2019版高考化學(xué) 第16講 化學(xué)能與熱能課件.ppt

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1、第16講化學(xué)能與熱能課標(biāo)版 化學(xué) 題組一化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念及計(jì)算1.反應(yīng)熱(焓變)(1)定義教 材 研 讀化學(xué)反應(yīng)過程中,當(dāng)反應(yīng)物和生成物具有相同的溫度時(shí),放出或吸收的熱量,符號(hào):H,常用單位:kJ/mol或kJmol-1。(2)產(chǎn)生原因吸收能量E 1 反應(yīng)物 生成物放出能量E2 a.吸熱反應(yīng):H為“+”或H 0。b.放熱反應(yīng):H為“-”或H 0。2.燃燒熱、中和熱(1)燃燒熱(3)表示 的反應(yīng)熱叫做中和熱。b.熱化學(xué)方程式:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l) H=-57.3 kJmol-1。3.燃料的充分燃燒(1)化石燃料主要包括煤、石油、天然氣等。(2)可燃物燃燒的條件是

2、與O2接觸,溫度達(dá)到 著火點(diǎn) 。(3)充分燃燒的必要條件是 O 2 要充足,可燃物與O2的接觸面積要大。(4)不充分燃燒則產(chǎn)熱少,浪費(fèi)資源,污染環(huán)境。 (2)中和熱a.定義:在 稀溶液 中,酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成 1 mol H2O,這時(shí) 類型 比較放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)定義 放出 熱量的化學(xué)反應(yīng) 吸收 熱量的化學(xué)反應(yīng)形成原因反應(yīng)物具有的總能量 大于 生成物具有的總能量反應(yīng)物具有的總能量 小于生成物具有的總能量與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量 大于 反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量 小于 反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量表示方法H 0 4.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比

3、較 圖示 實(shí)例H 2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)H=-184.6 kJmol-1 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)H=+131.3 kJmol-1反應(yīng)類型大多數(shù)化合反應(yīng)所有的燃燒反應(yīng)酸堿中和反應(yīng)金屬與酸反應(yīng)等大多數(shù)分解反應(yīng)鹽的水解Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)C和CO 2、C和H2O(g)反應(yīng)等應(yīng)用比較反應(yīng)物和生成物的相對(duì)穩(wěn)定性,能量越低越穩(wěn)定 特別提示 (1)化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)為吸熱或放熱與反應(yīng)開始是否需要加熱無關(guān),需要加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)(如C+O2 CO2,為放熱反應(yīng)),不需要加熱的反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)如Ba(OH)28H2O和NH4Cl的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

4、(2)濃硫酸的稀釋、NaOH固體溶于水放熱,NH4NO3固體溶于水吸熱,但它們不屬于化學(xué)變化,因此不屬于吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)。 題組二熱化學(xué)方程式的書寫1.定義表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。2.表示意義不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,也表明了化學(xué)反應(yīng)中的 能量 變化。例如:25 、101 kPa時(shí),2H 2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJ/mol,表示2 mol H2(g)和1 mol O2(g)完全反應(yīng)生成2 mol H2O(l),放出571.6 kJ的熱量。3.書寫要求(1)注明反應(yīng)的 溫度 和 壓強(qiáng) (25 、101 kPa下進(jìn)行的反應(yīng)可不注明

5、)。 (2)注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài):固態(tài)( s )、液態(tài)( l )、氣態(tài)( g )、水溶液(aq)。(3)熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示物質(zhì)的 物質(zhì)的量 ,而不代表 分子或原子個(gè)數(shù) ,因此可以寫成分?jǐn)?shù)。題組三蓋斯定律1.內(nèi)容不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的,它只與反應(yīng)體系的 始態(tài) 和 終態(tài) 有關(guān),而與反應(yīng)途徑無關(guān)。2.應(yīng)用間接計(jì)算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。 1.下列圖示關(guān)系中不正確的是( ) 答案 B一次能源和二次能源不是交叉關(guān)系。 題組一化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念及計(jì)算 2.下列說法不正確的是( )A.需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)B.任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能

6、夠發(fā)生C.反應(yīng)物具有的總能量和生成物具有的總能量決定了反應(yīng)是吸熱還是放熱D.吸熱反應(yīng)在一定條件下(如加熱等)也能夠發(fā)生 答案 BB項(xiàng),如C+O2 CO2是放熱反應(yīng),但必須在點(diǎn)燃或加熱條件下才發(fā)生。 3.下列物質(zhì)間的反應(yīng),其能量變化符合圖示曲線的是( ) A.鋅和稀鹽酸反應(yīng)制取氫氣B.灼熱的碳與二氧化碳反應(yīng)C.碳酸鈣的分解D.Ba(OH)28H2O晶體和NH4Cl晶體混合答案 A從題圖中可判斷出表示的反應(yīng)應(yīng)為放熱反應(yīng),再由選項(xiàng)來看,B、C、D中的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),只有A中的反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 4.已知熱化學(xué)方程式2NO2(g) N2O4(g) H=-56.9 kJmol-1,則關(guān)于熱化學(xué)方程式“N

