2021高考化学一轮复习专题3第1讲化学反应中的热效应课件苏教版

2021高考化学一轮复习专题3第1讲化学反应中的热效应课件苏教版

第 1 讲　化学反应中的热效应 - 2 - 考纲要求 :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。 　 5. 了解焓变 (Δ H ) 与反应热的含义。 　 6. 理解盖斯定律 , 并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 - 3 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 导学诱思 下列过程或相应描述属于吸热过程的是 　　　　　 、属于放热过程的是 　　　　　　　 。   ① 反应物的总能量大于生成物的总能量　 ② Δ H >0 ③ 发生反应时 , 断开反应物的旧化学键吸收的总能量大于生成生成物时形成新化学键放出的总能量　 ④ 氢气燃烧 ②③⑥ ①④⑤⑦⑧ 反应热 - 4 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 落实基础 1 . 焓变 化学反应放出或吸收的能量 , 符号 : 　　　　 , 单位 : 　　　　　　 。 2 . 吸热反应和放热反应 (1) 从化学键的角度分析。 Δ H 　 　 kJ·mol -1 < < > > - 5 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 (2) 从能量守恒的角度分析。 (3) 从反应类型角度记忆。 常见的放热反应有 : ① 所有的燃烧反应 , ② 酸碱中和反应 , ③ 金属与酸或水的反应 , ④ 大多数化合反应 , ⑤ 铝热反应。 常见的吸热反应有 : ① 盐的水解 , ② Ba(OH) 2 ·8H 2 O 与 NH 4 Cl 的反应 , ③ C 与 CO 2 、 C 与 H 2 O 的反应 , ④ 大多数分解反应。 放 < 吸 > - 6 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 3 . 标准燃烧热 (1) 概念 :101 kPa 时 , 　　　　 mol 物质完全燃烧的反应热 , 单位 　　　　　　　　 。   (2) 注意 : ① 量 —— 可燃物为 1 mol 。 ② 产物 —— 物质完全燃烧是指物质中含有的碳元素转化为 　　　　　　 , 氢元素转化为 　　　　　　 , 氮元素转化为 　　　　　　 。   1 kJ·mol -1 　 CO 2 (g) 　 H 2 O(l) 　 N 2 (g) - 7 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 4 . 中和热 (1) 概念 : 稀的 　　 酸溶液与稀的 　　 碱溶液中和生成 　　　 水时放出的热量。   (2) 注意 : ① 量 —— 生成物为 1 mol 水。 ② 中和反应的对象 —— 稀的强酸溶液与稀的强碱溶液。在判断中和热的大小时 , 要注意弱酸或弱碱电离要吸收热量 , 浓硫酸溶于水时放出热量。 强 强 1 mol - 8 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 易错辨析 判断正误 , 正确的画 “ √ ” , 错误的画 “ ×” 。 (1) 电灯泡发光属于放热反应、水结冰属于吸热反应 ( 　　 ) (2) 物质发生化学变化都伴随着能量变化 ( 　　 ) (3) 放热反应不需要加热就能反应 , 吸热反应需要加热才能反应 ( 　　 ) (4) 相同物质的量的碳在空气、纯氧中均充分燃烧 , 在纯氧中放出的热量多 ( 　　 ) (5) 化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化 ( 　　 ) × √ × × × - 9 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 考查角度一 　 概念辨析 例 1 判断正误 , 正确的画 “ √ ” , 错误的画 “ ×” 。 (1) 向汽油中添加甲醇后 , 该混合燃料的热值不变 ( 　　 ) (2)1 mol H 2 燃烧放出的热量为 H 2 的标准燃烧热 ( 　　 ) (4) 利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法 ( 　　 ) × × × √ - 10 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 × × × × - 11 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 解析 : (1) 中 , 汽油、甲醇本身热值不同 , 错误 ;(2) 中 , 没有注明完全燃烧、生成液态水 , 错误 ;(3) 中 , 化学反应过程中一定伴随着能量的变化 , 错误 ;(5) 中 ,Δ H 的数值与热化学方程式中的化学计量数有关 , 错误 ;(6) 中 , 水的状态错误 ;(7) 中 , 除了 有水生成 外 , 还生成硫酸钡沉淀 , 错误 ;(8) 中 , 水的状态错误。 - 12 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 方法指导 (1) 反应热、标准燃烧热、中和热均有单位 , 单位均为 kJ · mol -1 。 (2) 标准燃烧热、中和热的数值与参加反应的反应物的量的多少无关 , 但在分析时要注意反应物及生成物的状态及类别 ( 强酸、强碱、弱酸、弱碱 ) 。 - 13 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 14 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 考查角度三 　 结合图像考查 例 3 已知化学反应 A 2 (g)+B 2 (g) 2AB(g) 　 Δ H =+100 kJ·mol -1 的能量变化如图所示 , 判断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. 