全国版2021高考化学一轮复习第17讲化学反应的热效应课件

全国版2021高考化学一轮复习第17讲化学反应的热效应课件

化学反应与能量转化 第六章 第 17 讲　化学反应的热效应 1. 了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。　 2. 了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。　 3. 了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。　 4. 了解焓变 (Δ H ) 与反应热的含义。　 5. 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 栏 目 导 航 考点一　焓变与反应热 考点二　热化学方程式 考点三　燃烧热、中和热、能量 探究高考 · 明确考向 考点一　焓变与反应热 反应物中化学键 　 生成物中化学键 　 物质 　 能量 　 质量 　 能量 　 2 ． 焓变、反应热 (1) 焓 (H) 用于描述物质 ________________ 的物理量。 (2) 焓变 (Δ H ) Δ H ＝ ___________________________ 。单位 J · mol － 1 或 kJ · mol － 1 。 (3) 反应热 指当化学反应在一定 __________ 下进行时，反应所 __________ 或 __________ 的热量，通常用符号 Q 表示，单位 J · mol － 1 或 kJ · mol － 1 。 (4) 焓变与反应热的关系 对于 __________ 条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系： __________ 。 所具有能量 　 H ( 生成物 ) － H ( 反应物 ) 　 温度 　 放出 　 吸收 　 等压 　 ΔH ＝ Q p 　 3 ． 反应热的本质 a 、 b 表 示的意 义 微观 宏观 a 表示断裂反应物中的化学键吸收的能量； b 表示形成生成物中的化学键放出的能量； Δ H 表示反应热 ( 焓变 ) a 表示正反应的活化能； b 表示逆反应的活化能； Δ H 表示反应热 ( 焓变 ) 反应热 ( 焓变 ) Δ H ＝ _______________ _______ ＝ __________( 放热反应： Δ H <0 ；吸热反应： Δ H >0) 说明：催化剂能降低反应所需活化能，但不影响反应热的大小 H( 生成物 ) － H( 反应物 ) a － b 4 ． 常见的放热反应和吸热反应 (1) 放热反应：①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应等。 (2) 吸热反应：①大多数分解反应；②盐的水解；③ Ba(OH) 2 · 8H 2 O 与 NH 4 Cl 反应；④碳和水蒸气、 C 和 CO 2 的反应等。 题组一　依据反应过程能量图像，理解活化能与焓变的关系 1 ． (2019 · 湖南 H11 教育联盟联考 ) 已知化学反应 A 2 (g) ＋ B 2 (g)===2AB(g) 　 Δ H ＝ Q kJ · mol － 1 的能量变化如图所示，下列叙述中正确的是 ( 　　 ) A ．加入催化剂，该反应的反应热 Δ H 将减小 B ．每生成 2 mol A — B 键，将吸收 b kJ 能量 C ．由图可知， b － a ＝ Q D ．该反应正反应的活化能大于 Q kJ · mol － 1 D 　 解析 加入催化剂，降低反应的活化能，但反应的反应热 Δ H 不变， A 错误。由题图可知，每生成 2 mol AB ，吸收 ( a － b ) kJ 热量，即生成 2 mol A — B 键，吸收 ( a － b ) kJ 热量， B 错误。由题图可知，该反应的 Δ H ＝ E a ( 正反应 ) － E a ( 逆反应 ) ＝ ( a － b ) kJ · mol － 1 ＝ Q kJ · mol － 1 ，则有 a ＝ b ＋ Q ，故该反应正反应的活化能大于 Q kJ · mol － 1 ， C 错误， D 正确。 B 　 解析 A 　 解析 4 ． (2019 · 北京东城区模拟 ) 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 ． 920 　　 B ． 557 　　 C ． 463 　　 D ． 188 C 　 解析 1 ． 概念 表示参加反应 __________ 和 __________ 关系的化学方程式。 2 ． 意义 表明了化学反应中的 __________ 变化和 __________ 变化。 如： C(s) ＋ O 2 (g)===CO 2 (g) 　 Δ H ＝－ 393.5 kJ · mol － 1 表示在 25℃ 、 101 kPa 时， _______________________________ 生成 ____________________________ ___ ________ 。 