2019年高考化學(xué)大串講 專題14 化學(xué)反應(yīng)與能量教案.doc

專題14 化學(xué)反應(yīng)與能量一反應(yīng)熱 焓變 1定義：化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或放出的能量都屬于反應(yīng)熱，又稱為焓變（H），單位kJ/mol。解釋：舊鍵的斷裂：吸收能量 ；新鍵的形成：放出能量，某一化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)取決于上述兩個過程能量變化的相對大小。吸熱：吸收能量>放出能量；放熱：吸收能量放出能量。2. 化學(xué)反應(yīng)中能量變化與反應(yīng)物和生成物總能量的關(guān)系3 放熱反應(yīng)：放出熱量的化學(xué)反應(yīng)，(放熱>吸熱)H0；吸熱反應(yīng)，吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)(吸熱>放熱) H0?！緦W(xué)習(xí)反思】 常見的放熱、吸熱反應(yīng)：常見的放熱反應(yīng)有a 燃燒反應(yīng) b 酸堿中和反應(yīng)c活潑金屬與水或酸的反應(yīng) d大多數(shù)化合反應(yīng) 常見的吸熱反應(yīng)有：a 氫氧化鋇晶體和氯化銨晶體混合發(fā)生反應(yīng) b CO2+C = 2COc 大多數(shù)的分解反應(yīng)H0時反應(yīng)放熱；H 0時反應(yīng)吸熱。 【概括總結(jié)】焓變反應(yīng)熱在化學(xué)反應(yīng)過程中，不僅有物質(zhì)的變化，同時還伴有能量變化。1焓和焓變焓是與物質(zhì)內(nèi)能有關(guān)的物理量。單位：kJmol1，符號：H。焓變是在恒壓條件下，反應(yīng)的熱效應(yīng)。單位：kJmol1，符號：H。2化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物分子中舊化學(xué)鍵斷裂和生成物生成時新化學(xué)鍵形成的過程。任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱，這是由于在化學(xué)反應(yīng)過程中，當(dāng)反應(yīng)物分子間的化學(xué)鍵斷裂時，需要克服原子間的相互作用，這需要吸收能量；當(dāng)原子重新結(jié)合成生成物分子，即新化學(xué)鍵形成時，又要釋放能量。H反應(yīng)物分子中總鍵能生成物分子中總鍵能。3放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)當(dāng)反應(yīng)完成時，生成物釋放的總能量與反應(yīng)物吸收的總能量的相對大小，決定化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。(1)當(dāng)H為“”或H<0時，為放熱反應(yīng)，反應(yīng)體系能量降低。(2)當(dāng)H為“”或H>0時，為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)體系能量升高。4反應(yīng)熱思維模型：(1) 放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng)(2) 反應(yīng)熱的本質(zhì)以H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H186 kJmol1為例E1：E(HH)E(ClCl) ； E2：2E(HCl) ；HE1E2例1在其他條件相同時，反應(yīng)N2+O22NO分別在有、無催化劑時的能量變化與反應(yīng)進(jìn)程如下圖所示：下列說法中正確的是A 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)B 加入催化劑可以改變反應(yīng)的焓變C 加入催化劑可以改變反應(yīng)的活化能D 0.1mol N2和0.1molO2充分反應(yīng)吸熱18.26 kJ【答案】C例2反應(yīng)2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) H = a kJ/mol，能量變化如圖所示。下列說法中，不正確的是（）A 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(l) H > a kJ/molB 過程II可能使用了催化劑，使用催化劑不可以提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率C 反應(yīng)物斷鍵吸收能量之和小于生成物成鍵釋放能量之和D 將2molSO2(g) 和1mol O2(g)置于一密閉容器中充分反應(yīng)后放出或吸收的熱量小于a kJ【答案】A例3化學(xué)反應(yīng)A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是()A 每生成2 mol AB(g)吸收b kJ熱量B 反應(yīng)熱H(ab) kJmol1C 該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量D 斷裂1 mol AA鍵和1 mol BB鍵，放出a kJ能量【答案】B【解析】A、形成化學(xué)鍵放出熱量，每生成2分子AB放出bkJ熱量，選項A錯誤；B、該反應(yīng)焓變=斷裂化學(xué)鍵吸收熱量-形成化學(xué)鍵所放出熱量，所以焓變?yōu)镠=+（a-b）kJ/mol；選項B正確；C、反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，依據(jù)能量守恒可知，反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量，選項C錯誤；D、斷裂1molA-A鍵和1molB-B鍵，吸收a kJ能量，選項D錯誤。