是催化剂不改变平衡的移动 ( 4) 在反应体系中加入催化剂，反应速率增大， E 1 和 E 2 的变化是 E 1 ， E 2 ( 填“增大”、“减小”或“不变” ) 。 【 解析 】 （ 1 ） 反应物的总能量高于生成物的总能量，该正反应是放热反应； （ 2 ） 升高温度，根据 平衡移动原理 ，平衡向吸热方向（逆反应）移动，反应物 A 的转化率减小； （ 3 ） 反应热只与反应物、生成物的状态和物质的量有关，与反应过程无关，加入催化剂，平衡不移动，反应放出热量不变； （ 4 ） 加入催化剂可以降低活化能，故 E 1 、 E 2 均减小（负催化剂除外，一般不考虑）。 减小 减小 【 例 1 】 下列各组热化学方程式中，化学反应的 Δ H 前者大于后者的是（ ）① C(s ) ＋ O 2 (g) ＝ CO 2 (g) Δ H 1 C(s ) ＋ 1/2O 2 (g) ＝ CO(g ) Δ H 2 ② S(s ) ＋ O 2 (g) ＝ SO 2 (g) Δ H 3 S(g ) ＋ O 2 (g) ＝ SO 2 (g) Δ H 4 ③ 2H 2 (g) ＋ O 2 (g) ＝ 2H2O(g) Δ H 5 2H2(g) ＋ O2(g) ＝ 2H2O(l) Δ H 6④ CaCO3(s) ＝ CaO(s ) ＋ CO2(g) Δ H 7 CaO(s ) ＋ H2O(l) ＝ Ca(OH)2(s) Δ H 8 A ． ① B ． ④ C ． ②③④ D ． ①②③ 典例精析 典例精析 D 【 解析 】 ① 由于氧气与 CO 反应生成 CO2 放出热量，所以： Δ H 1 ＜ Δ H 2 ； ② 由于固态硫变为气态硫要吸收热量，所以气态硫燃烧放出的热量比固态硫燃烧放出的热量多，即 Δ H 3 ＞ Δ H 4 ； ③ 气态水变为液态水要放出热量，所以生成液态水比生成气态水放出的热量要多，即 Δ H 5 ＞ Δ H 6 ； ④ 碳酸钙分解是吸热反应，氧化钙与水化合是放热反应，所以 Δ H 7 ＞ Δ H 8 。 答案： C 典例精析 【 评注 】 反应放出或吸收热量的多少，跟反应物和生成物的聚集状态和物质的量有密切关系。比较 Δ H 大小时要包含正负号进行对照。 有关物质的能量关系如图所 示，下列热化学方程式正确的是（ ） A ． A(g)+2B(g) ＝ 3C(g) Δ H = a a >0 B ． 3C(g) ＝ A(g)+2B(g) Δ H = a a <0 C ． A(g)+2B(g) ＝ 3C(l) Δ H = a a <0 D ． 3C(l) ＝ A(g)+2B(g) Δ H = a a <0 【 解析 】 从图中 物质与能量关系 可知： 1 mol A （ g ）和 2 mol B （ g ）总能量高于 3 mol C （ g ）的总能量，所以由 1 mol A （ g ）和 2 mol B （ g ）反应生成 3 mol C （ g ）是放热反应， Δ H ＜ 0 ；则 其逆反应是吸热反应 ；由于 C （ g ）能量高于 C （ l ）能量，所以 1 mol A （ g ）和 2 mol B （ g ）反应生成 3 mol C （ l ）是 放热反应， Δ H ＜ 0 ， C 正确。 典例精析 变式 1 C 81.5 kJ·mol -1 /58 g·mol -1 =1.41 kJ·g -1 、 87.7 kJ·mol -1 /78 g·mol -1 =1.12 kJ·g -1 ； 单位质量的 Mg(OH) 2 吸热更多 【 例 2 】 往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型 Mg(OH)2 ，树脂可燃性大大降低。已知热化学方程式： Mg(OH)2(s) ＝ MgO(s)+H2O(g) Δ H 1=+81.5 kJ·mol -1 Al(OH)3(s) ＝ 1/2Al2O3(s)+3/2H2O(g) Δ H 2=+87.7 kJ·mol -1 ① Mg(OH)2 和 Al(OH)3 起阻燃作用的主要原因是 。 ② 等质量 Mg(OH)2 和 Al(OH)3 相比，阻燃效果较好的是 原因是 典例精析 典例精析 吸热（或“吸热分解”，或“分解反应是吸热反应”） Mg(OH) 2 单位质量 Mg(OH) 2 和 Al(OH) 3 的热效应分别是： ③ 常用阻燃剂主要有三类： A. 