2018届高考二轮复习鲁科版专题08化学反应与能量变化课件57（68张） 68页

专题八 化学反应与能量变化 内容索引 考点一　化学反应中的热量　热化学方程式 考点二　焓变与反应热(加试) 考点三　有关反应热的计算与比较(加试) 考点一 化学反应中的热量　热化学方程式 (一)化学反应中的热量 从两个角度理解放热反应和吸热反应 (1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。 吸 放 答案 (2)从反应热的量化参数——键能 的角度分析 (3)记忆常见的放热反应和吸热反应 放热反应：①可燃物的燃烧；②酸 碱中和反应；③大多数化合反应； ④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。 吸热反应：①大多数分解反应；②盐类的水解和弱电解质的电离； ③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。 (二)热化学方程式的书写 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 ℃、101 kPa 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 ΔH应包括“＋”或“－”(“＋”可省略)、数字和单位(kJ·mol－1)。 s l g aq 答案 4.注意守恒关系 (1)原子守恒和得失电子守恒； (2)能量守恒。 5.区别于普通方程式 一般不标注“↑”、“↓”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ΔH相对应，如果化学 计量数加倍，则ΔH也要加倍。 [正误辨析] 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)物质发生化学变化都伴有能量的变化( ) (2)放热反应不需要加热就能发生，吸热反应不加热不能发生( ) (3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化( ) (4)化学反应中的能量变化不是单一的( ) (5)化学键断裂要吸收热量，也必定发生化学变化( ) √ × × √ × 答案 ( ) (6)书写热化学方程式时，任何情况下都没必要注明反应条件( ) (7)C(石墨，s)===C(金刚石，s)　ΔH＞0说明石墨比金刚石稳定( ) × √ × 答案 题组一　全面认识化学反应中的能量变化 题组集训2 1.(2016·浙江乐清市芙蓉中学高一5月月考)下列反应属于吸热反应的是(　 B 　) A.稀硫酸与氢氧化钾溶液反应 B.碳与二氧化碳的反应 C.锌与稀硫酸的反应 D.生石灰变成熟石灰的反应 2图为反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)的能量变化示 意图。下列说法正确的是( D ) A.拆开2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)中的化学键成为H、 O原子，共放出1 368 kJ能量 B.由H、O原子形成2 mol H2O(g)，共吸收1 852 kJ能量 C.2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(l)，共吸收484 kJ能量 D.2 mol H2(g)和1 mol O2 (g)反应生成2 moI H2O(g)，共放出484 kJ能量 解析 解析　A项，拆化学键吸收能量，错误； B项，形成化学键放出能量，错误； 依据图像数据分析计算，2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)， 共放出484 kJ能量，C错误，D正确。 题组二　多角度书写热化学方程式 角度一　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)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态 H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程 式为______________________________________________________。 解析　2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ,1 mol SiH4自燃放出热量1 427.2 kJ， 故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　 ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1。 SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1 解析答案 (2)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ， 其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇 燃烧的热化学方程式为__________________________________________ ___________________。 解析　根据C原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。生成100 g CaCO3 沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。 C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　 ΔH＝－2Q kJ·mol－1 解析答案 角度二　依据能量图像书写热化学方程式 4.已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化 如 图 所 示 ， 请 写 出 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ： __________________________________________。 解析　由图可知，生成物的总能量高于反应物的总能量，故该反应为吸 热反应，ΔH＝(a－b) kJ·mol－1。 A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝(a－b) kJ·mol－1 解析答案 题组三　“四”审，快速判断热化学方程式的正误 解题指导 5根据能量变化示意图，下列热化学方程式 正确的是(　D　) A.N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　 ΔH＝－(b－a) kJ·mol－1 B.N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　 ΔH＝－(a－b) kJ·mol－1 C.2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝2(a＋b－c) kJ·mol－1 D.2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝2(b＋c－a) kJ·mol－1 解析 6.