化學反應的熱效應（課件）高考化學一輪復習課件講義習題

第1講

化學反應的熱效應化學蟲子工作室榮譽出品第六章

化學反應與能量內容要求核心素養(yǎng)1.了解有關核外電子運動模型的歷史發(fā)展過程,認識核外電子的運動特點。知道電子運動的能量狀態(tài)具有量子化的特征(能量不連續(xù)),電子可以處于不同的能級,在一定條件下會發(fā)生激發(fā)與躍遷。知道電子的運動狀態(tài)(空間分布及能量)可通過原子軌道和電子云模型來描述。[宏觀辨識與微觀探析]能從原子的微觀層面理解其結構和性質的聯系,形成“結構決定性質,性質決定應用”的觀念;能根據原子的微觀結構預測物質在特定條件下可能具有的性質。內容要求核心素養(yǎng)1.體系與能量認識化學能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互轉化,能量的轉化遵循能量守恒定律。知道內能是體系內物質的各種能量的總和,受溫度、壓強、物質的聚集狀態(tài)的影響。2.化學反應與熱能認識化學能與熱能的相互轉化,恒壓條件下化學反應的反應熱可以用焓變表示,了解蓋斯定律及其簡單應用。[變化觀念與平衡思想]認識化學變化的本質是有新物質生成,并伴有能量的轉化;能多角度、動態(tài)地分析熱化學方程式,運用熱化學反應原理解決實際問題。內容要求核心素養(yǎng)3.化學反應與電能認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用。了解原電池及常見化學電源的工作原理。了解電解池的工作原理,認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用。了解金屬發(fā)生電化學腐蝕的本質,知道金屬腐蝕的危害,了解防止金屬腐蝕的措施

[證據推理與模型認知]通過分析、推理等方法認識研究反應熱的本質,建立蓋斯定律模型。[科學態(tài)度與社會責任]贊賞化學對社會發(fā)展的重大貢獻,具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念,能對與化學有關的社會熱點問題作出正確的價值判斷考點一焓變與反應熱考點二熱化學方程式考點三燃燒熱中和反應反應熱的測定能源考點四蓋斯定律反應熱的計算

鏈接高考本節(jié)目錄1.化學反應的實質與特征2.基本概念(1)體系、環(huán)境與熱量斷裂形成物質

考點一焓變與反應熱(2)反應熱與焓變[微點撥]反應熱與焓變的關系:在等壓條件下進行的化學反應,其反應熱等于反應的焓變,用符號ΔH表示。HΔH

3.

吸熱反應與放熱反應(1)化學反應中的能量變化(如圖)①a表示斷裂舊化學鍵

的能量,也可以表示正反應的

;b表示逆反應的活化能。

②b表示形成新化學鍵

的能量,也可以表示活化分子結合成生成物分子所

的能量。

③c表示反應的

,可通過計算焓變求得。

吸收活化能放出放出反應熱a.從物質所具有的焓角度分析,焓變(ΔH)為生成物的焓與反應物的焓之差:ΔH=

。

b.從化學鍵角度分析,焓變?yōu)榉磻锏逆I能和與生成物的鍵能和之差:ΔH=ΔE(

)-ΔE(

)=

-

(用圖中的符號填空)。H(生成物)-H(反應物)反應物生成物ab(2)常見的吸熱反應和放熱反應(3)常見的吸熱、放熱過程放熱過程:放熱反應;稀釋濃硫酸;氫氧化鈉固體溶于水等。吸熱過程:吸熱反應;銨鹽溶于水等。放熱反應(ΔH<0)吸熱反應(ΔH>0)

①可燃物的燃燒;

②酸堿中和反應;

③大多數化合反應;

④金屬跟酸的置換反應;

⑤物質的緩慢氧化等

①大多數分解反應;

②鹽類的水解;

③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應;

④碳和水蒸氣、C和CO2的反應等(1)放熱反應在任何條件下都可以發(fā)生,吸熱反應不加熱就不能發(fā)生(

)(2)同溫同壓下,反應H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH不同(

)×[解析]有的放熱反應的發(fā)生也需要加熱,如鋁熱反應;有的吸熱反應不加熱也能發(fā)生,如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應?！羀解析]焓變與反應條件無關,所以同溫同壓下,反應H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH相同?；A知識秒殺(正確的打“√”,錯誤的打“×”)[解析]可逆反應的ΔH表示完全反應時的能量變化,與方程式中的化學計量數有關,與反應是否可逆無關。(4)反應2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔH可通過下式估算:ΔH=反應中形成新共價鍵的鍵能之和-反應中斷裂舊共價鍵的鍵能之和(