二熱化學(xué)方程式1概念：能表示參加反應(yīng)的物質(zhì)變化和能量變化的關(guān)系的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。2表示意義(1)熱化學(xué)方程式不僅表明了化學(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。(2)熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)，表示實際參加反應(yīng)的反應(yīng)物的物質(zhì)的量和實際生成的生成物的物質(zhì)的量。(3)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱與反應(yīng)物、生成物的化學(xué)計量數(shù)相對應(yīng)。3書寫熱化學(xué)方程式的注意事項 C(固) + H2O(氣) = CO(氣) + H2(氣) H= +131.3 kJ/mol(1)標(biāo)集聚狀態(tài)（固、液、氣）(2)右端標(biāo)熱量數(shù)值和符號： 吸熱用“”，放熱用：“”。(3)系數(shù)單位是“摩”，而不是“個”；也不能表示物質(zhì)的量之比。(4)系數(shù)可用分?jǐn)?shù)，但熱量值要相應(yīng)變化。如：2H2(氣) + O2(氣) = 2H2O(液) H= 571.6 kJ/molH2(氣) + 1/2 O2(氣) = H2O(液) H= 285.8 kJ/mol(5)不注明條件，即指250C 、1.01105Pa【拓展延伸】1.比較“反應(yīng)熱”或H的大小時，必須帶“”“”符號，比較“燃燒熱”或“中和熱”時，只需比較數(shù)值大小即可。2參加反應(yīng)的物質(zhì)的量不同，則反應(yīng)熱的數(shù)值也會發(fā)生相應(yīng)的變化，如1 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水時放出285.8 kJ的熱量，2 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水時則放出571.6 kJ的熱量。3對于可逆反應(yīng)，如3H2(g)N2(g) 2NH3(g)H92.4 kJ/mol，是指生成2 mol NH3時放出92.4 kJ的熱量，而不是3 mol H2和1 mol N2混合，在一定條件下反應(yīng)就可放出92.4 kJ的熱量，實際3 mol H2和1 mol N2混合，在一定條件下反應(yīng)放出的熱量小于92.4 kJ，因為該反應(yīng)的反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。4同一反應(yīng)中物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值大小也不同。例如，S(g)O2(g)=SO2(g)H1Q1；S(s)O2(g)=SO2(g)H2Q2，可以理解成固態(tài)硫變成氣態(tài)硫后再發(fā)生變化，而由固態(tài)到氣態(tài)是需要吸收能量的，所以Q1Q2、H1H2。故當(dāng)同一反應(yīng)中只由于聚集狀態(tài)不同比較反應(yīng)熱的大小時，反應(yīng)物為固態(tài)時放出的熱量少，生成物為固態(tài)時放出的熱量多。5. 反應(yīng)物的量相同，生成物的狀態(tài)不同，反應(yīng)熱數(shù)值大小也不相同。如：例如：H2 (氣) + 1/2 O2 (氣) = H2O (g) H= 241.8kJ/molH2(氣) + 1/2 O2(氣) = H2O (l) H= 285.8 kJ/mol【拓展升華】熱化學(xué)方程式是表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的量與反應(yīng)熱關(guān)系的化學(xué)方程式。熱化學(xué)方程式的書寫除了遵循書寫化學(xué)方程式的要求外，應(yīng)側(cè)重從以下幾個方面予以考慮：1檢查H符號的正誤放熱反應(yīng)的H為“”，吸熱反應(yīng)的H為“”，單位是kJ/mol，逆反應(yīng)的H與正反應(yīng)的H數(shù)值相同，符號相反。2檢查是否注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)必須注明每種反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)，同一個化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，H數(shù)值不同。3檢查H的數(shù)值與化學(xué)計量數(shù)是否對應(yīng)H的大小與反應(yīng)物的物質(zhì)的量的多少有關(guān)，相同的反應(yīng)，化學(xué)計量數(shù)不同時，H不同。