每生成 2 分子 AB 吸收 ( a-b ) kJ 能量 D. 该反应正反应的活化能大于 100 kJ·mol -1 答案 解析 解析 关闭 反应热 Δ H = 生成物能量总和 - 反应物能量总和 , 催化剂不能改变反应热的大小 , 故 A 项错误 ; 由题图可知 , 每生成 2 mol A—B 键 , 反应将放出 b kJ 的能量 , 每生成 2 mol AB(g), 吸收 ( a-b ) kJ=100 kJ 的能量 , 故 B 、 C 项错误 ; 根据题意 ( a-b ) kJ=100 kJ, a kJ=(100+ b ) kJ, 所以该反应正反应的活化能大于 100 kJ · mol -1 , 故 D 项正确。 答案 解析 关闭 D - 15 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 跟踪训练 1 . 已知 2Fe 2 O 3 (s)+3C(s)==3CO 2 (g)+4Fe(s) Δ H =+468.2 kJ·mol -1 C(s)+O 2 (g)==CO 2 (g) 　 Δ H =-393.5 kJ·mol -1 根据以上热化学方程式判断 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.C(s) 的燃烧热为 393.5 kJ B. 如图可表示由 C 生成 CO 2 的反应过程的能量关系 C.O 2 (g) 与 Fe(s) 反应放出 824.35 kJ 热量时 , 转移 4 mol 电子 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 16 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 2 . 由 N 2 O 和 NO 反应生成 N 2 和 NO 2 的能量变化如图所示 , 若生成 1 mol N 2 , 其 Δ H = 　　　　　　 kJ·mol -1 。   答案 解析 解析 关闭 根据图像可知反应热为 209 kJ · mol -1 -348 kJ · mol -1 =-139 kJ · mol -1 。 答案 解析 关闭 -139 - 17 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 答案 解析 解析 关闭 用反应物的总键能减去生成物的总键能等于反应的焓变 , 反应可看成是苯乙烷中乙基的两个碳氢键断裂 , 由碳碳单键变成碳碳双键 , 同时有 H 2 生成 , 故有 Δ H =412 kJ · mol -1 ×2+348 kJ · mol -1 -612 kJ · mol -1 -436 kJ · mol -1 =+124 kJ · mol -1 。 答案 解析 关闭 +124 - 18 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 热化学方程式 导学诱思 写出 1 mol C(s) 与适量水蒸气反应 , 生成 CO(g) 和 H 2 (g) 吸收 131.5 kJ 热量的热化学方程式 :   　 。    - 19 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 落实基础 1 . 定义 : 能够表示 　　　　　　　　　　　 的化学方程式。   2 . 意义 : 表明化学反应中的 　　　　 变化和 　　　　 变化 , 如 H 2 (g)+ O 2 (g) H 2 O(g) 　 Δ H =-241.8 kJ·mol -1 表示的意义 : 发生上述反应生成 1 mol H 2 O(g) 后放出 　　　 kJ 的热量。   3 . 热化学方程式的书写步骤 反应热　 物质　 能量 　 241.8 - 20 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 × × - 21 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 - 22 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 考查角度一 　 热化学方程式的正误判断 例 1 下列热化学方程式或离子方程式中 , 正确的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 标准燃烧热是指 101 kPa 时 1 mol 可燃物完全燃烧时的反应热 , 液态水为完全燃烧产物 ,A 错误 ;Δ H 表示 1 mol 氮气与 3 mol 氢气完全反应生成 2 mol NH 3 时的反应热 , 此反应为可逆反应 , 投入 0.5 mol 的氮气 , 最终参加反应的氮气一定小于 0.5 mol,B 错误 ; 中和热是稀的强酸溶液与稀的强碱溶液中和生成 1 mol 水放出的热量 ,C 错误 ;2 g H 2 是 1 mol 氢气 ,D 选项正确。 答案 解析 关闭 D - 23 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 互动探究 (1)B 选项中的反应 N 2 (g)+3H 2 (g) 2NH 3 (g) 　 Δ H =- a kJ · mol -1 , 如果在原基础上增大压强 , 平衡右移 , 放出的热量 　　　 ( 填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”)19.3 kJ,Δ H 　　　　 ( 填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ”) 。   (2)C 选项 , 含 1 mol 醋酸的醋酸稀溶液与过量 NaOH 溶液反应放出的热量 　　　　 ( 填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”, 下同 )57.3 kJ, 含 1 mol H 2 SO 4 的浓硫酸与过量 NaOH 溶液反应放出的热量 　　　　 57.3 kJ 。   大于 不变 小于 大于 - 24 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 方法指导 热化学方程式是一种表示反应过程中的物质变化和能量变化的化学用语。与普通化学方程式相比 , 书写时除了要遵循化学方程式的要求外 , 还应注意以下几点 : - 25 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 考查角度二 　 热化学方程式的书写 例 2 (1) 已知 AX 3 的熔点和沸点分别为 -93.6 ℃ 和 76 ℃ ,AX 5 的熔点为 167 ℃ 。室温时 AX 3 与气体 X 2 反应生成 1 mol AX 5 , 放出热量 123.8 kJ 。该反应的热化学方程式为   　 。   (2) 已知 : 由上述热化学方程式可知 :CH 3 OH 的标准燃烧热 　　　　 ( 填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”)-638.51 kJ·mol -1 。   已知水的汽化热为 44 kJ·mol -1 , 则表示氢气标准燃烧热的热化学方程式为   　 。   - 26 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 解析 : (1) 书写热化学方程式时要注明各物质的聚集状态及 Δ H 的单位和符号。 (2) 表示标准燃烧热的热化学方程式中应生成液态水 , 气态水变为液态水放出热量 , 故 1 mol 甲醇完全燃烧生成液态水释放的热量应大于 638.51 kJ 。 - 27 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 跟踪训练 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 H 2 , 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 (N 2 H 4 ) 气体完全燃烧生成 N 2 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 O 2 (g) 反应生成 Al 2 O 3 (s), 放出 1 669.8 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 CO 2 ( 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 :   　 。   - 28 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 答案 : (1)C(s)+H 2 O(g) ═ CO(g)+H 2 (g) Δ H =+131.28 kJ·mol -1 (2)N 2 H 4 (g)+O 2 (g) ═ N 2 (g)+2H 2 O(g) Δ H =-534.4 kJ·mol -1 (3)4Al(s)+3O 2 (g) ═ 2Al 2 O 3 (s) Δ H =-3 339.6 kJ·mol -1 (4)C 2 H 5 OH(l)+3O 2 (g) ═ 2CO 2 (g)+3H 2 O(l) Δ H =-1 367 kJ·mol -1 - 29 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 - 30 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 - 31 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 2 .(1) 在 25 ℃ 、 101 kPa 下 ,1 g 甲烷燃烧生成 CO 2 和液态水时放热 55.6 kJ 。则表示甲烷标准燃烧热的热化学方程式为 　 。   (2) 下表中的数据表示破坏 1 mol 化学键需消耗的能量 ( 即键能 , 单位为 kJ·mol -1 ): 根据键能数据计算以下反应的反应热 Δ H : - 32 - 必备知识 • 自主预诊 关键能力 • 考向突破 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 33 - 盖斯定律的应用 用盖斯定律进行有关反应热的简单计算及热化学方程式的书写是近几年高考的重点。该类题目常常与元素化合物、化学平衡相结合进行考查。 - 34 - 思维建模 利用盖斯定律书写热化学方程式的一般步骤 : - 35 - 答案 解析 解析 关闭 将已知的三个热化学方程式按照先后顺序依次编序为①②③ , 用① - ② - ③即为所求的热化学方程式 , 由此可得到 Δ H =-45.5 kJ · mol -1 。 答案 解析 关闭 -45.5 - 36 - 二、无方程式型 首先依据信息书写热化学方程式及所求方程式 , 然后再依据盖斯定律进行计算。 例 2 (1) 已知 CO(g) 和 CH 3 OH(l) 的标准燃烧热 Δ H 分别为 -283.0 kJ·mol -1 和 -726.5 kJ·mol -1 。甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为   　 。   (2) 工业上利用天然气 ( 主要成分为 CH 4 ) 与 CO 2 进行高温重整制备 CO, 已知 CH 4 、 H 2 和 CO 的标准燃烧热 (Δ H ) 分别为 -890.3 kJ·mol -1 、 -285.8 kJ·mol -1 和 -283.0 kJ·mol -1 , 则生成 1 m 3 ( 标准状况 )CO 所需热量为 　 。   