卤系，如四溴乙烷； B. 磷系，如磷酸三苯酯； C. 无机类，主要是 Mg(OH) 2 和 Al(OH) 3 。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是 ( 填代号 ) 理由是 。 典例精析 典例精析 分解物（氧化物）不燃烧、无毒害 C 【 例 2 】 往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型 Mg(OH)2 ，树脂可燃性大大降低。已知热化学方程式： Mg(OH)2(s) ＝ MgO(s)+H2O(g) Δ H 1=+81.5 kJ·mol -1 Al(OH)3(s) ＝ 1/2Al2O3(s)+3/2H2O(g) Δ H 2=+87.7 kJ·mol -1 典例精析 【 评注 】 阻燃效果要从物质燃烧的条件（降低温度和隔绝空气等方面）进行分析化学反应原理的复习要注重与生产、生活等有关知识紧密结合，在实际应用中进一步深化理解。 【 解析 】 ① Mg(OH) 2 和 Al(OH) 3 受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的 MgO 、 Al 2 O 3 覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。 ② Mg(OH) 2 的吸热效率为： 81.5 kJ·mol -1 /58g·mol -1 =1.41kJ·g -1 ； Al(OH) 3 的吸热效率为： 87.7 kJ·mol -1 /78g·mol -1 =1.12kJ·g -1 。即等质量的 Mg(OH) 2 比 Al(OH) 3 吸热多。 ③ 因为四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解易产生有毒、有害的污染物。无机类阻燃剂 Mg(OH) 2 和 Al(OH) 3 无烟、无毒、腐蚀性小。 一些盐的结晶水合物，在温度不太高时就有熔化现象，既熔溶于自身的结晶水中，又同时吸收热量，它们在塑料袋中经日晒能熔化，在日落后又可缓慢凝结而释放热量，用以调节室温，称为潜热材料。现有几种盐的水合晶体有关数据如下： 水合晶体 熔点 O Ｃ 熔化热（ kJ/mol ） Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O 40~50 49.7 CaCl 2 ·6H 2 O 29.92 37.3 Na 2 SO 4 ·10H 2 O 32.38 77.0 Na 2 HPO 4 ·12H 2 O 35.1 100.1 典例精析 变式 2 （ 1 ） 上述潜热材料中最适宜应用的两种盐 是 。 Na 2 SO 4 ·10H 2 O 、 Na 2 HPO 4 ·12H 2 O 典例精析 （ 2 ） 实际应用时最常用的（根据来源和成本考虑）应该是 Na 2 SO 4 ·10H 2 O 一些盐的结晶水合物，在温度不太高时就有熔化现象，既熔溶于自身的结晶水中，又同时吸收热量，它们在塑料袋中经日晒能熔化，在日落后又可缓慢凝结而释放热量，用以调节室温，称为潜热材料。现有几种盐的水合晶体有关数据如下： 变式 2 水合晶体 熔点 O Ｃ 熔化热（ kJ/mol ） Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O 40~50 49.7 CaCl 2 ·6H 2 O 29.92 37.3 Na 2 SO 4 ·10H 2 O 32.38 77.0 Na 2 HPO 4 ·12H 2 O 35.1 100.1 典例精析 【 解析 】 熔点越低，越有利于盐吸收太阳能而熔化，故排除 Na 2 S 2 O 3 ·5H 2 O 。进一步比较单位质量吸热效率： CaCl 2 ·6H 2 O Na 2 SO 4 ·10H 2 O Na 2 HPO 4 ·12H 2 O 0.17 kJ/g 0.24 kJ/g 0.28 kJ/g 很明显， Na 2 SO 4 ·10H 2 O 、 Na 2 HPO 4 ·12H 2 O 吸收率较高 。又因前者比后者价廉而易获得。实际应选用 Na 2 SO 4 ·10H 2 O 【 备选题 】 工业上制备 BaCl 2 的工艺流程图如下：    某研究小组在实验室用重晶石（主要成分 BaSO4 ）对工业过程进行模拟实验。