(2016·宁波市北仑中学高一期中)人类将在未来几十年内逐渐由“碳素 燃料文明时代”过渡至“太阳能文明时代”(包括风能、生物质能等太阳 能的转换形态)，届时人们将适应“低碳经济”和“低碳生活”。下列说 法不正确的是(　　) A.煤、石油和天然气都属于碳素燃料 B.发展太阳能经济有助于减缓温室效应 C.太阳能电池可将太阳能转化为电能 D.目前研究菠菜蛋白质“发电”不属于太阳能文明 题组四　能源的开发和利用 √ 解析 解析　碳素燃料是指含碳的燃料，所以碳素燃料就是化石燃料，煤、石 油、天然气都属于化石燃料，故A正确； 二氧化碳是导致温室效应的主要气体，开发太阳能新能源，可减少煤、 石油、天然气等矿物燃料的使用，太阳能是清洁可循环利用的能源，没 有二氧化碳排放，故B正确； 太阳能电池的光伏板是由非晶态硅制成的，它能把太阳能直接转化为电 能，故C正确； 菠菜蛋白质中的生物质能本质上来源于太阳能，应属于“太阳能文明”， 故D错误；故选D。 7.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.2 mol 液态H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的总能量 D.氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 解析 返回反思归纳 知识梳理1 (一)焓变与反应热 1.焓变、反应热 (1)定义：在 条件下进行的反应的 。 (2)符号： 。 (3)单位： 。 2.焓变与键能的关系 (1)键能 键能是指 。 (2)ΔH＝ 总键能之和－ 总键能之和。 恒温、恒压 热效应 ΔH kJ·mol－1 气态基态原子形成1 mol 化学键释放的最低能量 反应物 生成物 答案 (二)两类重要的反应热——标准燃烧热、中和热 1.标准燃烧热 (1)概念：在101 kPa 下，1 mol 物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准 燃烧热，其单位一般用kJ·mol－1。 (2)标准燃烧热的限定词有恒压(101 kPa时)、可燃物的物质的量(1 mol)、 完全燃烧、 的氧化物等，其中的“完全燃烧”是指物质中下列元素 完全转变成对应的氧化物：C→ ，H→ ，S→ 等。 (3)表示的意义：例如C的标准燃烧热为－393.5 kJ·mol－1，表示在101 kPa 时，1 mol C完全燃烧放出393.5 kJ 的热量。 稳定 CO2(g) H2O(l) SO2(g) 答案 (4)书写热化学方程式：标准燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的， 因此在书写热化学方程式时，应以燃烧 1 mol 纯物质为标准来配平其余物质的化学计 量数。例如： (5)标准燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n(可燃物)×ΔH 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；ΔH为可燃物的标准 燃烧热。 2.热值 1 g 物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。 3.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：①稀溶液；②生成物是1 mol液态H2O；③用离子方 程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1。 答案 1 mol液态H2O (3)中和热的测定 c＝4.18 J·g－1·℃－1＝4.18×10－3 kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。 ②装置如图(在横线上填写仪器的名称) 温度计 环形玻璃 搅拌棒 答案 答案 [正误辨析] 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 不同( ) (2)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关( ) (3)1 mol C燃烧生成CO放出的热量为碳的标准燃烧热( ) (4)甲烷的标准燃烧热ΔH＝－890 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式 为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890 kJ·mol－1 ( ) × √ × × 答案 (5)在稀溶液中：H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1， 若将含0.5 mol H2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH的溶液混合，放出的热量 为57.3 kJ( ) (6)某物质的标准燃烧热越大，其热值也越高( ) × × 题组一　正确理解概念 题组集训2 1.下列说法正确的是(　　) A.Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热 B.水蒸气变为液态水时，放出的能量就是该变化的反应热 C.同温同压下，反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 不同 D.可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关 解析 题组二　能量、键能与焓变 5用Cl2生产某些含氯有机物时，会产生副产物HCl。利用反应A，可实现 氯的循环利用。 已知：Ⅰ.反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。 Ⅱ. 判断下列说法正确的是(　　) A.反应A的ΔH＞－115.6 kJ·mol－1 B.H2O中H—O键比HCl中H—Cl键弱 C.由Ⅱ中的数据判断氯元素的非金属性比氧元素强 D.断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差31.9 kJ 解析 解析　由已知Ⅰ，可知反应A为放热反应，ΔH＝－115.6 kJ·mol－1，A错； 设E(H—O)、E(H—Cl)分别表示H—O键、H—Cl键的键能，反应A中有下式 成立： 4E(H—Cl)＋498 kJ·mol－1－2×243 kJ·mol－1－4E(H—O)＝－115.6 kJ·mol－1， 整理得E(H—O)＝E(H—Cl)＋31.9 kJ·mol－1，所以H—O键比H—Cl键强，B错； 断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差31.9 kJ，D正确； 由反应A可知，O2能发生置换反应得到Cl2，故可推断氧元素非金属性比氯 元素强，C错。 6.已知1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143 kJ,18 g水蒸气变成液 态水放出44 kJ的热量。