答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 37 - 三、有关图像的计算 例 3 热化学方程式中的 Δ H 实际上是热力学中的一个物理量 , 叫做焓变 , 其数值和符号与反应物和生成物的总能量有关 , 也与反应物和生成物的键能有关。 (1) 图 Ⅰ 表示的是 NO 2 和 CO 反应生成 CO 2 和 NO 过程中能量变化示意图 , 请写出 NO 2 和 CO 反应的热化学方程式 : 　 。   - 38 - (2) 图 Ⅱ 表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成氢化物时的焓变数据 , 根据焓变数据可确定 a 、 b 、 c 、 d 分别代表哪种元素 , 试写出硒化氢在热力学标准状态下 , 发生分解反应的热化学方程式 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   答案 : ( 1)NO 2 (g)+ CO(g) ==NO (g )+ CO 2 (g) 　 Δ H =- 234 kJ·mol -1 (2)H 2 Se(g)==Se(s)+H 2 (g) 　 Δ H =-81 kJ1kJ3 -1 - 39 - 解析 : (1) 根据图 Ⅰ 可知 , 此反应是放热反应 , 热化学方程式为 NO 2 (g)+ CO (g) ==NO(g)+ CO 2 (g) 　 Δ H =(134-368) kJ · mol -1 =-234 kJ · mol -1 。 (2) 同主族非金属元素从上到下非金属性逐渐减弱 , 其气态氢化物的稳定性降低、能量增大 , 则可确定 a 、 b 、 c 、 d 分别代表碲、硒、硫、氧元素。 b 代表硒元素 , 生成 1 mol H 2 Se 的 Δ H =+81 kJ · mol -1 , 则分解反应的热化学方程式为 H 2 Se(g)==Se(s)+H 2 (g) 　 Δ H =-81 kJ · mol -1 。 - 40 - 对点训练 1 .(2019 陕西商洛高三检测 ) 已知 : ① 2Zn(s)+O 2 (g) ═ 2ZnO(s) 　 Δ H =-701.0 kJ·mol -1 ; ② 2Hg(l)+O 2 (g) ═ 2HgO(s) 　 Δ H =-181.6 kJ·mol -1 则反应 Zn(s)+HgO(s) ═ ZnO(s)+Hg(l) 的 Δ H 为 ( 　　 ) 。 A.+519.4 kJ·mol -1 B.+259.7 kJ·mol -1 C.-259.7 kJ·mol -1 D.-519.4 kJ·mol -1 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 41 - 2 .(2019 浙江绍兴高三期末 ) 由合成气制备二甲醚 , 涉及如下反应 : 能量变化如图所示 : 下列说法正确的是 ( 　　 ) 。 A.Δ H 1 <Δ H 2 B. 反应 ( ⅱ ) 为吸热反应 C.C 2 H 4 (g)+H 2 O(g) CH 3 OCH 3 (g) Δ H =-5.2 kJ·mol -1 D. 若在容器中加入催化剂 , 则 E 2 -E 1 将变小 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 42 - 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 43 - 4 .(1)(2018 全国 Ⅰ ) 采用 N 2 O 5 为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术 , 在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题 : 已知 : ① 2N 2 O 5 (g)==2N 2 O 4 (g)+O 2 (g) Δ H 1 =-4.4 kJ·mol -1 ② 2NO 2 (g)==N 2 O 4 (g) 　 Δ H 2 =-55.3 kJ·mol -1 则反应 N 2 O 5 (g)==2NO 2 (g)+ O 2 (g) 的 Δ H = 　　　　　 kJ·mol -1 。 (2)(2018 江苏 )NO x ( 主要指 NO 和 NO 2 ) 是大气主要污染物之一。有效去除大气中的 NO x 是环境保护的重要课题。用水吸收 NO x 的相关热化学方程式如下 : ① 2NO 2 (g)+H 2 O(l)==HNO 3 (aq)+HNO 2 (aq)Δ H =-116.1 kJ·mol -1 ② 3HNO 2 (aq)==HNO 3 (aq)+2NO(g)+H 2 O(l)Δ H =+75.9 kJ·mol -1 反应 3NO 2 (g)+H 2 O(l)==2HNO 3 (aq)+NO(g) 的 Δ H = 　　　 kJ·mol -1 。 - 44 - (3)(2018 天津 )CO 2 是一种廉价的碳资源 , 其综合利用具有重要意义。回答下列问题 :CO 2 与 CH 4 经催化重整 , 制得合成气 : ① 已知上述反应中相关的化学键键能数据如下 : 则该反应的 Δ H = 　　　　　　　　 。分别在 V L 恒温密闭容器 A( 恒容 ) 、 B( 恒压 , 容积可变 ) 中加入 CH 4 和 CO 2 各 1 mol 的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是 　　　　　 ( 填 “A” 或 “B”) 。   答案 : (1)+53.1 　 (2)-136.2 　 (3)+120 kJ·mol -1 　 B - 45 - (3) 化学反应的焓变应该等于反应物键能总和减去生成物键能总和 , 所以题给反应的焓变为 (4×413+2×745) kJ · mol -1 -(2×1 075+ 2×436) kJ · mol -1 =+120 kJ · mol -1 。初始时容器 A 、 B 的压强相等 ,A 容器恒容 , 随着反应的进行压强逐渐增大 ( 气体物质的量增加 );B 容器恒压 , 压强不变 ; 所以达到平衡时压强一定是 A 中大 ,B 中小 , 所以 B 中反应物转化率大 , 吸热也更多。