查表得 BaSO4(s)+4C(s) 高温 4CO(g)+BaS(s) Δ H 1=571.2 kJ·mol -1 ① BaSO4(s)+2C(s) 高温 2CO2(g)+BaS(s) Δ H 2=226.2kJ·mol -1 ② 典例精析 （ 1 ） 气体用过量 NaOH 溶液吸收 , 得到硫化钠。 Na 2 S 水解的离子方程式为 S 2 - +H 2 O ＝ HS - +OH - (HS - +H 2 O ＝ H 2 S +OH - ) （ 2 ） 向 BaCl 2 溶液中加入 AgNO 3 和 KBr ，当两种沉淀共存时， c (Br - )/ c (Cl - )= 。 [ K sp(AgBr)=5.4×10 -13 ， Ksp(AgCl)=2.0×10 -10 ] （ 3 ） 反应 C(s)+CO 2 (g) 高温 2CO(g) 的 Δ H = kJ·mol -1 。 （ 4 ） 实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是 ， 典例精析 2.7×10 -3 172.5 使 BaSO 4 得到充分的还原（或提高 BaS 的产量） ①② 为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温 【 解析 】 （ 1 ） 注意水解是 可逆的、分步的 ，也不会生成气 体。 （ 2 ） 根据 沉淀溶解平衡原理 可知：当 AgBr 和 AgCl 两种沉淀共存时，满足的关系： c (Ag + )c(Br - )=5.4×10 -13 ， c (Ag + )c(Cl - )=2.0×10 -10 ， 则 c (Br - )/ c (Cl - )=[5.4×10 -13 / c (Ag + )]÷[2.0×10 -10 / c (Ag + )]=2.7×10 -3 。 （ 3 ） 由①－②得： C(s)+CO 2 (g) ＝ 2CO(g) Δ H =172.5 kJ/mol （ 4 ） 加入过量的炭，使 BaSO 4 得到充分的还原（或提高 BaS 的 产量）；由于反应①② 均为吸热反应 ，炭和氧气反应放热可以维持反应所需的高温状态。 典例精析 方法指导 1. 化学反应中能量变化和物质的稳定性 ① 宏观能量变化分析： Δ H = 生成物的总能量－反应物的总能量 = H ( 生成物 )- H ( 反应物 ) 物质本身所具有的能量（焓）越低，该物质越稳定。因此，可 用物质本身的能量大小来判断反应物或生成物的相对稳定性。 ② 微观键能变化分析： Δ H = 反应物的键能总和－生成物的键能总和 =∑ E ( 反应物 ) －∑ E ( 生成物 ) 。 拆开化学键需要吸收能量，而形成化学键则放出能量。化学键的键能越大，拆开化学键越困难，物质越稳定。因此，可以用化学键的键能判断物质的相对稳定性。 一、化学反应中的热效应 方法指导 比较反应热的大小，一般是在 不同条件 （温度、压强、物质的聚集状态等） 下的 同一化学反应 ，或 同一条件 （温度、压强） 下的同类化学反应之间进行。比较时要善于从同中求异，抓住其实质，从而顺利解决问题。 一、化学反应中的热效应 2. 反应热大小的比较 方法指导 ① 物质的聚集状态： 同一物质的能量： 气态＞液态＞固态 ； 物质的状态变化与焓变： 一、化学反应中的热效应 2. 反应热大小的比较 影响反应热大小因素主要有以下几个方面。 方法指导 一、化学反应中的热效应 2. 反应热大小的比较 影响反应热大小因素主要有以下几个方面。 相同物质之间的正反应与逆反应的反应热（ Δ H ）关系： 放出或吸收的热量相同，但 Δ H 的符号相反。如果一个反应的焓 Δ H 1 =Q kJ/mol ，则其逆反应的 Δ H 2 = － Q kJ/mol ； 如： 2H 2 (g)+O 2 (g) ＝ 2H 2 O(l) Δ H = - 571.7 kJ·mol -1 ， 则： 2H 2 O(l) ＝ 2H 2 (g)+O 2 (g) Δ H = ＋ 571.7 kJ·mol -1 。 ③ 热化学方程式中的化学计量数： 参加反应的物质的量与反应过程中放出或吸收的热量成正比。如 2 mol 氢气燃烧放出的热量是相同条件下 1 mol 氢气燃烧时放出的 2 倍。 方法指导 一、化学反应中的热效应 2. 