熱點(diǎn)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的應(yīng)用.ppt

第6講化學(xué)能與熱能 第二單元 化學(xué)基本理論 1 定義 在恒壓條件下 進(jìn)行反應(yīng)的 符號(hào) 單位 規(guī)定 放熱反應(yīng) H取 吸熱反應(yīng) H取 2 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量變化的主要原因在于反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量不盡相同 在破壞化學(xué)鍵和形成化學(xué)鍵的過程中能量變化不相等 使得化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量的變化 考點(diǎn)1 反應(yīng)熱 1 焓變 熱效應(yīng) H kJ mol 2 放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng) 大于 1 定義 當(dāng)反應(yīng)物總能量 生成物總能量時(shí) 為放熱 反應(yīng) 小于 當(dāng)反應(yīng)物總能量 生成物總能量時(shí) 為吸熱反應(yīng) 如圖2 6 1所示的能量變化與反應(yīng)過程的關(guān)系 圖2 6 1 當(dāng)E1 E2時(shí) 反應(yīng) H 當(dāng)E1 E2時(shí) 反應(yīng) H 吸熱 0 放熱 0 2 常見的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng) 中和反應(yīng) 放熱反應(yīng) 燃燒反應(yīng) 大多數(shù)化合反應(yīng) 活潑金屬與強(qiáng)酸的反應(yīng) 鋁熱反應(yīng) 鈉與水的反應(yīng)等 吸熱反應(yīng) 水解反應(yīng) 大多數(shù)分解反應(yīng) 一些需持續(xù)加熱才能發(fā)生的反應(yīng) 碳與二氧化碳的反應(yīng) 氫氧化鋇晶體與氯化 銨的反應(yīng)等 物質(zhì)的量 反應(yīng)熱 3 熱化學(xué)方程式 1 定義 表示反應(yīng)物生成物的 和 的關(guān)系 kJ mol 2 意義 表明了變化過程中的 而且也表明了該 過程的 如2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6 1 表示在25 101kPa條件下 3 熱化學(xué)方程式和化學(xué)方程式的區(qū)別 整數(shù) 物質(zhì)的量 物質(zhì)變化 能量變化 能量變化 1molO2 g 完全反應(yīng)生成2molH2O l 時(shí)釋放571 6kJ的能量 2molH2 g 和 4 書寫步驟 寫熱化學(xué)方程式一般要先寫出反應(yīng)過程 注明各物質(zhì)的狀態(tài) 再計(jì)算反應(yīng)熱 寫出熱化學(xué)方程式 1 反應(yīng)熱的單位是 kJ mol 你是如何理解的 答 kJ mol指的是每發(fā)生1mol化學(xué)方程式給出的反應(yīng)的熱 效應(yīng) 而不是指1mol反應(yīng)物 2 寫熱化學(xué)方程式時(shí)要注意反應(yīng)物和生成物的狀態(tài) 反應(yīng)熱要注意符號(hào) 為什么反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)熱密切相關(guān) 變 進(jìn)而使反應(yīng)熱發(fā)生改變 答 因?yàn)榉磻?yīng)物的聚集狀態(tài)發(fā)生改變也要伴隨著能量的改 1 已知 1molH2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436kJ的能量 1molCl2分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收243kJ的能量 由H原子和Cl原子形成1molHCl分子時(shí)釋放431kJ的 能量 下列敘述正確的是 A 氫氣和氯氣反應(yīng)生成氯化氫氣體的熱化學(xué)方程式是H2 g Cl2 g 2HCl g B 氫氣和氯氣反應(yīng)生成2mol氯化氫氣體 反應(yīng)的 H 183kJ molC 氫氣和氯氣反應(yīng)生成2mol氯化氫氣體 反應(yīng)的 H 183kJ molD 氫氣和氯氣反應(yīng)生成1mol氯化氫氣體 反應(yīng)的 H 183kJ mol 解析 根據(jù)反應(yīng)熱的含義 生成2mol氯化氫放出熱量431 2kJ 斷裂1molH2和Cl2分別吸收熱量436kJ 243kJ 故 H 436 243 431 2 183kJ mol 答案 C 解析 燃料要充分燃燒 除了要有足夠的空氣 還要使溫度達(dá)到其著火點(diǎn) C錯(cuò)誤 化學(xué)反應(yīng)的過程 是化學(xué)鍵斷裂和形成的過程 化學(xué)鍵形成可以看成是 貯存 在物質(zhì)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為熱能等而被釋放出來 但同時(shí)化學(xué)鍵的斷裂 則需要吸收外界的能量 貯存 為物質(zhì)內(nèi)部的能量 D的說法是片面的 答案 CD 2 2010年廣東深圳檢測(cè) 雙選 下列說法不正確的是 A 焦炭在高溫下與水蒸氣的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B 氫氧化鉀與硝酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)C 燃料有足夠的空氣就能充分燃燒D 化學(xué)反應(yīng)的過程 都可以看成是 貯存 在物質(zhì)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)化為熱能等而被釋放出來的過程 3 注意事項(xiàng) 燃燒為放熱反應(yīng) 所以燃燒熱一定為負(fù)值 某些元素完全燃燒生成的穩(wěn)定物是C CO2 g H H2O l S SO2 g 1molH2完全燃燒生成H2O l 時(shí)放出的熱量為 285 8kJ mol 1 考點(diǎn)2 燃燒熱與中和熱 1 燃燒熱 1 定義 1mol 完全 穩(wěn)定 在25 101kPa時(shí) 純物質(zhì) 燃燒生成 2 反應(yīng)熱的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2 6 2 圖2 6 2 原理 通過測(cè)定反應(yīng)前后的溫度變化 根據(jù)熱量的計(jì)算 公式求出放出的熱量 再計(jì)算中和熱 2 中和熱 1 定義 在稀溶液中 時(shí)放出的熱叫中和熱 酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O 操作 實(shí)驗(yàn)步驟 a 量取50 00mL0 5mol LHCl 倒入到小燒杯中 測(cè)定溫度 b 再量取50 00mL0 55mol LNaOH 測(cè)定溫度 c 混合 攪拌測(cè)定溫度 d 重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次 e 數(shù)據(jù)處理 最后計(jì)算得到的 H 3 能源 圖2 6 3 0 418 t2 t1 0 025kJ mol 1 燃燒熱和中和熱都可以看成是特定條件下的反應(yīng)熱 或者是限定條件下的反應(yīng)熱 在中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中 要注意使用的儀器裝置 操作 中和熱的計(jì)算 數(shù)據(jù)處理 等 中和熱一定等于 57 3kJ mol嗎 為什么 答 中和熱不一定等于 57 3kJ mol 57 3kJ mol是強(qiáng)酸強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)生成1molH2O時(shí)放出的熱量 若是弱酸或弱堿時(shí) 由于電離要吸熱 所以放出的熱量小于57 3kJ mol 生成沉淀時(shí)也要伴隨著熱效應(yīng) 所以反應(yīng)熱也發(fā)生變化 3 2010年廣東汕頭模擬 下列屬于新能源的是 天然氣 煤 海洋能 石油 太陽能 生物 質(zhì)能 風(fēng)能 氫能 A C B D 4 HCl和NaOH溶液反應(yīng)的中和熱為 H 57 3kJ mol 則H2SO4和Ca OH 2反應(yīng)的中和熱是 答案 57 3kJ mol 1 解析 天然氣 煤 石油屬于傳統(tǒng)能源 答案 B 考點(diǎn)3 蓋斯定律 1 定義 相同 反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài) 途徑 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成 其反應(yīng)熱是 的 反應(yīng)熱只和 有關(guān) 而與 無關(guān) 2 舉例如圖2 6 4 始態(tài)為S 