其他相关数据如下表： O==O H—H H—O(g) 键能/kJ·mol－1 496 436 x 则表中x为(　　) A.920 B.557 C.463 D.188 解析 解析　根据题意，可得热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝ －572 kJ·mol－1； 而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量，则2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　 ΔH＝－484 kJ·mol－1，即－484 kJ＝2×436 kJ＋496 kJ－4x kJ，解得x＝ 463。 7.化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学 键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能/kJ·mol－1 460 360 436 431 176 347 工业上的高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)， 该反应的反应热ΔH为_____________。 解析 答案 236 kJ·mol－1 练后反思 解析　SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶 体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中 所含的Si—Si键为 2 mol，即制取高纯硅反应的反应热ΔH＝4×360 kJ·mol－1 ＋2×436 kJ·mol－1－(2×176 kJ·mol－1＋4×431 kJ·mol－1)＝236 kJ·mol－1。 练后反思 练后反思 规避焓变计算的两个失分点 (1)旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程 都不是化学变化。 (2)常见物质中的化学键数目 物质 CO2 (C==O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 金刚石 S8 (S—S) Si 键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2 题组三　中和热测定误差分析和数据处理 8.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下： ①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L－1盐酸倒入小烧杯 中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其 温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之 混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题： (1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？ ____________________。 解析　在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和，常常使加入 的一种反应物稍微过量一些。 确保盐酸被完全中和 解析答案 (2)倒入NaOH溶液的正确操作是__________(填字母)。 A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入 解析　为了减小热量损失，倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。 C 解析答案 (3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______(填字母)。 A.用温度计小心搅拌 B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌 C.轻轻地振荡烧杯 D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动 解析　使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作：用套在温度计上的环 形玻璃搅拌棒上下轻轻地搅动。 D 解析答案 (4)现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1 L 1 mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3， 则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。 解析　稀氢氧化钠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，它与盐酸的反应中一水合氨的 电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。 ΔH1＝ΔH2<ΔH3 解析答案 (5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g·cm－3，又知中和反应后生成 溶液的比热容c＝4.18 J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数 据如下： 实验序号 起始温度t1/ ℃ 终止温度t2/ ℃ 盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液 1 20.0 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.4 3 20.5 20.6 23.6 依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝______________ (结果保留一位小数)。 解析　取三次实验的平均值代入公式计算即可。 －51.8 kJ·mol－1 解析答案 (6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶 液和盐酸，理由是______________________________________________ ______________________。 解析　硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的 反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。 不能 H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热 会影响反应的反应热 返回练后反思 解析答案 练后反思 1.反应热答题规范指导 (1)描述反应热时，无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用ΔH表示， 其后所跟数值都需要带“＋”、“－”符号(“＋”可省略)。