4特殊反應(yīng)熱書寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，可燃物的化學(xué)計量數(shù)為1，產(chǎn)物應(yīng)為完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物，如C燃燒生成CO2而不是CO、H2燃燒生成的是H2O(l)而不是H2O(g)。例4下列有關(guān)熱化學(xué)方程式書寫及對應(yīng)表述均正確的是A 濃H2SO4與0.1 molL1NaOH反應(yīng)：H(aq)OH(aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1B 密閉容器中，9.6 g硫粉與11.2 g鐵粉混合加熱充分反應(yīng)，放出19.12 kJ熱量。則Fe(s)S(s)=FeS(s)H95.6 kJmol1C 已知1 mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水所放出的熱量為285.5 kJ，則水分解的熱化學(xué)方程式：2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H285.5 kJmol1D 已知2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，則可知C的燃燒熱H110.5 kJmol1【答案】B例5下列有關(guān)熱化學(xué)方程式及其敘述正確的是A 氫氣的燃燒熱為-285.5 kJ/mol，則水電解的熱化學(xué)方程式為：2H2O(l) =2H2(g)+O2(g) H=+285.5 kJ/molB lmol甲烷完全燃燒生成CO2和H2O(l)時放出890 kJ熱量，它的熱化學(xué)方程式為：1/2CH4(g)+O2(g)= 1/2CO2(g)+H2O(l) H=-445 kJ/molC 已知2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=-221 kJmol-1，則C(s)的燃燒熱為-110. 5kJ/molD HF與NaOH 溶液反應(yīng)：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3 kJ/mol【答案】B例6下列敘述或書寫正確的是A 2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）H=-4836kJmol1，則1mol氫氣的燃燒熱大于241.8 kJmol1B H2（g）+F2（g）=2HF（g）H=-270kJmol1，則相同條件下，2molHF氣體的能量大于1mol氫氣和1mol 氟氣的能量之和C 含200g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和，放出287kJ的熱量，則表示該中和反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NaOH+HCl=NaCl+H2OH=-574kJmol1D 500、30MPa時，發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g） H=-386kJmol1。在此條件下將15molH2和過量N2充分反應(yīng)，放出熱量193kJ【答案】A【解析】A、 2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）H=-4836kJmol1，水由氣體變成液體要放出熱量，則1mol氫氣的燃燒熱大于241.8 kJmol1，故A正確；B、從熱化學(xué)方程式H2（g）+F2（g）=2HF（g）H=-270 kJmol1可知，反應(yīng)放熱，即1 mol氫氣與1 mol氟氣的總能量大于2 mol氟化氫的總能量，故B錯誤；C、熱化學(xué)方程式?jīng)]有標(biāo)明物質(zhì)的狀態(tài)，故C錯誤；D、H2的物質(zhì)的量為1.5mol，完全消耗1.5mol氫氣會放出19.3kJ熱量，由于該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，氫氣不可能完全轉(zhuǎn)化成氨氣，所以放出的熱量小于19.3kJ，D錯誤。三. 燃燒熱1. 定義：在101 kPa時，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。單位kJ/mol。2. 在理解物質(zhì)燃燒熱的定義時，要注意以下幾點：（1） 研究條件： 101 kPa，溫度通常是25。（2）反應(yīng)程度：完全燃燒，產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。如HH2O(l)而不是H2O(g)、CCO2(g)而不是CO、SSO2(g)而不是SO3。（3） 燃燒熱是以1 mol可燃物作為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行測定的，因此書寫表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式時，應(yīng)以1 mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn)來配平其余物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。