1、第第2121讲化学反应与能量变化讲化学反应与能量变化-2-基础梳理考点突破对点演练焓变与反应热热化学方程式1.焓变与反应热(1)反应热与焓变的定义:反应热是化学反应中的热量。恒压条件下的反应热,称之为焓变,符号为,单位为 。(2)化学反应中的能量变化。吸收或放出 H kJ mol-1 -3-基础梳理考点突破对点演练a表示断裂旧化学键的热量,也可以表示反应的。 b表示形成新化学键的热量,也可以表示活化分子生成生成物所的能量。 c表示反应的反应热,可通过计算求得反应热(焓变)。a.从物质所具有的焓角度分析,焓变(H)为生成物的焓与反应物的焓之差:H=。 b.从化学键角度分析,焓变为反应物总键能与生
2、成物总键能之差: H=(如图所示)。 吸收 活化能 放出 释放 H(生成物)-H(反应物) a-b -4-基础梳理考点突破对点演练(3)放热反应和吸热反应。常见的放热反应:可燃物的燃烧;酸碱中和反应;大多数化合反应;金属与酸(或水)的置换反应;物质的缓慢氧化;铝热反应等。常见的吸热反应:大多数分解反应;盐的水解;Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应;碳与水蒸气、C与CO2的反应等。-5-基础梳理考点突破对点演练2.热化学方程式(1)定义。表示参加反应的物质的和的关系的化学方程式。 (2)意义。不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的。例如: H=-285.8 kJmol-1,表示
3、在25 和101 kPa下,1 mol氢气与0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量。 物质的量反应热 能量变化 -6-基础梳理考点突破对点演练(3)热化学方程式的书写步骤。 -7-基础梳理考点突破对点演练1.反应热H的基本计算公式H=生成物的总能量-反应物的总能量H=各反应物的键能之和-各生成物的键能之和2.常见1 mol各物质中的化学键数目(设NA为阿伏加德罗常数的值)-8-基础梳理考点突破对点演练3.理解焓变的“四”注意(1)任何化学反应都是旧键断裂和新键形成的过程,都伴随着能量的变化。(2)焓变不取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小。(3)物
4、质的物理变化过程中,也会有能量的变化,但不属于吸热反应或放热反应。在进行反应热的有关计算时,必须要考虑到物理变化时的热效应,如物质的三态变化。(4)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应Ba(OH)28H2O与NH4Cl在常温常压下即可进行,而很多放热反应则需要在加热的条件下进行。-9-基础梳理考点突破对点演练4.书写热化学方程式的注意事项 -10-基础梳理考点突破对点演练名师点拨可逆反应的H表示反应完全时的热量变化,与反应是否可逆无关,如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1,表示在298 K时,1 mol N2(g)与3 mol H
5、2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 mol N2(g)与3 mol H2(g)充分反应,不可能生成2 mol NH3(g),故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。-11-基础梳理考点突破对点演练例1依据事实写出下列反应的热化学方程式。(1)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需要吸收10.94 kJ热量,此反应的热化学方程式为。 (2)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时,放出33.4 kJ的热量,则表示肼燃烧的热化学方程式为。 (3)2 mol Al(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s),放出1 669.
