2018届二轮复习化学反应与能量课件（49张）（全国通用） 49页

化学反应与能量 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。 [ 考纲要求 ] 知识精讲 考点一　从宏观、微观角度认识反应热 1. 理解化学反应热效应的两种角度 (1) 从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键形成放出的热量的差值，如下图所示： a 表示旧化学键断裂吸收的热量； b 表示新化学键形成放出的热量； c 表示反应热。 (2) 从宏观的角度说，是反应物自身的能量与生成物能量的差值，在上图中： a 表示活化能； b 表示活化分子结合成生成物所释放的能量； c 表示反应热。 2. 反应热的量化参数 —— 键能 反应热与键能的关系 反应热： Δ H ＝ E 1 － E 2 或 Δ H ＝ E 4 － E 3 ，即 Δ H 等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。 题组集训 题组一　对比分析 “ 三热 ” ，跳出认识误区 1 . 正误判断，正确的划 “ √ ” ，错误的划 “ × ” (1) 向汽油中添加甲醇后，该混合燃料的热值不变 ( ) (2) 催化剂能改变反应的焓变 ( ) × × (3) 催化剂能降低反应的活化能 ( ) (4) 同温同压下， H 2 (g) ＋ Cl 2 (g)===2HCl(g) 在光照和点燃条件下 的 Δ H 不同 ( ) √ × 2. 下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是 ( 双选 ) ( 　　 ) A.HCl 和 NaOH 反应的中和热　 Δ H ＝－ 57.3 kJ·mol － 1 ，则 H 2 SO 4 和 Ca(OH) 2 反应的中和热 Δ H ＝ 2 × ( － 57.3) kJ·mol － 1 B.CO(g) 的燃烧热是 283.0 kJ·mol － 1 ，则 2CO 2 (g)===2CO(g) ＋ O 2 (g) 反应的 Δ H ＝＋ 2 × 283.0 kJ·mol － 1 C. 氢气的燃烧热为 285.5 kJ·mol － 1 ，则电解水的热化学方程式为 2H 2 O(l) 2H 2 (g) ＋ O 2 (g) 　 Δ H ＝＋ 285.5 kJ·mol － 1 D.1 mol 甲烷燃烧生成 液 态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的 燃烧热   电解 2 mol 水吸收的热量和 2 mol H 2 完全燃烧生成液态水时放出的热量相等， C 项中的 Δ H 应为＋ 571.0 kJ·mol － 1 ； 在 101 kPa 时， 1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时 ( 水应为液态 ) 所放出的热量是该物质的燃烧热， D 项 正确 。 答案 　 BD 失误防范 “ 三热 ” 是指反应热、燃烧热与中和热，可以用对比法深化对这三个概念的理解，明确它们的区别和联系，避免认识错误。 (1) 化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为 Δ H ，单位常用 kJ·mol － 1 ，它只与化学反应的计量系数、物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热。 失误防范 (2) 燃烧热：在 101 kPa 时， 1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。单位： kJ·mol － 1 。需注意： ① 燃烧热是以 1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧 1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数； ② 燃烧产物必须是稳定的氧化物，如 C → CO 2 、 H 2 → H 2 O(l) 等。 失误防范 (3) 中和热：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成 1 mol 液态 H 2 O 时的反应热。