)(5)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)

ΔH的“每摩爾反應”表示1molH2(g)與1molCl2(g)反應生成2molHCl(g)(

)(6)物質發(fā)生化學變化都伴有能量變化,伴有能量變化的物質變化都是化學變化(

)×√(3)可逆反應的ΔH表示完全反應時的能量變化,與反應是否可逆無關(

)√[解析]任何化學反應都伴隨著能量的變化,但物質的狀態(tài)變化也伴隨能量變化,而物質的狀態(tài)變化屬于物理變化?！?.下列變化過程屬于放熱反應的是(

)①工業(yè)合成氨②酸堿中和反應③水蒸氣變成液態(tài)水④固體NaOH溶于水⑤Na在Cl2中燃燒⑥食物腐?、邼釮2SO4稀釋

A.①③④⑦ B.②③④⑤

C.①②⑤⑥ D.①②⑤⑦C[解析]①屬于放熱反應;②屬于放熱反應;③不屬于化學反應;④不屬于化學反應;⑤屬于放熱反應;⑥屬于放熱反應;⑦不屬于化學反應。3.已知:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1,若向一定容積的密閉容器中加入1molN2和3molH2,充分反應后,放出的熱量

(填“>”“<”或“=”)92.4kJ。

<[解析]題述反應為可逆反應,1molN2和3molH2不可能完全反應,因此放出的熱量小于92.4kJ。[學科能力提升]正確理解活化能與反應熱的關系①E1為正反應活化能,E2為逆反應活化能,ΔH=E1-E2。②催化劑能降低反應所需的活化能,但不影響焓變的大小。

釋放或吸收能量

考點二熱化學方程式3.

熱化學方程式的書寫方法

一寫方程式——寫出配平的化學方程式

二標狀態(tài)

——用s、l、g、aq標明物質的聚集狀態(tài)

三標條件

——標明反應的溫度和壓強(101kPa、25℃時可不標注)

四標ΔH

——在方程式后寫出ΔH,并根據信息注明ΔH的“+”或“-”

五標數值

——根據化學計量數計算寫出ΔH的值4.

注意事項(1)熱化學方程式不標“↑”“↓”,但必須用s、l、g、aq等標出物質的聚集狀態(tài)。(2)熱化學方程式的化學計量數表示物質的量,可以是整數,也可以是分數,其ΔH必須與化學方程式及物質的聚集狀態(tài)相對應。(3)ΔH應包括“+”或“-”、數值和單位(kJ·mol-1)。(4)正、逆反應ΔH的數值相等、符號相反。(5)可逆反應的ΔH表示完全反應的熱量變化,與反應是否可逆無關。如N2(g)+3H2(g)?

2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1,表示在101kPa、25℃時,1molN2(g)和3molH2(g)完全反應生成2molNH3(g)時放出92.4kJ的熱量。(6)同素異形體之間轉化的熱化學方程式除了注明物質的聚集狀態(tài)外,還要注明名稱。(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-890.3kJ(

)(2)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O

ΔH=+57.3kJ·mol-1(

)××(3)S(s)+O2(g)=SO2(g)

ΔH=+296.8kJ·mol-1(

)×[解析]反應熱的單位應該是kJ·mol-1。[解析]水未注明聚集狀態(tài),且酸堿中和反應ΔH<0。基礎知識秒殺(正確的打“√”,錯誤的打“×”)

×√[解析]能量越低,物質越穩(wěn)定。×2.(1)1molC(石墨,s)與適量H2O(g)反應生成CO(g)和H2(g),吸收131.3kJ熱量,熱化學方程式為

。

(2)1.7gNH3(g)發(fā)生催化氧化反應生成氣態(tài)產物,放出22.67kJ的熱量,熱化學方程式為

。

(3)已知2.0g燃料肼(N2H4)氣體完全燃燒生成N2和液態(tài)水時,放出33.4kJ的熱量,則表示肼燃燒熱的熱化學方程式為

。

C(石墨,s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ·mol-1

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)