（4） 燃燒熱的含義：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)H=-285.8kJ/mol，H2的燃燒熱為285.8kJ/mol所表示的含義： 。特別提醒：因燃燒熱、中和熱是確定的放熱反應(yīng)，具有明確的含義，故在表述時不用帶負(fù)號，如CH4的燃燒熱為890KJ/mol。強酸與強堿反應(yīng)的中和熱為57.3kJ/mol。四. 中和熱1. 定義：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1mol水時的反應(yīng)熱叫做中和熱。2. 中和熱的表示：H+(aq) +OH-(aq)=H2O (l)；H=-57.3kJmol。3. 要點條件：稀溶液。反應(yīng)物：（強）酸與（強）堿。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng)。生成1mol水，中和反應(yīng)的實質(zhì)是H+和OH-化合生成 H20，若反應(yīng)過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反應(yīng)熱也不在中和熱內(nèi)。放出的熱量： 57.3kJ/mol五. 燃燒熱和中和熱的區(qū)別與聯(lián)系相同點燃燒熱中和熱能量變化放熱反應(yīng)HH<0 , 單位 kJ/mol不同點反應(yīng)物的量可燃物為1mol可能是1mol也可以是0.5mol(或不限)生成物的量不限量H2O 1mol反應(yīng)熱的含義1mol反應(yīng)物完全燃燒時放出的熱量;不同的物質(zhì)燃燒熱不同酸堿中和生成1molH2O時放出的熱量,強酸強堿間的中和反應(yīng)中和熱大致相同,均約為57.3kJ/mol（2） 中和熱的測定步驟： 用大、小燒杯、泡沫塑料、溫度計和環(huán)形攪拌棒組裝反應(yīng)裝置。(也可在保溫杯中進(jìn)行) 用量筒量取50mL0.5mol的鹽酸倒入小燒杯中并用溫度計測量溫度，記入下表。 用另一量筒量取50mL0.55mol的NaOH溶液并測量溫度，記入下表。 把溫度計和環(huán)形攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯，用環(huán)形攪拌棒輕輕攪動溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為最終溫度，記入下表。 重復(fù)實驗兩次，取測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計算依據(jù)。 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算中和熱。（具體計算不要求）在理解中和熱的概念時，要注意以下幾點：研究條件：稀溶液（常用aq來表示稀溶液）； 反應(yīng)物：酸與堿 ； 生成物及其物質(zhì)的量：1 mol H2O； 放出熱量：H<0 單位：kJ/mol。在書寫物質(zhì)在溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方程式時，我們常用aq來表示稀溶液，稀溶液是指溶于大量水的離子。中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質(zhì)的溶解熱、電解質(zhì)電離的吸熱所伴隨的熱效應(yīng)。例7下列說法正確的是A 吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行B 由 C(s，石墨)= C(s，金剛石) H= +1.9kJmol1，可知金剛石比石墨穩(wěn)定C S(s)+O2(g)=SO2(g) H1， S(g)+ O2(g)=SO2( g) H2，則H1H2D 已知 H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)；H=-57.3kJmol1，則 0.5mol H2SO4 與 0.5mol B a(OH)2 反應(yīng)一定放出 57.3kJ 熱量【答案】C例8已知反應(yīng)：101kPa時，2C(s)+O2(g)=2CO(g)；H= -221 kJ/mol稀溶液中，H+(aq)+OH(aq)=H2O(l)；H= -57.3 kJ/mol下列結(jié)論正確的是A 碳的燃燒熱為-221 kJ/molB 中和熱H為 -57.3 kJ/molC 稀H2SO4與稀Ba(OH)2溶液反應(yīng)的中和熱H為-57.3 kJ/molD 稀CH3COOH與稀NaOH溶液反應(yīng)生成1 mol水，放出57.3 kJ熱量【答案】B六. 反應(yīng)熱的計算1. 蓋斯定律的內(nèi)容:不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其反應(yīng)熱相同。換句話說,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。歸納總結(jié)：反應(yīng)物A變?yōu)樯晌顳，可以有兩個途徑： 由A直接變成D，反應(yīng)熱為H； 由A經(jīng)過B變成C，再由C變成D，每步的反應(yīng)熱分別為H1、H2、H3。如下圖所示：則有H=H1+H2+H3蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義。