江西省2011届高三化学二轮复习课件：专题五 化学反应中的能量变化(人教版)

1.了解化学反应中的能量变化，吸热反应、放热反应、反应热、燃烧热、中和热及新能源的开发等概念及相关知识。2.掌握有关燃烧热、中和热的简单计算。3.准确书写热化学方程式，并能进行正误判断。[考点搜索]化学反应及能量变化是高考试题中的重点和热点内容。从近几年的高考情况来看，常见的题型有：书写热化学方程式或判断热化学方程式的正误；有关反应热的计算；比较反应热的大小。由于能源问题已成为社会热点，有关能源的试题也将成为今后命题的重点。预计考查反应热的内容将不断拓宽，难度有所提高，题型也会有新的变化。将反应中物质变化与能量变化结合起来，以新能源、新材料及最新研究成果为载体，综合考查本部分的知识的题型出现的几率比较大。1.任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量是不相等的，在产生新物质的同时总是伴随着能量的变化。2.放热反应和吸热反应化学反应中能量变化形式较多，通常表现为热量的变化一、化学反应中的能量变化(1)放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量高于生成物的总能量。如：燃料的燃烧、中和反应、生石灰与水化合等都是放热反应。(2)吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。如：H2还原CuO的反应，灼热的碳与二氧化碳反应，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应都是吸热反应。3.燃烧的充分燃烧(1)化石燃料：指煤、石油、天然气等由古代动植物遗体在地壳中经过一系列复杂变化而形成的非再生能源。(2)燃料充分燃烧的条件：一是有足够多的空气，二是燃料与空气有足够大的接触面积。(3)燃料不完全燃烧的危害：产生的热效率低，浪费资源；产生大量的CO污染空气、危害人类键康。1．燃料、燃烧及其条件燃烧：发光发热的剧烈的化学反应就叫燃烧。燃料燃烧的条件有两个：燃料与空气接触；温度达到燃料的着火点。“燃烧时要有足够多的空气和燃料”与“空气要有足够大的接触面”是燃料充分燃烧的条件。提高燃料燃烧效率的方法有：（1）增大燃料与空气的接触面积。固体燃料——粉碎或进行汽化和液化；液体燃料——雾状喷出。（2）提供足量的空气重要的化石燃料：煤、石油、天然气；注：4.反应热：在化学反应过程中所放出或吸收的热量。通常用H表示：H0时为放热反应，H0为吸热反应。(1)燃烧热：101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热，H0。(2)中和热：在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O时所放出的热，H0。燃烧热中和热不同点反应物的量1mol/生成物的量/1molH2O注意点一定是指101kPa时1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物时的热效应。C→CO2,H→H2O(l),S→SO2…稀溶液中，强酸与强碱反应的中和热都相同，均约为57.3kJ/mol（1）化学反应的本质：反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成，前者需要吸热而后者要放出热量。注意（3）与物质本身能量的关系：反应物的能量之和＞生成物能量之和,反应放热,ΔH＜0；反之ΔH＞0.（2）与键能的关系：反应热=反应中反应物的键能之和－生成物键能之和；放热为“－”，吸热为“+”，单位：kJ/mol。返回目录（5）在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热就是中和热。中和反应的实质是：H++OH—=H2O,当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时，都有：H+(aq)+OH－(aq)=H2O(l)；ΔH=－57.3kJ/mol（4）计算物质在燃烧过程中所放出的热量可用公式，即：放出热量=物质的量×燃烧热或把燃烧热作为一项，列比例式进行计算。例1.下列说法或表示法正确的是:A.若将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多。B.由“C(石墨)→C(金刚石)；H=+119kJ/mol”可知，金刚石比石墨稳定。C.在稀溶液中：H++OH－=H2O;H=-57.3kJ/mol，若将含0.5mol的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出的热量大于57.3kJD.在101kPa时，2gH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);H=+285.8kJ/mol解析：A中是反应热与物质状态的问题，因为固体硫变为硫蒸气要吸热，所以A错；B中H0为吸热反应，说明金刚石能量高，不稳定；D中反应放热，H应小于0。答案：C例2.已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1);H=－Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(g);H=－Q22H2(g)+O2(g)=2H2O(1);H=－Q3常温下，取体积比为4:1的甲烷和H2的混合气体112L(标况)，经完全燃烧后恢复到常温，则放出的热量为:A.4Q1+0.5Q3B.4Q1+0.5Q2C.4Q1+Q3D.4Q1+2Q2解析：本题是对反应热计算的考查，关键是反应热的选择，常温时水呈液态，故利用①③两个反应进行计算。112L混合气体中n(CH4)=4mol，n(H2)=1mol，故112L混合气体所放出的热量为4Q1＋0.5Q3，答案为A。5.能量间转化关系新能源的开发措施：调整能源结构，开发新能源；减少使用化石燃料。最有希望的新能源：太阳能燃料电池、风能、氢能。这些新能源的特点是：资源丰富、可以再生，对环境没有污染或污染很少。二、热化学方程式1.表明化学反应热效应的化学方程式称为热化学方程式。2.书写热化学方程式应注意的几点：(1)要注明反应的温度、压强,在化学方程式的右端注明反应热，在热化学方程式H中的“+”与“－”一定要注明，“+”代表吸热，“－”代表放热。(2)要注明反应物和生成物的状态，因为状态不同，物质所具有的能量不同，反应热也不同。如果是同素异形体，则要注明同素异形体的名称。(3)热化学方程式各物质前的计量数不表示粒子个数，只表示物质的量，因此它可以是整数，也可以是分数，计量数不相同，反应热数据也不同。(4)要注意反应热的单位：反应热的单位是kJ/mol。1mol的基本单元不是某一反应物或生成物的分子(或原子等)，而是指1mol反应。