7、2O4(g) 2NO2(g) H0”的說法中正確的是( )A.熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示分子數(shù)B.該反應(yīng)H0大于零C.該反應(yīng)H0=-56.9 kJmol-1D.該反應(yīng)可表示1 mol N 2O4投入容器中分解時(shí)的熱效應(yīng)答案 B熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示各物質(zhì)的物質(zhì)的量,A錯(cuò)。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí),其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等,符號(hào)相反,B對(duì),C錯(cuò)。 題組二熱化學(xué)方程式的書寫 5.已知:2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H=-571.6 kJmol-1,下列敘述正確的是( )A.2個(gè)氫分子和1個(gè)氧分子反應(yīng)生成2個(gè)水分子,放出熱量571.6 kJB.2 mol H2(g)和1 mo

8、l O2(g)反應(yīng)生成2 mol H2O(l),吸收熱量571.6 kJC.2 mol H2O(l)分解為2 mol H2(g)和1 mol O2(g),吸收熱量571.6 kJD.2 mol H 2(g)和1 mol O2(g)反應(yīng)生成2 mol H2O(g),放出熱量571.6 kJ答案 C此熱化學(xué)方程式表示的意義為2 mol H2(g)和1 mol O2(g)反應(yīng)生成2 mol H2O(l),放出熱量571.6 kJ,故A錯(cuò);B中應(yīng)為放出熱量;D中H2O應(yīng)為液態(tài)。 6.已知:C(s)+O2(g) CO(g) H=-110.5 kJmol-1C(s)+O2(g) CO2(g) H=-393

9、.51 kJmol-1則反應(yīng)C(s)+CO2(g) 2CO(g)的反應(yīng)熱H為( )A.-283.01 kJmol-1B.+172.51 kJmol-1C.+283.1 kJmol-1D.+504.00 kJmol-1答案 B由式可得CO 2(g) C(s)+O2(g) H=+393.51 kJmol-1式2得2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-221 kJmol-1,二式合并得C(s)+CO2(g) 2CO(g) H=+393.51 kJmol-1-221 kJmol-1=+172.51 kJmol-1。 12題組三蓋斯定律 7.已知31 g白磷變成紅磷時(shí)放出18.39 kJ熱量,下列

10、兩反應(yīng)中:P4(s)+5O2(g) 2P2O5(s) H=Q1 kJmol-14P(紅,s)+5O2(g) 2P2O5(s) H=Q2 kJmol-1則下列說法中正確的是( )A.Q1Q2,白磷比紅磷穩(wěn)定B.Q1Q2,紅磷比白磷穩(wěn)定C.Q 1Q2,白磷比紅磷穩(wěn)定D.Q1Q2,紅磷比白磷穩(wěn)定答案 D 根據(jù)白磷變成紅磷時(shí)放出熱量可知,紅磷比白磷穩(wěn)定;根據(jù)蓋斯定律,將兩個(gè)方程式相減得:P4(s) 4P(紅,s) H=(Q1-Q2)kJmol-10,因此Q10B.氫氣分子中的化學(xué)鍵比氯氣分子中的化學(xué)鍵更穩(wěn)定C.相同條件下,該反應(yīng)在光照和點(diǎn)燃條件下的H不同D.H 2與Cl2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為H2(g)

11、+Cl2(g) 2HCl(g) H=-183 kJ答案 B解析 H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和=(436 kJ/mol+243 kJ/mol)-2431 kJ/mol=-183 kJ/mol,H0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;HH鍵的鍵能比ClCl鍵的鍵能大,H2分子比Cl2分子中的化學(xué)鍵更穩(wěn)定,B項(xiàng)正確;相同條件下,該反應(yīng)的反應(yīng)熱與反應(yīng)條件無關(guān),在光照和點(diǎn)燃條件下的H相同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;H的單位為kJ/mol,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 反應(yīng)熱的計(jì)算1.蓋斯定律若一個(gè)化學(xué)方程式可由另外幾個(gè)化學(xué)方程式相加減而得到,則該化學(xué)反應(yīng)的焓變可通過另外幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)的焓變計(jì)算得到。2.根據(jù)化學(xué)鍵鍵能計(jì)算H=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總