需注意： ① 稀溶液是指物质溶于大量水中； ② 中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应； ③ 中和反应的实质是 H ＋ 和 OH － 化合生成 H 2 O ，即 H ＋ (aq) ＋ OH － (aq)===H 2 O(l) 　 Δ H ＝－ 57.3 kJ·mol － 1 。 3. 已知： 2NO 2 (g ) N 2 O 4 (g) 　 Δ H 1 2NO 2 (g) N 2 O 4 (l) 　 Δ H 2 下列能量变化示意图中，正确的是 ( 选填字母 )______ 。 题组二　依据图像理解反应热的变化 解析 　等质量的 N 2 O 4 (g) 具有的能量高于 N 2 O 4 (l) ，因此等量的 NO 2 (g) 生成 N 2 O 4 (l) 放出的热量多，只有 A 项符合题意。 答案 　 A 4. 已知： C(s) ＋ H 2 O(g)===CO(g) ＋ H 2 (g) 　 Δ H ＝ a kJ·mol － 1 2C(s) ＋ O 2 (g)===2CO(g) 　 Δ H ＝－ 220 kJ·mol － 1 H—H 、 O ==O 和 O—H 键的键能分别为 436 、 496 和 462 kJ·mol － 1 ，则 a 为 ( 　　 ) A. － 332 B. － 118 C. ＋ 350 D. ＋ 130 题组三　 “ 一式 ” 解决反应热的计算   5. 已知： P 4 (g) ＋ 6Cl 2 (g)===4PCl 3 (g) Δ H ＝ a kJ·mol － 1 P 4 (g) ＋ 10Cl 2 (g)===4PCl 5 (g) Δ H ＝ b kJ·mol － 1 P 4 具有正四面体结构， PCl 5 中 P—Cl 键的键能为 c kJ·mol － 1 ， PCl 3 中 P—Cl 键的键能为 1.2 c kJ·mol － 1 下列叙述正确的是 ( 　　 ) A.P—P 键的键能大于 P—Cl 键的键能 B. 可求 Cl 2 (g) ＋ PCl 3 (g)===PCl 5 (s) 的反应热 Δ H C.Cl—Cl 键的键能 kJ·mol － 1 D.P—P 键的键能为 kJ·mol － 1   Cl 2 (g) ＋ PCl 3 (g)===PCl 5 (g) 　 Δ H ＝ kJ·mol － 1 E Cl － Cl ＋ 3 × 1.2 c kJ·mol － 1 － 5 × c kJ·mol － 1 ＝ kJ·mol － 1 E Cl － Cl ＝ kJ·mol － 1 ，正确； D 项，根据 P 4 (g) ＋ 10Cl 2 (g)===4PCl 5 (g) Δ H ＝ b kJ·mol － 1 得 6 E P － P ＋ 10 × kJ·mol － 1 － 4 × 5 c kJ·mol － 1 ＝ b kJ·mol － 1 E P － P ＝ kJ·mol － 1 ，错误。 答案 　 C 失误防范 利用键能计算反应热，要熟记公式： Δ H ＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体： 1 mol 金刚石中含 2 mol C—C 键， 1 mol 硅中含 2 mol Si—Si 键， 1 mol SiO 2 晶体中含 4 mol Si—O 键；分子晶体： 1 mol P 4 中含有 6 mol P—P 键， 1 mol P 4 O 10 ( 即五氧化二磷 ) 中，含有 12 mol P—O 键、 4 mol P==O 键， 1 mol C 2 H 6 中含有 6 mol C—H 键和 1 mol C—C 键。 考点二　 “ 两模板，两注意 ” 解决热化学方程式 知识精讲 1. 两个模板 (1) 热化学方程式的书写模板 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 标明反应物的温度和压强 (101 kPa 、 25 ℃ 时可不标注 ) ； 步骤 4 　标 Δ H 在方程式后写出 Δ H ，并根据信息注明 Δ H 的 “ ＋ ” 或 “ － ” ； 步骤 5 　标数值 根据化学计量数计算写出 Δ H 的数值。 (2) 热化学方程式书写的正误判断模板 步骤 1 　审 “ ＋ ”“ － ” 放热反应一定为 “ － ” ，吸热反应一定为 “ ＋ ” 。 步骤 2 　审单位 单位一定为 “ kJ·mol － 1 ” ，易漏写或错写成 “ mol ” 。 