ΔH=-534.4kJ·mol-1(4)圖是1molNO2和1molCO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式:

。NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)

ΔH=-234kJ·mol-1[解析]由題給信息可知,反應物:NO2(g)+CO(g),生成物:CO2(g)+NO(g);反應物→過渡態(tài)的E1=134kJ·mol-1,過渡態(tài)→生成物的E2=368kJ·mol-1,則反應NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g)的ΔH=134kJ·mol-1-368kJ·mol-1=-234kJ·mol-1。[核心素養(yǎng)提升]

“五審”突破熱化學方程式的正誤判斷一審ΔH的“+”“-”—放熱反應ΔH為“-”,吸熱反應ΔH為“+”二審單位

—單位一定為“kJ·mol-1”,易錯寫成“kJ”或漏寫三審狀態(tài)

—物質的聚集狀態(tài)必須正確,特別是溶液中的反應易寫錯四審數據對應性

—反應熱的數值必須與方程式的化學計量數相對應,即化學計量數

與ΔH的絕對值成正比。當反應逆向進行時,其反應熱與正反應的

反應熱數值相等,符號相反五審是否符合概念—如燃燒熱、中和熱的熱化學方程式[學科能力提升]書寫熱化學方程式的“四注意”(1)熱化學方程式中需注明各物質的聚集狀態(tài),在方程式后面注明熱量變化,吸熱反應ΔH>0,放熱反應ΔH<0。(2)ΔH是一定溫度和壓強下的反應熱,在25℃、101kPa下測定的ΔH可不注明溫度和壓強。(3)熱化學方程式中的化學計量數表示物質的物質的量,可以是整數也可以是分數,化學計量數改變時,ΔH會相應改變。(4)正反應和逆反應的ΔH數值相等,符號相反。1.燃燒熱1mol指定產物1molC(s)CO2(g)考點三

燃燒熱中和反應反應熱的測定能源[微點撥1]

理解燃燒熱的注意事項(1)對于燃燒熱,由于反應放熱是確定的,所以文字描述時可不帶“-”,但其焓變?yōu)樨撝怠?2)當用熱化學方程式表示燃燒熱時,可燃物的物質的量必須為1mol。(3)物質完全燃燒生成的指定產物示例:H→H2O(l),C→CO2(g),S→SO2(g),N→N2(g)。

(3)實驗裝置簡易量熱計示意圖[微點撥2]實驗中的注意事項①隔熱層及杯蓋的作用是保溫、隔熱,減少熱量損失。②為保證酸、堿完全中和,常采用堿稍稍過量(0.50mol·L-1

鹽酸、0.55mol·L-1NaOH溶液等體積混合)。③實驗時不能用銅絲攪拌器代替玻璃攪拌器的理由是銅絲導熱性好,比用玻璃攪拌器誤差大。(4)實驗結論在稀溶液中,強酸和強堿發(fā)生中和反應生成1molH2O(l)時放出57.3kJ的熱量。3.能源(1)能源分類(2)解決能源問題的措施①提高能源的利用效率:a.改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié);b.科學控制燃燒反應,使燃料充分燃燒。②開發(fā)新能源:開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。(1)1molH2燃燒放出的熱量為氫氣的燃燒熱(

)(2)1mol硫完全燃燒生成SO3所放出的熱量為硫的燃燒熱(

)××(3)

1molN2H4(肼)與足量氧氣反應生成NO和液態(tài)水所放出的熱量是肼的燃燒熱(

)×[解析]氫氣的燃燒熱是指101kPa時1molH2完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量。[解析]1molS完全燃燒生成SO2(g)時所放出的熱量為硫的燃燒熱。[解析]1molN2H4完全燃燒生成N2(g)和液態(tài)水時所放出的熱量是肼的燃燒熱?；A知識秒殺(正確的打“√”,錯誤的打“×”)[解析]稀醋酸是弱酸,電離過程需要吸熱,放出的熱量要小于57.3kJ。(5)稀醋酸與稀NaOH溶液反應生成1mol水,放出57.3kJ熱量(