反应热大小的比较 影响反应热大小因素主要有以下几个方面。 ④ 晶体结构： 晶体结构（原子排列方式）不同，物质本身所具有的能量也不同。如等质量的金刚石与石墨的能量不同，完全反应生成等量的二氧化碳气体时放出的热量也不同。 注意事项： 比较 ΔH 的大小应包括“ +” 与“－”；比较放出或吸收的热量多少，只考虑数值的绝对值。 方法指导 1. 注明反应的条件、温度和压强 （若在 25℃ 和 101 kPa 可不注明），标明 Δ H 的“ +” 与“－”。 2. 注明反应物和生成物的聚集状态 （气态用“ g” 、液态用“ l” 、固态用“ s” 、水溶液用“ aq” ）。 若为同素异形体还要注明名称。 3 . 对于相同物质间的反应，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例关系确定出 Δ H 的值。 4. 不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 -1 。复习过程中应该注意基本概念的理解，并且比较热化学方程式与化学方程式的区别。 二、热化学方程式的书写应注意的问题： 高考回放 1. 白磷与氧可发生如下反应： P 4 +5O 2 ＝ P 4 O 10 。 已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为： P—P a kJ·mol – 1 、 P—O b kJ·mol – 1 、 P ＝ O c kJ·mol — 1 、 O ＝ O d kJ·mol – 1 。 根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的 Δ H ，其中正确的是 ( ) A. （ 6 a +5 d -4 c -12 b ） kJ·mol – 1 B. （ 4 c +12 b － 6 a － 5 d ） kJ·mol – 1 C. （ 4 c +12 b － 4 a － 5 d ） kJ·mol – 1 D. （ 4 a +5 d － 4 c － 12 b ） kJ·mol – 1 A 高考回放 【 解析 】 本题从化学键与晶体结构的角度，考查有关反应热的简单计算技巧。 1 mol 白磷（ P 4 ）中含有 6 mol P － P 键， 1 mol P 4 O 10 中含有 4 mol P ＝ O 键和 12 mol P － O 键， 根据： Δ H =∑ E ( 反应物 ) －∑ E ( 生成物 ) ＝ [6 a +5 d ] ─ [4 c +12 b ] kJ/mol ， 高考回放 2. 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 ( ) A. N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) ＝ 2NH 3 (l) Δ H ＝ 2( a – b – c )kJ/mol B. N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) ＝ 2NH 3 (g) Δ H ＝ 2( b – a )kJ/mol C. 1/2N 2 (g) ＋ 3/2H 2 (g) ＝ NH 3 (l) Δ H ＝ ( b ＋ c – a )kJ/mol D. 1/2N 2 (g) ＋ 1/3H 2 (g) ＝ NH 3 (g) Δ H ＝ ( a ＋ b )kJ/mol A 高考回放 【 解析 】 考查化学反应中键能与能量变化的应用，同时要注意反应物和生成物的聚集状态及物质的量与反应热的关系。 化学键的键能与反应热的关系： Δ H =∑ E ( 反应物 ) －∑ E ( 生成物 ) 。 若反应 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) ＝ 2NH 3 (l) Δ H =2[ a – b ] kJ/mol ；而 1 mol 的 NH 3 (g) 转化为 1 mol 的 NH 3 (l) 放出的热量为 c kJ ，则反应 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) ＝ 2NH 3 (l) Δ H =2[ a － b － c ] kJ/mol ；