終態(tài)為L(zhǎng) 中間過程為R 圖2 6 4 則有 H H1 H2 運(yùn)用蓋斯定律的關(guān)鍵是處理好熱化學(xué)方程式的疊加 要注意計(jì)量數(shù)的改變 實(shí)質(zhì)是物質(zhì)的量發(fā)生了變化 引起的反應(yīng)熱的改變 如已知 H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8kJ mol 1 則2H2 g O2 g 2H2O l 中的 H為多少 5 2010年重慶理綜 已知H2 g Br2 l 2HBr g H 72kJ mol 蒸發(fā)1molBr2 l 需要吸收的能量為30kJ 其它 相關(guān)數(shù)據(jù)如下表 則表中a為 A 404 B 260 C 230 D 200 1 乙酸 2 乙醇 解析 先寫出熱化學(xué)方程式 熱點(diǎn)1 熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的應(yīng)用 典例1 磷單質(zhì)及其化合物有廣泛應(yīng)用 1 同磷灰石 主要成分Ca5 PO4 3F 在高溫下制備黃磷 P4 的熱化學(xué)方程式為4Ca5 PO4 3F s 21SiO2 s 30C s 3P4 g 20CaSiO3 s 30CO g SiF4 g H 上述反應(yīng)中 副產(chǎn)物礦渣可用來 已知相同條件下 4Ca5 PO4 3F s 3SiO2 s 6Ca3 PO4 2 s 2CaSiO3 s SiF4 g H1 2Ca3 PO4 2 s 10C s P4 g 6CaO s 10CO g H2SiO2 s CaO s CaSiO3 s H3 用 H1 H2和 H3表示 H H 圖2 6 5 2 三聚磷酸可視為三個(gè)磷酸分子 磷酸結(jié)構(gòu)式見圖2 6 5 之間脫去兩個(gè)水分子產(chǎn)物 其結(jié)構(gòu)式為 三聚磷酸鈉 俗稱 五鈉 是常用的水處理劑 其化學(xué)式為 利用 中反應(yīng)可在塑料鍍件表面沉積鎳 磷合金 從而達(dá)到化學(xué)鍍鎳的目的 這是一種常見的化學(xué)鍍 請(qǐng)從以下方面比較化學(xué)鍍與電鍍 2H 方法上的不同點(diǎn) 原理上的相同點(diǎn) 化學(xué)鍍的優(yōu)點(diǎn) 答案 1 水泥 H1 3 H2 18 H3 Na5P3O10 3 1 1 1 H2O 1 1 化學(xué)鍍無需通電 而電鍍需要通電 都利用氧化還原反 應(yīng) 化學(xué)鍍對(duì)鍍件的導(dǎo)電性無特殊要求 解析 1 CaSiO3可以用來制水泥 把幾個(gè)熱化學(xué)方程式按一定的比疊加即得出所求熱化學(xué)方程式 2 一個(gè)磷酸中的羥基與另一個(gè)磷酸的H之間可以脫水 五鈉 即五個(gè)鈉離子 以化合價(jià)代數(shù)和為零可求解 1 2008年全國(guó)卷 紅磷P s 和Cl2 g 發(fā)生反應(yīng)生成PCl3 g 和PCl5 g 反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖2 6 6所示 圖中的 H表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù) 圖2 6 6 根據(jù)圖2 6 6回答下列問題 1 P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式 2 PCl5分解成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式 上述分解反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng) 溫度T1時(shí) 在密閉容器中加入0 80molPCl5 反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)PCl5還剩0 60mol 其分解率 1等于 若反應(yīng)溫度由T1升高到T2 平衡時(shí)PCl5的分解率為 2 2 1 填 大于 小于 或 等于 3 工業(yè)上制備PCl5通常分兩步進(jìn)行 先將P和Cl2反應(yīng)生成中間產(chǎn)物PCl3 然后降溫 再和Cl2反應(yīng)生成PCl5 原因是 4 P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1molPCl5的 H3 P和Cl2一步反應(yīng)生成1molPCl5的 H4 H3 填 大于 小于 或 等于 5 PCl5與足量水充分反應(yīng) 