6、8 kJ的热量,此反应的热化学方程式为。 (4)2.3 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃,恰好完全燃烧,生成2.7 g液态水和2.24 L CO2(标准状况)并放出68.35 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式: 。 (5)(2017天津理综,节选)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为。 -12-基础梳理考点突破对点演练答案:(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)H=+131.28 kJmol-1(2)N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)H=
7、-534.4 kJmol-1(3)4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)H=-3 339.6 kJmol-1(4)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)H=-1 367 kJmol-1(5)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g)H=-85.6 kJmol-1-13-基础梳理考点突破对点演练-14-基础梳理考点突破对点演练-15-基础梳理考点突破对点演练-16-基础梳理考点突破对点演练考向一化学反应中的能量变化图像1.(2018北京东城模拟)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是 () A.反
8、应生成1 mol N2时转移4 mol e-B.反应物能量之和大于生成物能量之和C.N2O(g)+NO(g)=N2(g)+NO2(g)H=-139 kJmol-1D.断键吸收能量之和小于成键释放能量之和 答案解析解析关闭N2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2O+NO=N2+NO2,反应生成1 mol N2时转移2 mol e-,A项不正确;根据图示,反应物能量之和大于生成物能量之和,B项正确;该反应的反应热为(209-348) kJmol-1=-139 kJmol-1,C项正确;由于该反应放热,所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和,D项正确。 答案解析关闭A-17-基础梳理考点
9、突破对点演练2.(2018甘肃武威高三期末)H2与ICl的反应分、两步进行,其能量变化曲线如图所示,下列有关说法错误的是() A.反应、反应均为放热反应B.反应、反应均为氧化还原反应C.反应比反应的速率小,与相应正反应的活化能无关D.反应、反应的焓变之和为H=-218 kJmol-1 答案解析解析关闭根据图像可知,反应和反应中反应物总能量都大于生成物总能量,则反应、均为放热反应,A项正确;反应、中都存在元素化合价变化,所以反应、都是氧化还原反应,B项正确;反应比反应的速率小,说明反应中正反应的活化能较大,反应中正反应的活化能较小,C项错误;反应、反应两步反应的总的能量变化为218 kJ,根据盖
10、斯定律可知,反应、反应的焓变之和为H=-218 kJmol-1,D项正确。 答案解析关闭C-18-基础梳理考点突破对点演练考向二利用键能计算反应热3.(2018天津南开外国语高级中学高三模拟)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:则表中x为()A.920B.557C.463D.188 答案解析解析关闭根据题意,可得热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H=-572 kJmol-1;而18 g水蒸气变成液态水放出44 kJ热量,则2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)H= -484 kJmol-
11、1,即-484 kJmol-1=2436 kJmol-1+496 kJmol-1-4x kJmol-1,解得x=463。 答案解析关闭C-19-基础梳理考点突破对点演练4.(2018河南豫南豫北名校高三精英联赛)N4的分子结构为正四面体形(如图所示)。已知:断裂N4(g)中1 mol NN键吸收193 kJ能量,形成N2(g)中1 mol NN键放出941 kJ能量。下列说法正确的是()A.N4(g)比N2(g)更稳定B.N4(g)=2N2(g)H=+724 kJmol-1C.形成1 mol N4(g)中的化学键放出193 kJ的能量D.1 mol N2(g)完全转化为N4(g),体系的能量增
12、加362 kJ 答案解析解析关闭 答案解析关闭-20-基础梳理考点突破对点演练5.(2018天津理综,节选)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:已知上述反应中相关的化学键键能数据如下: 则该反应的H=。 答案:+120 kJmol-1解析:化学反应的焓变应该等于反应物的键能之和减去生成物的键能之和,所以该反应的焓变为(4413 kJmol-1+2745 kJmol-1)-(21 075 kJmol-1+2436 kJmol-1)=+120 kJmol-1。-21-基础梳理考点突破对点演练考向三热化学方程式的书写及正误判断6.一定条件下,化学反应2H2+O2=2H2O的能量变化如图所示,则反应