如已经写出了热化学方程式：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；ΔH＝-571.6kJ/mol，1mol反应是代表2molH2(g)与1molO2(g)完全反应生成2molH2O(l)，放出热量为571.6kJ;如已经写出了热化学方程式：H2(g)+（1/2）O2(g)=H2O(l);ΔH＝－285.8kJ/mol，1mol反应是代表1molH2(g)与（1/2）molO2(g)完全反应生成1molH2O(l)，放出热量为285.8kJ。。（5）明确反应热之间的“加与减”，不管化学反应一步完成或分步完成,这个过程的反应热是相同的。所以热化学反应方程式,可以像数学方程式一样进行“加与减”。（6）涉及反应热的计算，可把热量视为一种“特殊物质”，同样可列比例计算。（7）同一类型的反应，书写热化学方程式与写出代表燃烧热的热化学方程式的区别：如写出氢气完全燃烧的热化学方程式，下面两种写法均正确：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；ΔH＝－571．6kJ/molH2(g)+（1/2）O2(g)=H2O(l)；ΔH＝－285．8kJ/mol但如果要求写出表示氢气燃烧热的热化学方程式则只有第二个是正确的，即要求可燃物的物质的量必须是1mol。专题备忘例3.已知充分燃烧ag乙炔气体时生成1mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量bkJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是:A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(1);H=－4bkJ/molB.C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(1);H=2bkJ/mol25C.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(1);H=－2bkJ/molD.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(1);H=bkJ/mol解析：此题考查热化学方程式的书写及有关反应热的计算。侧重考查分析、应用和计算的能力。由题设知2molCO2→2bkJ→1molC2H2，则乙炔的热方程式为2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(1);H=－4bkJ/mol，或C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(1);H=－2bkJ/mol，故选A。25三、盖斯定律一个化学反应在一定条件下无论是一步完成还是分几步完成，反应的总热效应相同。根据盖斯定律，将化学方程式可以像代数式那样相加或相减，相应的反应热也相加或相减。对解决未知反应的热效应非常有用。例4.已知：①C(s)+O2(g)=2CO2(g);H=393.5kJ/mol②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g);H=－566kJ/mol；③TiO2(s)+2C2(g)===TiCl4(g)+O2(g);H=+141kJ/mol则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H为:A.－313.5kJ/molB.+313.5kJ/molC.－80.0kJ/molD.+80.0kJ/molC四、反应热大小的比较：(1)同一反应生成物状态不同时如：2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)；H1点燃2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；H2点燃因为气体变液体会放热，故:H1H2(3)两个相联系的不同反应比较如:C(s)+O2(g)=CO2(g)；H1C(s)+1/2O2(g)=CO(g)；H2可以设计成：C(s)CO(g)CO2(g))g(O212)g(O212故H1H2(2)同一反应反应物状态不同时点燃如：S(g)+O2(g)=SO2(g);H1点燃S(s)+O2(g)=SO2(g)；H2点燃因为固体变气体会吸热，故:H1H2例5.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应：H+(aq)+OH－(aq)=H2O(1)；H=-57.3kJ/mol，向1L0.5mol/L的NaOH溶液中加入稀醋酸、浓H2SO4、稀HNO3，则恰好完全反应时的热效应H1，H2，H3的关系正确的是:A.H1H2H3B.H1H3H2C.H2H1H3D.H1H3H2解析：强酸的H＋与强碱的OH－在稀溶液中发生中和反应的热效应：H+(aq)+OH－(aq)=H2O(1)；H=-57.3kJ/mol，由于稀醋酸中主要是醋酸分子，当醋酸和NaOH发生中和反应时，醋酸的电离平衡向电离的方向移动，电离过程要吸热，因此中和反应放出的热量小于57.3kJ/mol;H1－57.3kJ/mol；而浓H2SO4稀释时要放出热量，所以H2－57.3kJ/mol，故D符合题意。答案：D例6甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)；ΔH＝+49.0kJ·mol-1②CH3OH(g)+（1/2）O2(g)=CO2(g)+2H2(g)；ΔH＝－192.9kJ·mol-1下列说法正确的是（）A．CH3OH的燃烧热为192.9kJ·mol-1B．反应①中的能量变化如上图所示C．CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量D．根据②推知反应CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)的ΔH＞－192.9kJ·mol-121［解析］燃烧热是指在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热，ΔH0。这里所述的稳定物质是指：C→CO2(g)；H→H2O(l)；S→SO2(g)；Cl→HCl(g)；N→N2(g)等。在A中，由于氢元素并未生成H2O(l)，故表示的不是燃烧热,A错误。在B中,由反应①知为吸热反应,故生成物的能量位置应该比反应物的能量位置高,故图示错误。从题中信息可知，由甲醇转化为氢气有反应①和反应②两条途经，其中反应①为吸热反应，反应②为放热反应，所以C错误。在D中，CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)