步骤 3 　审状态 物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错。 步骤 4 　审数值的对应性 反应热的数值必须与方程式的化学计量数相对应，即化学计量数与 Δ H 成正比。当反应逆向时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 步骤 5 　审是否符合概念 如注意燃烧热和中和热的概念以及与此相关的热化学方程式。 2. 两个注意 (1) 注意同素异形体转化的名称问题 对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态之外，还要注明物质的名称。 如 ① S( 单斜， s) ＋ O 2 (g)===SO 2 (g) Δ H 1 ＝－ 297.16 kJ·mol － 1 ② S( 正交， s) ＋ O 2 (g)===SO 2 (g) Δ H 2 ＝－ 296.83 kJ·mol － 1 ③ S( 单斜， s)===S( 正交， s) Δ H 3 ＝－ 0.33 kJ·mol － 1 (2) 注意可逆反应中的反应热及热量变化问题 由于反应热是指反应完全时的热效应，所以对于可逆反应，其热量要小于反应完全时的热量。 题组集训 1.(1) 化合物 AX 3 和单质 X 2 在一定条件下反应可生成化合物 AX 5 。回答下列问题： 已知 AX 3 的熔点和沸点分别为－ 93.6 ℃ 和 76 ℃ ， AX 5 的熔点为 167 ℃ 。室温时 AX 3 与气体 X 2 反应生成 1 mol AX 5 ，放出热量 123.8 kJ 。该反应的热化学方程式为 _______________________ ______________________________________________________ 。 题组一　热化学方程式的书写 (2) 晶体硅 ( 熔点 1 410 ℃ ) 是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下： 写出 SiCl 4 的电子式： ________ ；在上述由 SiCl 4 制纯硅的反应中，测得每生成 1.12 kg 纯硅需吸收 a kJ 热量，写出该反应的热化学方程式： ______________________________ 。 答案 　 (1)AX 3 (l) ＋ X 2 (g)===AX 5 (s) Δ H ＝－ 123.8 kJ·mol － 1 (2) SiCl 4 (g) ＋ 2H 2 (g) Si(s) ＋ 4HCl(g) 　 Δ H ＝＋ 0.025 a kJ·mol － 1 2 . 正误判断，正确的划 “ √ ” ，错误的划 “ × ” (1) 甲烷的标准燃烧热为－ 890.3 kJ·mol － 1 ，则甲烷燃烧的热 化学方程式可表示为 CH 4 (g) ＋ 2O 2 (g)===CO 2 (g) ＋ 2H 2 O(g) 　 Δ H ＝－ 890.3 kJ·mol － 1 ( ) 题组二　热化学方程式的正误判断 × (2)500 ℃ 、 30 MPa 下，将 0.5 mol N 2 和 1.5 mol H 2 置于密闭容器中充分反应生成 NH 3 (g) ，放热 19.3 kJ ，其热化学方程式为 N 2 (g) ＋ 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Δ H ＝－ 38.6 kJ·mol － 1 ( ) (3)C 2 H 5 OH(l) ＋ 3O 2 (g)===2CO 2 (g) ＋ 3H 2 O(g) ( ) × × (4)NaOH(aq) ＋ HCl(aq)===NaCl(aq) ＋ H 2 O(l) Δ H ＝＋ 57.3 kJ·mol － 1 ( 中和热 ) ( ) (5)25 ℃ ， 101 kPa 时，强酸、强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为 57.3 kJ·mol － 1 ，则 2H ＋ (aq) ＋ SO (aq) ＋ Ba 2 ＋ (aq) ＋ 2OH － (aq)===BaSO 4 (s) ＋ 2H 2 O(l) 　 Δ H ＝－ 114.6 kJ·mol － 1 ( ) × × 解题心得 热化学方程式书写或判断易出现的错误 1. 未标明反应物或生成物的状态而造成错误。 2. 