13、的热化学方程式可表示为() 答案解析解析关闭 答案解析关闭-22-基础梳理考点突破对点演练7.写出下列反应的热化学方程式。(1)一定量N2(g)与一定量H2(g)在一定条件下反应生成2 mol NH3(g),放出92.2 kJ热量。 (2)14 g N2(g)与适量的O2(g)在一定条件下反应生成NO(g),吸收34 kJ热量。 (3)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 。 -23-基础梳理考点突破对点演练(4)在25 、101 kPa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出
14、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。 (5)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 、101 kPa下,已知该反应每消耗1 mol CuCl(s),放热44.4 kJ,该反应的热化学方程式是 。 -24-基础梳理考点突破对点演练燃烧热中和热能源1.燃烧热1 mol 稳定 氧化物 1 mol C(s) CO2(g) -25-基础梳理考点突破对点演练名师点拨燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写表示某物质的燃烧热的热化学方程式时,应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余
15、物质的化学计量数。例如: H=-5 518 kJmol-1,即C8H18的燃烧热H为-5 518 kJmol-1。-26-基础梳理考点突破对点演练2.中和热 1 molH2O -27-基础梳理考点突破对点演练3.中和热的测定(1)实验装置。-28-基础梳理考点突破对点演练(2)实验说明。中和热的测定实验中,NaOH溶液的浓度稍大于盐酸的浓度是确保HCl反应完全。若采用的酸、碱溶液浓度相等,可采用碱溶液体积稍过量的方法达到这个目的。实验中若用弱酸(或弱碱)溶液代替强酸(或强碱)溶液,因弱酸(或弱碱)电离出H+(或OH-)需要吸收热量,故测定的中和热的数值小于57.3 kJmol-1;若用浓硫酸与
16、强碱溶液反应测定反应热,因浓硫酸稀释要放热,故测定的反应热的数值大于57.3 kJmol-1。-29-基础梳理考点突破对点演练4.能源(1)能源分类。不可再生 可再生 -30-基础梳理考点突破对点演练(2)解决能源问题的措施。提高能源的利用效率:a.改善开采、运输、加工等各个环节;b.科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。开发新能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。-31-基础梳理考点突破对点演练1.反应热、中和热、燃烧热常见易错易混情况(1)描述反应热时,无论是用“反应热”“焓变”表示还是用H表示,其后所跟数值都需要带“+”“-”符号。如:某反应的反应热(或焓变)为H=-Q
17、kJmol-1或H=+Q kJmol-1。(2)由于中和反应和燃烧均是放热反应,表示中和热和燃烧热可不带“-”号。如:某物质的燃烧热为H=-Q kJmol-1或Q kJmol-1。(3)-32-基础梳理考点突破对点演练2.中和热的测定误差分析(1)分析的依据。看实验中有哪些因素能造成(t终-t始)出现误差。若(t终-t始)偏大,则|H|偏大;若(t终-t始)偏小,则|H|偏小。(2)误差分析实例。50 mL 0.50 molL-1盐酸与50 mL 0.55 molL-1 NaOH溶液反应的误差分析:-33-基础梳理考点突破对点演练例225 、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中
18、和热为57.3 kJmol-1,辛烷的燃烧热为5 518 kJmol-1。下列热化学方程式书写正确的是() 答案解析解析关闭A项,所列热化学方程式中有两个错误,一是中和热是指反应生成1 mol H2O(l)时的反应热,二是当有BaSO4沉淀生成时,反应放出的热量会增加,生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ,错误;B项正确;C项,燃烧热是指101 kPa下,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量,产物中的水应为液态水,错误;D项,当2 mol辛烷完全燃烧时,产生的热量为11 036 kJ,且辛烷应为液态,错误。 答案解析关闭B-34-基础梳理考点突破对点演练
19、考向一能源的开发与利用1.(2018天津津南高三模拟)未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列属于未来新能源的是()天然气煤核能石油太阳能生物质能风能氢能A.B.C. D. 答案解析解析关闭新能源要符合污染小、可再生性强等特点,选D。 答案解析关闭D-35-基础梳理考点突破对点演练2.(2018浙江台州期末)合理利用燃料、减小污染符合绿色化学理念,下列关于燃料的说法正确的是()A.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料B.通入大大过量的空气使燃料充分燃烧,从而达到充分利用热能的目的C.燃料的化学能可以在不同的条件下转化为热能、电能被人类利用D.硫的燃烧热为a kJ
20、mol-1,表示硫的燃烧热的热化学方程式为 答案解析解析关闭“可燃冰”外观像冰,其化学组成是CH4nH2O,水的化学式为H2O,根据原子守恒知,水不能变为油,A项错误;氧气助燃,所以通入足量的空气能使燃料充分燃烧,但通入大大过量的空气会使较多热量被空气带走,不利于热量的充分利用,B项错误;物质的化学能可以转化为热能、光能、电能等能量形式,C项正确;根据燃烧热的定义,硫完全燃烧应转化成气态的二氧化硫,D项错误。 答案解析关闭C-36-基础梳理考点突破对点演练考向二燃烧热、中和热的概念理解及计算3.下列关于热化学方程式的描述中正确的是() 答案解析解析关闭硫酸和氢氧化钡的反应中有硫酸钡白色沉淀生成