)(4)根據2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

ΔH=-571.6kJ·mol-1

可知氫氣的燃燒熱為571.6kJ·mol-1(

)×√[解析]熱化學方程式中氫氣的化學計量數為2,因此氫氣的燃燒熱為285.8kJ·mol-1。×(6)煤、石油、天然氣等燃料的最初來源都可追溯到太陽能(

)[解析]地球上礦物燃料都由太陽能轉化而來。2.下列關于熱化學反應的描述正確的是 (

)A.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)

ΔH=-57.3kJ·mol-1,用含20.0gNaOH的稀溶液與稀鹽酸反應測出的中和反應反應熱為28.65kJ·mol-1B.CO(g)的燃燒熱ΔH=-283.0kJ·mol-1,則反應2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)的ΔH=+(2×283.0)kJ·mol-1C.1mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷的燃燒熱D.測定中和反應反應熱的實驗中將玻璃攪拌器改為鐵質攪拌器對實驗結果沒有影響B(tài)[解析]中和反應反應熱是以生成1molH2O(l)作為標準的,A項錯誤;B項正確;有水生成的燃燒反應,必須按液態(tài)水計算燃燒熱,C項錯誤;相較于玻璃攪拌器,鐵質攪拌器導熱快,會造成熱量損失,對實驗結果有影響,D項錯誤。[易錯警示]對燃燒熱概念的理解及應用(1)對燃燒熱概念的理解①純物質即純凈物,可以是單質,也可以是化合物。②完全燃燒生成指定產物:可燃物中的碳元素變?yōu)镃O2(g),氫元素變?yōu)镠2O(l),硫元素變?yōu)镾O2(g),氮元素變?yōu)镹2(g)。(2)根據燃燒熱計算反應放出熱量:Q=n(可燃物)×|ΔHc|,ΔHc代表燃燒熱。1.

蓋斯定律(1)內容:對于一個化學反應,不管是一步完成的還是分幾步完成的,其反應熱是相同的。即化學反應的反應熱只與反應體系的

有關,而與

無關。如:由反應物A生成產物B可以設計如下兩條途徑,則ΔH、ΔH1、ΔH2的關系可以表示為

。

始態(tài)和終態(tài)反應的途徑ΔH=ΔH1+ΔH2考點四

蓋斯定律反應熱的計算轉化關系反應熱間的關系aAB、ABΔH1=

ABΔH1=

ΔH=

(2)應用①根據蓋斯定律書寫熱化學方程式:根據已知熱化學方程式,運用加減運算法轉化為目標熱化學方程式。②根據蓋斯定律計算反應熱:aΔH2-ΔH2ΔH1+ΔH2

-283kJ·mol-1小大(2)比較化學反應ΔH大小的方法①吸熱反應的ΔH

放熱反應的ΔH。

②同一反應,生成物狀態(tài)不同時A(g)+B(g)=C(g)

ΔH1<0A(g)+B(g)=C(l)

ΔH2<0因為C(g)=C(l)

ΔH3

0,且ΔH3=

(用ΔH2、ΔH1表示),所以ΔH2

ΔH1。

大于<ΔH2-ΔH1<

<ΔH1-ΔH2<<ΔH1-ΔH2>3.反應熱的計算(1)根據熱化學方程式計算:Q放=|ΔH|×n(反應物)=|ΔH|×n(生成物)。(2)根據反應物和生成物的總能量計算:ΔH=E(生成物)-E(反應物)。(3)根據反應物化學鍵斷裂與生成物化學鍵形成過程中的能量變化計算:ΔH=Σ(反應物的鍵能)-Σ(生成物的鍵能)。(4)根據蓋斯定律進行計算。(5)根據物質燃燒熱(ΔH)數值計算:Q(放)=

。n(可燃物)×|ΔH|[解析]1gH2燃燒生成0.5molH2O(g)放出熱量為akJ。(1)一個反應一步完成或分幾步完成,二者相比,經過的步驟越多,放出的熱量越多(

)

××[解析]一個反應的ΔH大小只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關,與途徑無關?；A知識秒殺(正確的打“√”,錯誤的打“×”)

√√[解析]