如：某反应 的反应热(或焓变)为ΔH＝－Q kJ·mol－1或ΔH＝Q kJ·mol－1。 (2)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和标准燃烧热时可不 带“－”号。如：某物质的标准燃烧热为ΔH＝－Q kJ·mol－1或Q kJ·mol－1。 练后反思 2.正确理解中和热，注意操作与计算细节 (1)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。 (2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.1～0.5 mol·L－1)。若溶液浓度过大，溶液中 阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱 中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。 (3)使用两只量筒分别量取酸和碱。 练后反思 (4)使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完 一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。 (5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算 时应注意单位的统一。 返回 考点三 有关反应热的计算与比较(加试) 知识梳理 1.ΔH的比较 比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH ； 对吸热反应，吸热越多，ΔH 。 2.反应热的有关计算 (1)根据热化学方程式计算 根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸 收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的 热量。 越小 越大 答案 (2)根据物质标准燃烧热的数值计算：Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|。 如：已知H2的标准燃烧热为ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，则 1 g H2完全燃烧 生成液态水放出的热量为 kJ。 (3)根据盖斯定律计算、比较。 根据下列反应过程，试判断ΔH的关系： 则ΔH1＝ 。aΔH2 142.9 答案 则ΔH2＝ 。－aΔH1 ③ 则ΔH＝ 。ΔH1＋ΔH2 注意　在反应过程设计中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互 变化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。 答案 题组一　利用热化学方程式计算 题组集训2 1.16 g固态硫完全燃烧放出148.4 kJ的热量，则1 mol固态硫完全燃烧放出 的热量为__________ kJ。296.8 答案 2.已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 若要得到857.4 kJ的热量，至少需H2的质量为______。6 g 解析答案 题组二　盖斯定律的应用 应用一　利用盖斯定律比较ΔH的大小 3.试比较下列各组ΔH的大小。 (1)同一反应，生成物状态不同时 A(g)＋B(g)===C(g)　ΔH1<0 A(g)＋B(g)===C(l)　ΔH2<0 则ΔH1____(填“>”、“<”或“＝”，下同)ΔH2。 解析　因为C(g)===C(l)　ΔH3<0 则ΔH3＝ΔH2－ΔH1，ΔH2<ΔH1。 > 解析答案 (2)同一反应，反应物状态不同时 S(g)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH1<0 S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2<0 则ΔH1____ΔH2。 解析　 < ΔH2＋ΔH3＝ΔH1，则ΔH3＝ΔH1－ΔH2，又ΔH3<0，所以ΔH1<ΔH2。 解析答案 < 解析答案 4.LiH可作飞船的燃料，已知下列反应： ①2Li(s)＋H2(g)===2LiH(s)　ΔH＝－182 kJ·mol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ③4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH＝－1 196 kJ·mol－1 试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式。 应用二　利用盖斯定律书写热化学方程式 答案 答案　2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l)　ΔH＝－701.8 kJ·mol－1 解析 5.在25 ℃、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的标准燃烧热分别为 －393.5 kJ·mol－1、－285.8 kJ·mol－1、－870.3 kJ·mol－1，则2C(s)＋2H2(g) ＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为(　　) A.－488.3 kJ·mol－1 B.488.3 kJ·mol－1 C.－191 kJ·mol－1 D.191 kJ·mol－1 应用三　利用盖斯定律计算反应热 解析 解析 ③×1颠倒方向： 2CO2(g)＋2H2O(l)===CH3COOH(l)＋2O2(g)　ΔH＝870.3 kJ·mol－1 上述三式相加得ΔH＝－488.3 kJ·mol－1。 应用四　利用盖斯定律定性判断ΔH间的关系 6.[2016·浙江4月选考，30(2)]已知298 K和101 kPa条件下： N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH1 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3 4NH3(g)＋O2(g)===2N2H4(l)＋2H2O(l)　ΔH4 则N2H4(l)的标准燃烧热ΔH＝______________________。 返回答案练后反思 练后反思 1.利用状态，迅速比较反应热的大小 若反应为放热反应 (1)当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气 体放热最少。 (2)当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反 应放热最多。 (3)在比较反应热(ΔH)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的 热量越多，ΔH反而越小。 练后反思 2.利用盖斯定律书写热化学方程式 特别提醒　通过热化学方程式变形时，利用“加法”不容易出错。 返回