有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無法直接測得，但利用蓋斯定律不難間接計算求得。【深度講解】應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡單計算的注意事項： 當(dāng)反應(yīng)方程式乘以或除以某數(shù)時，H也應(yīng)乘以或除以該數(shù)。 反應(yīng)方程式進(jìn)行加減時，H也同樣進(jìn)行加減運算，且計算過程中要帶“+”“-”。 運用蓋斯定律進(jìn)行計算并比較反應(yīng)熱的大小時，同樣要把H看做一個整體。 在設(shè)計的反應(yīng)過程中常會遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的變化，狀態(tài)由固到液到氣變化時，會吸熱；反之會放熱。 當(dāng)設(shè)計的反應(yīng)逆向進(jìn)行時，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，符號相反。運用蓋斯定律關(guān)鍵在于分析總反應(yīng)可由哪些中間過程構(gòu)成，化簡要細(xì)心，計算時H（帶“+”“-”）也要參與運算。 不論一步進(jìn)行還是分步進(jìn)行，始態(tài)和終態(tài)完全一致，蓋斯定律才成立。 某些物質(zhì)只是在分步反應(yīng)中暫時出現(xiàn)，最后應(yīng)該恰好消耗完。2根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計算反應(yīng)熱：H=反應(yīng)物的總鍵能生成物的總鍵能【深度解讀】 計算時一定要注意是什么化學(xué)鍵，單鍵還雙鍵，一個分子中有多少個共價鍵。如1molSi晶體中含有2molSi-Si共價鍵。 有時還要利用題目中的條件構(gòu)造一個新的熱化學(xué)方程式或關(guān)系式，如可根據(jù)燃燒熱的定義，寫出熱化學(xué)方程式，再結(jié)合題目中的熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律進(jìn)行計算。3應(yīng)用蓋斯定律:不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同。換句話說，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。因為有些反應(yīng)進(jìn)行得很慢,有些反應(yīng)不容易直接發(fā)生，這給測定反應(yīng)熱造成了困難.此時如果應(yīng)用蓋斯定律，就可以間接地把它們的反應(yīng)熱計算出來。例9NF3是一種溫室氣體，其存儲能量的能力是CO2的12 00020 000倍，在大氣中的壽命可長達(dá)740年，如表所示是幾種化學(xué)鍵的鍵能：化學(xué)鍵NNFFNF鍵能/kJ/mol946154.8283.0下列說法中正確的是（ ）A 過程N2(g)2N(g)放出能量B 過程N(g)3F(g)NF3(g)放出能量C 反應(yīng)N2(g)3F2(g)=2NF3(g)的H0D NF3吸收能量后如果沒有化學(xué)鍵的斷裂與生成，仍可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)【答案】B例10已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g) Ha kJmol1,2C(s)O2(g)=2CO(g) H220 kJmol1,HH、O=O和OH鍵的鍵能分別為436、496和462 kJmol1，則a為()A 332 B 118 C 350 D 130【答案】D【解析】根據(jù)H=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和，反應(yīng)2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）H=2E（HH）+E（O=O）-4E（OH）=2436kJ/mol+496kJ/mol-4462kJ/mol=-480kJ/mol，將反應(yīng)編號，2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）H=-480kJ/mol（），2C（s）+O2（g）=2CO（g）H=-220kJ/mol（），應(yīng)用蓋斯定律，將（-）2得，C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）H=（-220kJ/mol）-（-480kJ/mol）2=+130kJ/mol，即a=+130，答案選D。例11白磷與氧氣可發(fā)生如下反應(yīng):P4+5O2=P4O10已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為:PP a kJmol-1、PO b kJmol-1、P=O c kJmol-1、O=O d kJmol-1。根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的H，其中正確的是( )A (4c+12b-6a-5d) kJmol-1 B (6a+5d-4c-12b) kJmol-1C (4c+12b-4a-5d) kJmol-1 D (4c+5d-4a-12b) kJmol-1【答案】B