21、,放出的热量会增多,A项错误;燃烧热是指在101 kPa下,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,甲醇燃烧生成氢气,不是生成稳定的氧化物,题中热化学方程式不能表示CH3OH的燃烧热,且CH3OH为气体,也不能表示CH3OH的燃烧热,B项错误;氢气的燃烧热应是101 kPa下1 mol氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量,C项错误。 答案解析关闭D-37-基础梳理考点突破对点演练4.(1)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应:C57H104O6(s)+80O2(g)=57CO2(g)+52H2O(l)已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ。油酸
22、甘油酯的燃烧热H为。 (2)已知丙烷的燃烧热H=-2 215 kJmol-1,若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水,则放出的热量约为。 答案:(1)-3.4104 kJmol-1(2)55.375 kJ -38-基础梳理考点突破对点演练-39-基础梳理考点突破对点演练考向三中和热的测定5.(2018天津河西高三质检)为了测量某中和反应生成1 mol水时的反应热,在计算时至少需要的数据有 ()酸溶液的浓度碱溶液的体积比热容反应后溶液的质量生成水的物质的量反应前后温度变化操作所需的时间A.B.C.D. 答案解析解析关闭 答案解析关闭-40-基础梳理考点突破对点演练6.某实验小组用0.50 mo
23、lL-1 NaOH溶液和0.50 molL-1 H2SO4溶液进行反应热的测定,实验装置如图所示。(1)写出该反应的热化学方程式生成1 mol H2O(l)时的反应热为H=-57.3 kJmol-1: 。 -41-基础梳理考点突破对点演练(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL H2SO4溶液进行实验,实验数据如表所示。请填写表格中的空白:近似认为0.50 molL-1 NaOH溶液和0.50 molL-1 H2SO4溶液的密度都是1.0 gmL-1,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J(g)-1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热H=(取小数点后一位)。 -42-基础梳理考点突破
24、对点演练上述实验数值结果与-57.3 kJmol-1有偏差,产生偏差的原因不可能是(填字母序号)。 A.实验装置保温、隔热效果差B.量取NaOH溶液的体积时仰视读数C.分多次把NaOH溶液倒入盛有稀硫酸的小烧杯中D.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(3)若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 molL-1的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为H1、H2、H3,则H1、H2、H3的大小关系为。 答案:(1)H2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O(l)H=-114.6 kJmol-1(2)4.0-53.5 kJ
25、mol-1B(3)H1=H20,2C(s)+O2(g)=2CO(g)H=-220 kJmol-12-得:2H2O(g)=O2(g)+2H2(g)H=(2a+220) kJmol-10,4462-496-2436=2a+220,解得a=+130。-52-基础梳理考点突破对点演练-53-基础梳理考点突破对点演练(3)(2017全国卷,节选)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为 、。制得等量H2所需能量较少的是。 -54-基础梳理考点突破对点演练-55-基础梳理考点突破对点演练-56-基础梳理考点突破对点演
26、练考向二利用盖斯定律比较H大小3.(2018沈阳二中期中)已知:下列关于上述反应焓变的判断正确的是()A.H10,H30,H40C.H1=H2+H3D.H3=H4+2H5C解析:物质的燃烧反应均为放热反应,则H1、H3、H4均小于0,故A、B项错误;将题给的5个热化学方程式依次编号为、,根据盖斯定律,=+,故H1=H2+H3,C项正确;根据盖斯定律,3=+2,故3H3=H4+2H5,D项错误。-57-基础梳理考点突破对点演练答案:解析:设两个反应分别为、,反应为化合反应,为放热反应, H10。反应为有机物B的燃烧反应,H20。根据盖斯定律可知反应+可得反应H2(g)+O2(g)=H2O2(l),则反应H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的H=H1+H20。-58-基础梳理考点突破对点演练考向三利用盖斯定律书写热化学方程式5.(1)标准摩尔生成焓是指在25 和101 kPa时,最稳定的单质生成1 mol化合物的焓变。已知25 和101 kPa时下列反应:写出乙烷标准摩尔生成焓的热化学方程式: 。 (2)雾霾的主要成分之一是来自汽车尾气的氮氧化物,研究表明CH4可以消除汽车尾气中氮氧化物的污染。写出甲烷气体催化还原N2O4气体生成稳定的单质气体、二氧化碳气体和液态水的热化学方程式: 。