反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出 “ ＋ ” 号，放热反应未标出 “ － ” 号，从而导致错误。 3. 漏写 Δ H 的单位，或者将 Δ H 的单位写为 kJ ，从而造成错误。 4. 反应热的数值与方程式的计量数不对应而造成错误。 5. 对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是 1 mol 可燃物或生成 1 mol H 2 O(l) 而造成错误。 考点三　盖斯定律的多角度应用 知识精讲 1. 定律内容 一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。 2. 常用关系式 热化学方程式 焓变之间的关系 a A == =B 　 Δ H 1 B == = a A 　 Δ H 2 Δ H 1 ＝－ Δ H 2 Δ H ＝ Δ H 1 ＋ Δ H 2 题组集训 题组一　利用盖斯定律求焓变 1. 在 1200℃ 时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：   2. 真空碳热还原 - 氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下： Al 2 O 3 (s) ＋ AlCl 3 (g) ＋ 3C(s)===3AlCl(g) ＋ 3CO(g) Δ H ＝ a kJ·mol － 1 3AlCl(g)===2Al(l) ＋ AlCl 3 (g) 　 Δ H ＝ b kJ·mol － 1 反应 Al 2 O 3 (s) ＋ 3C(s)===2Al(l) ＋ 3CO(g) 的 Δ H ＝ _____kJ·mol － 1 ( 用含 a 、 b 的代数式表示 ) 。 解析 　两式相加即得 Al 2 O 3 (s) ＋ 3C(s)===2Al(l) ＋ 3CO(g) 　 Δ H ＝ ( a ＋ b ) kJ·mol － 1 。 a ＋ b 3. 用 CaSO 4 代替 O 2 与燃料 CO 反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯 CO 2 ，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应 ① 为主反应，反应 ② 和 ③ 为副反应。 ① 1 /4CaSO 4 (s) ＋ CO(g ) 1/ 4CaS(s ) ＋ CO 2 (g) Δ H 1 ＝－ 47.3 kJ·mol － 1 ② CaSO 4 (s) ＋ CO(g) CaO(s) ＋ CO 2 (g) ＋ SO 2 (g) 　 Δ H 2 ＝＋ 210.5 kJ·mol － 1 ③ CO(g) 1 /2C(s) ＋ 1/ 2CO 2 (g) Δ H 3 ＝－ 86.2 kJ·mol － 1 反应 2CaSO 4 (s) ＋ 7CO(g) CaS(s) ＋ CaO(s) ＋ 6CO 2 (g) ＋ C(s) ＋ SO 2 (g) 的 Δ H ＝ _________________( 用 Δ H 1 、 Δ H 2 和 Δ H 3 表示 ) 。 4Δ H 1 ＋ Δ H 2 ＋ 2Δ H 3 答题模板 叠加法求焓变 步骤 1 　 “ 倒 ” 为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。 步骤 2 　 “ 乘 ” 为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。 答题模板 步骤 3 　 “ 加 ” 上面的两个方面做好了，只要将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加。 4. 室温下，将 1 mol 的 CuSO 4 ·5H 2 O(s) 溶于水会使溶液温度降低，热效应为 Δ H 1 ，将 1 mol 的 CuSO 4 (s) 溶于水会使溶液温度升高，热效应为 Δ H 2 ； CuSO 4 ·5H 2 O 受热分解的化学方程式为 CuSO 4 ·5H 2 O(s) CuSO 4 (s) ＋ 5H 2 O(l) ，热 效应为 Δ H 3 。则下列判断正确的是 ( 　　 ) A.Δ H 2 ＞ Δ H 3 B.Δ H 1 ＜ Δ H 3 C.Δ H 1 ＋ Δ H 3 ＝ Δ H 2 D.