考点二　热化学方程式 物质的量 反应热 物质 能量 1 mol 固体碳和 1 mol 氧气反应 1 mol 二氧化碳气体时放出 393.5 kJ 的热量 3 ． 书写 (1) 注明反应的 __________ 和 __________ (25 ℃ 、 101 kPa 下进行的反应可不注明 ) 。 (2) 注明反应物和生成物的状态：固态 (s) 、液态 (l) 、水溶液 (aq) 、气态 (g) 。 (3) 注意符号和单位， Δ H 应包括 “ ＋ ” 或 “ － ” 、数字和单位 (kJ · mol － 1 ) 。 (4) 一般不标注 “ ↑ ” 、 “ ↓ ” 以及 “ 点燃 ” 、 “ 加热 ” 等反应条件。 (5) 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示 ________________ ，可以是整数，也可以是分数。 (6) 化学计量数必须与 Δ H 相对应，如果化学计量数加倍，则 Δ H 也要加倍；当反应向逆反应方向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 温度 　 压强 　 该物质的物质的量 　 ①Δ H 单位 “ kJ · mol － 1 ” 的含义，并不是指每摩尔物质参加反应时的热效应，而是指按照所给的化学方程式的化学计量数完成反应时，每摩尔反应所产生的热效应。 ② 可逆反应的反应热是指完全反应时的反应热。 题组一　热化学方程式的书写 1 ．写出下列反应的热化学方程式 (1) 已知化学反应 A 2 (g) ＋ B 2 (g)===2AB(g) 的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式： _______________________________________________________ 。 A 2 (g) ＋ B 2 (g)===2AB(g) 　 ΔH ＝＋ (a － b) kJ · mol － 1 书写热化学方程式要 “ 五查 ” (1) 查热化学方程式是否配平。 (2) 查各物质的聚集状态是否正确。 (3) 查 Δ H 的 “ ＋ ”“ － ” 符号是否正确。 (4) 查反应热的单位是否为 kJ · mol － 1 。 (5) 查反应热的数值与化学计量数是否对应。 答案　 C “ 五审 ” 突破热化学方程式的判断正误 1 ． 燃烧热 (1) 概念 在 25℃ 、 101 kPa 时， __________ 纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用 kJ · mol － 1 表示。 考点三　燃烧热、中和热、能源 1 mol 理解燃烧热的 “ 关键点 ” 有：测定条件是 25 ℃ 、 101 kPa 、可燃物的物质的量是 1 mol 、完全燃烧、生成稳定的氧化物等，其中的 “ 完全燃烧 ” ，是指物质中下列元素完全转化成对应的稳定氧化物： C → CO 2 (g) ， H → H 2 O(l) ， S → SO 2 (g) 等。 2 ． 中和热 (1) 概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成 __________________ 时的反应热叫中和热。 1 mol 液态 H 2 O 理解中和热的 “ 关键点 ” 有： ① 稀溶液； ② 产物是 1 mol 液态 H 2 O ； ③ 只有强酸和强碱的中和热才为 57.3 kJ · mol － 1 。 强酸与强碱 3 ． 中和热的测定 (1) 实验装置 小于 大于 [ 填一填 ] 　 50 mL 0.50 mol · L － 1 盐酸与 50 mL 0.55 mol · L － 1 NaOH 溶液反应中和热的误差分析： 偏小 　 引起误差的实验操作 t 终 － t 始 |Δ H | 保温措施不好 __________ __________ 搅拌不充分 __________ __________ 所用酸、碱浓度过大 __________ __________ 用同浓度的氨水代替 NaOH 溶液 __________ __________ 用同浓度的醋酸代替盐酸 __________ __________ 用 50 mL 0.50 mol · L － 1 NaOH 溶液 __________ __________ 偏小 　 偏大 　 偏小 　 偏小 　 偏小 　 偏小 　 偏小 　 偏大 　 偏小 　 偏小 　 偏小 　 4 ． 能源 (1) 能源分类 (2) 解决能源问题的措施 ①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。 ②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。 答案　 B B 　 解析 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 H 2 O(l) 时的反应热，二是当有 BaSO 4 沉淀生成时，反应放出的热量会增加，生成 1 mol H 2 O(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 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。 (1) 描述反应热时，无论是用 “ 反应热 ”“ 焓变 ” 表示还是用 Δ 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 Δ H ＝－ Q kJ · mol － 1 或 Δ H ＝＋ Q kJ · mol － 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 Δ H ＝－ Q kJ · mol － 1 或 Q kJ · mol － 1 。 (3) 题组二　中和热测定误差分析和数据处理 3 ． (2019 · 湖南长郡中学月考 ) 在如图所示的量热计中，将 100 mL 0.50 mol · L － 1 CH 3 COOH 溶液与 100 mL 0.55 mol · L － 1 NaOH 溶液混合。温度从 25.0 ℃ 升高到 27.7 ℃ 。已知量热计的热容常数 ( 量热计各部件每升高 1 ℃ 所需的热量 ) 是 150.5 J · ℃ － 1 ，生成溶液的比热容为 4.184 J · g － 1 · ℃ － 1 ，溶液的密度均近似为 1 g · cm － 3 。 (1) 试求 CH 3 COOH 的中和热 Δ H ＝ __________________ 。 (2)CH 3 COOH 的中和热的文献值为－ 56.1 kJ · mol － 1 ，则请你分析在 (1) 中测得的实验值偏差可能的原因： ______________________________________________________________________ 。 (3) 实验中 NaOH 过量的目的是 ______________________________________________________________________ 。 － 53.3 kJ·mol － 1 　 　 ① 量热计的保温瓶绝热效果不好；②酸碱溶液混合不迅速；③温度计不够精确等　 使碱稍稍过量，为了能保证 CH 3 COOH 溶液完全被中和，从而提高实验的准确度 4 ．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下： ①用量筒量取 50 mL 0.50 mol · L － 1 盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取 50 mL 0.55 mol · L － 1 NaOH 溶液，并用同一温度计测出其温度；③将 NaOH 溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题： (1) 假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是 1 g · cm － 3 ，又知中和反应后生成溶液的比热容 c ＝ 4.18 J · g － 1 · ℃ － 1 。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下： 实验 序号 起始温度 t 1 / ℃ 终止温度 t 2 / ℃ 盐酸 氢氧化钠溶液 混合溶液 1 20.0 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.4 3 20.5 20.6 23.6 依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热 Δ H ＝ ______________( 结果保留一位小数 ) 。 (2)______( 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ) 用 Ba(OH) 2 溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是 ___________________________________________________________________ 。 (3) 现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 mol · L － 1 的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为 Δ H 1 、 Δ H 2 、 Δ H 3 ，则 Δ H 1 、 Δ H 2 、 Δ H 3 的大小关系为 ___________________ 。 － 51.8 kJ·mol － 1 　 不能 　 H 2 SO 4 与 Ba(OH) 2 反应生成 BaSO 4 沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热　 Δ H 1 ＝ Δ H 2 <Δ H 3 解析　 (1) 取三次实验的平均值代入公式计算即可。 (2) 硫酸与 Ba(OH) 2 溶液反应生成 BaSO 4 沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用 Ba(OH) 2 溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。 (3) 稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故反应热的数值要小一些 ( 注意中和热与 Δ H 的关系 ) 。 中和热测定 “ 三 ” 关键 ①快 —— 实验操作时动作要快，减少热量的损失。 ②准 —— 温度在反应热的测量中是最重要的参数，在测量时，读数要准。 ③稀 —— 所用强酸和强碱溶液的浓度宜小不宜大。 题组三　能源的分类及开发利用 5 ． (2019 · 山东泰安一中月考 ) 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标准的是 ( 　　 ) ① 天然气　②煤　③核能　④石油　⑤太阳能　⑥生物质能　⑦风能　⑧氢能 A ．①②③④　　　　 B ．③④⑤⑥⑦⑧ C ．③⑤⑥⑦⑧　　　 D ．⑤⑥⑦⑧ 答案　 D 6 ． (2019 · 四川绵阳诊断 ) 为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。 下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． H 2 O 的分解反应是放热反应 B ．氢能源已被普遍使用 C ． 2 mol 液态 H 2 O 具有的总能量低于 2 mol H 2 和 1 mol O 2 的能量 D ．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 答案　 C 探究高考 · 明确考向 ＋ 120 kJ/mol 2 ． (2015 · 北京卷， 9) 最新报道：科学家首次用 X 射线激光技术观察到 CO 与 O 在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下： 下列说法正确的是 ( 　　 ) A ． CO 和 O 生成 CO 2 是吸热反应 B ．在该过程中， CO 断键形成 C 和 O C ． CO 和 O 生成了具有极性共价键的 CO 2 D ．状态 Ⅰ→ 状态 Ⅲ 表示 CO 与 O 2 反应的过程 C 　 解析 A 项，由能量 — 反应过程图像中状态 Ⅰ 和状态 Ⅲ 知， CO 和 O 生成 CO 2 是放热反应，错误； B 项，由状态 Ⅱ 知，在 CO 与 O 生成 CO 2 的过程中 CO 没有断键形成 C 和 O ，错误； C 项，由状态 Ⅲ 及 CO 2 的结构式 O===C===O 知， CO 2 分子中存在碳氧极性共价键，正确； D 项，由能量 — 反应过程图像中状态 Ⅰ (CO 和 O) 和状态 Ⅲ (CO 2 ) 分析，状态 Ⅰ→ 状态 Ⅲ 表示 CO 和 O 原子反应生成 CO 2 的过程，错误。 3 ． (2016 · 海南卷， 6) 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： C 57 H 104 O 6 (s) ＋ 80O 2 (g)===57CO 2 (g) ＋ 52H 2 O(l) 已知燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8×10 4 kJ ，油酸甘油酯的燃烧热为 ( 　　 ) A ． 3.8×10 4 kJ · mol － 1 B ．－ 3.8×10 4 kJ · mol － 1 C ． 3.4×10 4 kJ · mol － 1 D ．－ 3.4×10 4 kJ · mol － 1 C 　 解析 4 ． (2016 · 江苏卷， 8) 通过以下反应均可获取 H 2 。下列有关说法正确的是 ( 　　 ) ① 太阳光催化分解水制氢： 2H 2 O(l)===2H 2 (g) ＋ O 2 (g) 　 Δ H 1 ＝ 571.6 kJ · mol － 1 ② 焦炭与水反应制氢： C(s) ＋ H 2 O(g)===CO(g) ＋ H 2 (g) 　 Δ H 2 ＝ 131.3 kJ · mol － 1 ③ 甲烷与水反应制氢： CH 4 (g) ＋ H 2 O(g)===CO(g) ＋ 3H 2 (g) 　 Δ H 3 ＝ 206.1 kJ · mol － 1 A ．反应①中电能转化为化学能 B ．反应②为放热反应 C ．反应③使用催化剂， Δ H 3 减小 D ．反应 CH 4 (g)===C(s) ＋ 2H 2 (g) 的 Δ H ＝ 74.8 kJ · mol － 1 D 　 解析 反应①中是光能转化为化学能， A 错误；反应②中 Δ H >0 ，为吸热反应， B 错误；催化剂只降低反应的活化能，不影响反应的焓变， C 错误；根据盖斯定律，目标反应可由反应 ③ － ② 获得， Δ H ＝ 206.1 kJ · mol － 1 － 131.3 kJ · mol － 1 ＝ 74.8 kJ · mol － 1 ， D 正确。