最終生成兩種酸 其化學(xué)方程式是 熱點(diǎn)2 能源問題 典例2 雙選 下列有關(guān)能源和能量的說法正確的是 A 目前我國(guó)發(fā)電量中火力發(fā)電居于首位B 蒸汽屬于二次能源C 凡經(jīng)過加熱而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)D 酸堿中和反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)解析 略 答案 AB 2 雙選 下列說法正確的是 A 硫酸 純堿 醋酸鈉和生石灰分別屬于酸 堿 鹽和氧化物B 蔗糖 硫酸鋇和水分別屬于非電解質(zhì) 強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)C Mg Al Cu可以分別用置換法 直接加熱法和電解法冶煉得到D 天然氣 沼氣和水煤氣分別屬于化石能源 可再生能源和二次能源解析 A項(xiàng)純堿不屬于堿 C項(xiàng)Mg Al用電解法冶煉 Cu用置換法等方法來冶煉 答案 BD 1 2011年廣東廣州聯(lián)考 化學(xué)與生活 社會(huì)密切相關(guān) 下 列說法不正確的是 A 利用太陽能等清潔能源代替化石燃料 有利于節(jié)約資源 保護(hù)環(huán)境B 凡含有食品添加劑的食物對(duì)人體健康均有害 不可食用C 為防止電池中的重金屬等污染土壤和水體 應(yīng)積極開發(fā)廢電池的綜合利用技術(shù)D 提倡人們購(gòu)物時(shí)不用塑料袋 是為了防止白色污染答案 B 2 2011年廣東汕頭質(zhì)檢 已知在298K時(shí)下述反應(yīng)的有關(guān)數(shù)據(jù) C s 1 2O2 g CO g C s O2 g CO2 g H1 110 5kJ mol H2 393 5kJ mol 則C s CO2 g 2CO g 的 H為 A 283 5kJ molB 172 5kJ molC 172 5kJ molD 504kJ mol答案 B 答案 D 4 2010年廣東汕頭模擬 1 請(qǐng)寫出乙烷在高溫 催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳的化學(xué)方程式 2 已知 C s CO g 和H2 g 完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為 試寫出由C與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳的熱化學(xué)方程式 1 低碳經(jīng)濟(jì) 是指通過技術(shù)創(chuàng)新 新能源開發(fā)等多種手段 盡可能地減少煤炭 石油等高碳能源的消耗 減少溫室氣體的排放的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài) 下列措施中 不符合 低碳經(jīng) 濟(jì) 的是 A 開發(fā)太陽能 氫能等代替高碳能源B 農(nóng)作物收獲后 就地焚燒秸稈 增加土壤中的鉀肥C 發(fā)展羰基合成等工藝技術(shù) 利用二氧化碳生產(chǎn)精細(xì)化工產(chǎn)品D 以煤的氣化為龍頭 大力發(fā)展以一碳化學(xué)為基礎(chǔ)的新一代煤化工技術(shù)答案 B 2 C 石墨 在高溫 高壓及催化劑存在的條件下能轉(zhuǎn)化為 C 金剛石 該反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 由此可知 A 石墨比金剛石穩(wěn)定B 石墨總能量比等質(zhì)量的金剛石高C 該變化屬于物理變化D 該反應(yīng)的焓變 H0 D錯(cuò) 答案 A 3 雙選 單斜硫和正交硫是硫元素形成的兩種不同單質(zhì) 已知 S 單斜 s O2 g SO2 g S 正交 s O2 g SO2 g H1 297 16kJ mol H2 296 83kJ mol 1 1 S 單斜 s S 正交 s H3 下列說法正確的是 A H1molS 單斜 s 和1molO2 g 的總能量低于1molSO2 g 的能量解析 將 寫成逆反應(yīng) 反應(yīng)熱取 H2的相反數(shù) 再和 相加即可 答案 AB 4 2007年廣東 將V1mL1 0mol LHCl溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測(cè)量并記錄溶液溫度 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2 6 12所示 實(shí)驗(yàn)中始終保持V1 V2