Δ H 1 ＋ Δ H 2 ＞ Δ H 3 题组二　多角度比较焓变大小 解析 　 1 mol CuSO 4 ·5H 2 O(s) 溶于水会使溶液温度降低，为吸热反应，故 Δ H 1 >0,1 mol CuSO 4 (s) 溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故 Δ H 2 <0,1 mol CuSO 4 ·5H 2 O(s) 溶于水可以分为两个过程，先分解成 1 mol CuSO 4 (s) 和 5 mol 水，然后 1 mol CuSO 4 (s) 再溶于水， CuSO 4 ·5H 2 O 的分解为吸热反应，即 Δ H 3 >0 ，根据盖斯定律得到关系式 Δ H 1 ＝ Δ H 2 ＋ Δ H 3 ，分析得到答案： Δ H 1 ＜ Δ H 3 。 答案 　 B   解析 　 H 2 的燃烧反应是放热反应， Δ H ＜ 0 ，故 a 、 b 、 c 、 d 都小于 0 ， B 、 D 错； 反应 ③ 与反应 ① 相比较，产物的状态不同， H 2 O(g) 转化为 H 2 O(l) 为放热反应，所以 a ＞ c ， A 错； 反应 ② 的化学计量数是 ① 的 2 倍， ② 的反应热也是 ① 的 2 倍， b ＝ 2 a ＜ 0 ， C 对。 答案 　 C 6. 已知： C(s) ＋ O 2 (g)===CO 2 (g) 　 Δ H 1 CO 2 (g) ＋ C(s)===2CO(g) 　 Δ H 2 2CO(g) ＋ O 2 (g)===2CO 2 (g) 　 Δ H 3 4Fe(s) ＋ 3O 2 (g)===2Fe 2 O 3 (s) 　 Δ H 4 3CO(g) ＋ Fe 2 O 3 (s)===3CO 2 (g) ＋ 2Fe(s) 　 Δ H 5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是 ( 　　 ) A.Δ H 1 ＞ 0 ， Δ H 3 ＜ 0 B.Δ H 2 ＞ 0 ， Δ H 4 ＞ 0 C.Δ H 1 ＝ Δ H 2 ＋ Δ H 3 D.Δ H 3 ＝ Δ H 4 ＋ Δ H 5 解析 　 A 项， C(s) 、 CO(g) 在 O 2 (g) 中燃烧生成 CO 2 ，均为放热反应，则有 Δ H 1 <0 、 Δ H 3 <0 ； B 项， CO 2 (g) 与 C(s) 在高温条件下反应生成 CO(g) ，该反应为吸热反应，则有 Δ H 2 >0 ， Fe(s) 与 O 2 (g) 反应生成 Fe 2 O 3 (s) 为放热反应，则有 Δ H 4 <0 ； C 项，将五个热化学方程式依次编号为 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ 、 ⑤ ，根据盖斯定律，由 ② ＋ ③ 可得 ① ，则有 Δ H 1 ＝ Δ H 2 ＋ Δ H 3 ； D 项，将五个热化学方程式依次编号为 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ 、 ⑤ ，根据盖斯定律，由 ③× 3 － ⑤× 2 可得 ④ ，则有 Δ H 4 ＝ 3Δ H 3 － 2Δ H 5 。 答案 　 C 方法归纳 反应热大小比较 1. 利用盖斯定律比较。 2. 同一反应的生成物状态不同时，如 A(g) ＋ B(g)===C(g) 　 Δ H 1 ， A(g) ＋ B(g)===C(l) 　 Δ H 2 ，则 Δ H 1 ＞ Δ H 2 。 3. 同一反应物状态不同时，如 A(s) ＋ B(g)===C(g) 　 Δ H 1 ， A(g) ＋ B(g)===C(g) 　 Δ H 2 ，则 Δ H 1 ＞ Δ H 2 。 4. 两个有联系的反应相比较时，如 C(s) ＋ O 2 (g)===CO 2 (g) 　 Δ H 1 ① ， C(s) ＋ 1/2O 2 (g)===CO(g) 　 Δ H 2 ② 。 比较方法：利用反应 ① ( 包括 Δ H 1 ) 乘以某计量数减去反应 ② ( 包括 Δ H 2 ) 乘以某计量数，即得出 Δ H 3 ＝ Δ H 1 × 某计量数－ Δ H 2 × 某计量数，根据 Δ H 3 大于 0 或小于 0 进行比较。 总之，比较反应热的大小时要注意： ① 反应中各物质的聚集状态； ② Δ H 有正负之分，比较时要连同 “ ＋ ” 、 “ － ” 一起比较，类似数学中的正、负数大小的比较； ③ 若只比较放出或吸收热量的多少，则只比较数值的大小，不考虑正、负号。