,ΔH2+ΔH3=ΔH1,則ΔH3=ΔH1-ΔH2,又因ΔH3<0,所以ΔH1<ΔH2。

B

[核心素養(yǎng)提升]利用蓋斯定律書寫熱化學方程式(1)運用蓋斯定律的技巧——“三調一加”一調:根據目標熱化學方程式,調整已知熱化學方程式中反應物和生成物的左右位置,改寫已知的熱化學方程式。二調:根據改寫的熱化學方程式調整相應ΔH的符號。三調:調整中間物質的化學計量數。一加:將調整好的熱化學方程式及其ΔH相加。(2)運用蓋斯定律的三個注意事項①熱化學方程式乘以某一個數時,反應熱的數值必須也乘上該數。②熱化學方程式相加減時,物質之間相加減,反應熱也必須相加減。③將一個熱化學方程式顛倒時,ΔH的“+”“-”隨之改變,但數值不變。[核心素養(yǎng)提升]

1.熟記反應熱ΔH的基本計算公式ΔH=生成物的總能量-反應物的總能量ΔH=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和2.常見物質中的化學鍵數目物質CO2(C=O)CH4(C—H)P4(P—P)SiO2(Si—O)石墨(單層)金剛石S8(S—S)Si鍵數24641.5282[學科能力提升]

反應熱大小比較(1)看物質狀態(tài)。物質的氣、液、固三態(tài)轉化時的能量變化如下:(2)看ΔH的符號。比較反應熱大小時不要只比較ΔH數值的大小,還要考慮其符號。(3)看化學計量數。當反應物與生成物的狀態(tài)相同時,化學計量數越大,放熱反應的ΔH越小,吸熱反應的ΔH越大。(4)看反應的程度。對于可逆反應,參加反應的物質的量和狀態(tài)相同時,反應的程度越大,熱量變化越大。1.[2022·浙江卷]標準狀態(tài)下,下列物質氣態(tài)時的相對能量如下表:可根據HO(g)+HO(g)=H2O2(g)計算出H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-1。下列說法不正確的是(

)2的鍵能為436kJ·mol-12的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍C.解離氧氧單鍵所需能量:HOO<H2O22O(g)+O(g)=H2O2(g)

ΔH=-143kJ·mol-1C物質(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/

(kJ·mol-1)249218391000-136-242鏈接高考[解析]根據表格中的數據可知,H2的鍵能為218kJ·mol-1×2=436kJ·mol-1,A正確;O2的鍵能為249kJ·mol-1×2=498kJ·mol-1,由題中信息可知H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-1,則O2的鍵能大于H2O2中氧氧單鍵的鍵能的兩倍,B正確;由表格中的數據可知HOO(g)=HO(g)+O(g),解離其中氧氧單鍵需要的能量為249kJ·mol-1+39kJ·mol-1-10kJ·mol-1=278kJ·mol-1,H2O2中氧氧單鍵的鍵能為214kJ·mol-1,所以解離氧氧單鍵所需能量:HOO>H2O2,C錯誤;H2O(g)+O(g)=H2O2(g)的ΔH=-136kJ·mol-1-249kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-143kJ·mol-1,D正確。物質(g)OHHOHOOH2O2H2O2H2O能量/

(kJ·mol-1)249218391000-136-2422.[2021·浙江卷]已知共價鍵的鍵能與熱化學方程式信息如下表:則2O(g)=O2(g)的ΔH為 (

)A.428kJ·mol-1

B.-428kJ·mol-1C.498kJ·mol-1

D.-498kJ·mol-1D共價鍵H—HH—O鍵能/(kJ·mol-1)436463熱化學方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH=-482kJ·mol-1[解析]反應2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔH=2E(H—H)+E(O=O)-4E(H—O)=-482kJ·mol-1,則2×436kJ·mol-1+E(O=O)-4×463kJ·mol-1=-482kJ·mol-1,解得E(O=O)為498kJ·mol-1,2個氧原子結合生成氧氣的過程需要釋放能量,因此2O(g)=O2(g)的ΔH=-498kJ·mol-1。共價鍵H—HH—O鍵能/(kJ·mol-1)436463熱化學方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH=-482kJ·mol-1

[解析]根據蓋斯定律可得,①+②+2×③可得反應CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)=Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),則ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17kJ·mol-1)+(-16.73kJ·mol-1)+2×(-415.0kJ·mol-1)=-911.9kJ·mol-1。(2)[2022·全國乙卷節(jié)選]已知下列反應的熱化學方程式:①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)

ΔH1=-1036kJ·mol-1②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)

ΔH2=+94kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH3=-484kJ·mol-1