12、和。3.根據(jù)反應(yīng)物和生成物的能量計(jì)算H=生成物具有的總能量-反應(yīng)物具有的總能量。常見題型如下。 圖:H=E2-E10,該反應(yīng)為放熱反應(yīng);圖:H=E3-E10,該反應(yīng)為放熱反應(yīng);圖:H=(508-600)kJmol -10,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 重難三反應(yīng)熱的大小比較典例3 (2014陜西寶雞模擬)下列各組熱化學(xué)方程式中,化學(xué)反應(yīng)的H前者大于后者的是( )C(s)+O2(g) CO2(g) H1C(s)+O 2(g) CO(g) H2S(s)+O2(g) SO2(g) H3S(g)+O2(g) SO2(g) H4H2(g)+O2(g) H2O(l) H512 12 2H2(g)+O2(g) 2H2

13、O(l) H6CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) H7CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s) H8A.B.C.D.考查內(nèi)容反應(yīng)熱的大小比較。解題關(guān)鍵比較H的大小時(shí),注意H的正、負(fù)號(hào)。解析碳與氧氣反應(yīng)放熱,即H 10,H20,CO再與O2作用時(shí)又放熱,所以H1H4;發(fā)生同樣的燃燒反應(yīng),物質(zhì)的量越多,放出的熱量越多,故H5H6;碳酸鈣分解吸收熱量,H70,CaO與H2O反應(yīng)放出熱量,H8H8。答案 C 3-1已知下列各反應(yīng)均為放熱反應(yīng),同溫同壓下,下列各熱化學(xué)方程式中的H最小的是( )A.2A(l)+B(l) 2C(g) HB.2A(g)+B(g) 2C(g) HC.2A(g)

14、+B(g) 2C(l) HD.2A(l)+B(l) 2C(l) H答案 C 解析等物質(zhì)的量的反應(yīng)物,氣態(tài)時(shí)所具有的能量高于液態(tài)時(shí)所具有的能量。根據(jù)H=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量,可知選項(xiàng)C的H數(shù)值最小。 3-2丙烷(C3H8)完全燃燒后只有CO2和H2O,不會(huì)造成環(huán)境污染,已知有以下四個(gè)熱化學(xué)方程式:C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(g) H=-a kJ/molC3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l) H=-b kJ/mol2C 3H8(g)+9O2(g) 4CO2(g)+2CO(g)+8H2O(l) H=-c kJ/molC3H8(g)+O2(g

15、) CO2(g)+2H2O(g) H=-d kJ/mol12 52 32 其中a、b、c、d最大的是( )A.aB.bC.cD.d答案 C解析與相比生成液態(tài)水比氣態(tài)水放出的熱量多,所以ba;中各物質(zhì)的物質(zhì)的量均為中的一半,所以d=a;與相比,相當(dāng)于2 mol C3H8有1 mol完全燃燒,1 mol不完全燃燒,故放出的熱量c大于b,所以c最大,選C。12 反應(yīng)熱大小的比較1.直接比較法依據(jù)規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)直接判斷不同反應(yīng)的H的大小的方法可稱為直接比較法。(1)吸熱反應(yīng)的H肯定比放熱反應(yīng)的大(前者大于0,后者小于0)。(2)等量的可燃物完全燃燒所放出的熱量肯定比不完全燃燒所放出的熱量多。(3)產(chǎn)

16、物相同時(shí),同種氣態(tài)物質(zhì)燃燒放出的熱量比等量的固態(tài)物質(zhì)燃燒放 出的熱量多。反應(yīng)物相同時(shí),生成同種液態(tài)物質(zhì)放出的熱量比生成等量的氣態(tài)物質(zhì)放出的熱量多。(4)生成等量的水時(shí)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)比弱酸和強(qiáng)堿或弱堿和強(qiáng)酸或弱酸和弱堿的稀溶液反應(yīng)放出的熱量多。(5)對(duì)于可逆反應(yīng),因反應(yīng)不能進(jìn)行完全,實(shí)際反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量要小于相應(yīng)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱數(shù)值。例如:2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-197 kJ/mol,則向密閉容器中通入2 mol SO2和1 mol O2,反應(yīng)達(dá)到平衡后,放出的熱量要小于197 kJ。 (1)同一反應(yīng)的生成物狀態(tài)不同時(shí)A(g)+B(g) C(g

17、) H10A(g)+B(g) C(l) H20C(g) C(l) H30因?yàn)镠3=H2-H10所以H 2H1。也可以按以下思路分析:C(g)C(l)A(g)B(g) 2.蓋斯定律比較法 C(l)H1+H3=H2,H10,H20,H30所以H2H1。(2)同一反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)S(g)+O2(g) SO2(g) H10S(s)+O 2(g) SO2(g) H20S(g) S(s) H30 H2+H3=H1,H10,H20,H30所以H1H2。(3)兩個(gè)有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比C(s)+O2(g) CO2(g) H10C(s)+O2(g) CO(g) H20C(s) CO 2(g)C(s) CO(g) CO2(g)H2+H3=H1,H10,H20,H30所以H1H2。12并且據(jù)此可寫出下面的熱化學(xué)方程式:CO(g)+O 2(g) CO2(g) H3=H1-H2。12