化学反应中的能量变化化学平衡

21化学反应中的能量变化复习目标：1、了解反应热的概念，吸热和放热反应。2、掌握热化学反应方程式的概念，能正确书写热化学反应方程式。3、了解中和热和燃烧热。掌握中和热的测定方法（实验）。4、掌握反应热的简单计算，能灵活运用盖斯定律。基础知识回顾：一、化学反应的焓变化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式：由能量守恒可得：反应物的总能量：生成物的总能量+热量(放热反应)反应物的总能量：生成物的总能量-热量(吸热反应)【典型例题1】下列说法中正确的是()A．物质发生化学反应都伴随着能量变化B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化C．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同D．在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量【迁移训练1】【2010山东】下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是A．生成物能量一定低于反应物总能量B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D．同温同压下，H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同二、反应热与热化学方程式：1、反应热：化学反应都伴有能量的变化，常以热能的形式表现出来，有的反应放热，有的反应吸热。反应过程中放出或吸收的热叫做反应热。反应热用符号△H表示，单位是kJ/mol或（kJ·mol－1）。放热反应的△H为“－”，吸热反应的△H为“＋”。反应热（△H）的确定常常是通过实验测定的。【注意】在进行反应热和△H的大小比较中，反应热只比较数值的大小，没有正负之分；而比较△H大小时，则要区别正与负。2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g)；△H1＝－akJ·mol－1反应热：akJ·mol－1，△H=－akJ·mol－12H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)；△H2＝－bkJ·mol－1反应热：bkJ·mol－1，△H：－bkJ·mol－1a与b比较和△H1与△H2的比较是不一样2、影响反应热大小的因素①反应热与测定条件（温度、压强等）有关。不特别指明，即指25℃，1.01×105Pa（101kPa）测定的。中学里热化学方程式里看到的条件（如：点燃）是反应发生的条件，不是测量条件。[来源:Zxxk.Com]②反应热的大小与物质的集聚状态有关。③反应热的大小与物质的计量数有关。在反应：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；△H1＝－akJ·mol－1中，2molH2燃烧生成气态水放出的热量akJ，该反应的反应热是akJ·mol－1，该反应的△H是－akJ·mol－1。注意这三个单位。3、书写热化学方程式注意事项：A、注明反应的温度和压强（若在101kPa和298K条件下进行，可不予注明），注明△H的“＋”与“－”，放热反应为“－”，吸热反应为“＋”。B、△H写在方程式右边，并用“；”隔开。C、必须标明物质的聚集状态（气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”）。若用同素异形体要注明名称。D、各物质前的计量系数不表示分子数目只表示物质的量的关系。△H与计量数成正比关系。同样的反应，计量系数不同，△H也不同，例如：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)；△H＝－483.6kJ·mol－1H2(g)＋12O2(g)＝H2O(g)；△H＝－241.8kJ·mol－1上述相同物质的反应，前者的△H是后者的两倍。【典型例题2】已知在1×105Pa、298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ的热量，下列热化学方程式正确的是()A．H2O(g)=H2(g)＋O2(g)；ΔH＝＋242kJ·mol－1B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)；ΔH＝－484kJ·mol－1C．H2(g)＋O2(g)=H2O(g)；ΔH＝＋242kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)；ΔH＝＋484kJ·mol－1【迁移训练2】下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)()A．S(s)＋32O2(g)===SO3(g)ΔH＝－315kJ·mol－1(燃烧热)B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1(中和热)C．C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2OΔH＝－1368.8kJ·mol－1(反应热)D．2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝－483.6kJ·mol－1(反应热)三、燃烧热与中和热1、燃烧热（1）概念：在101kPa时，1mol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表示。注意：完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：C→CO2，H→H2O，S→SO2等。（2）表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ／mol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。2、中和热（1）概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1molH2O，这时的反应热叫中和热。（2）中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O（1）；△H=-57.3kJ／mol。●理解中和热时注意：①稀溶液是指溶于大量水的离子。②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。③中和反应的实质是H+和OH-化合生成H2O，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。3、燃烧热和中和热反应方程式的书写燃烧热中和热不同点能量变化放热反应ΔHΔH0，单位：kJ/mol反应物的量1mol(O2的数量不限)可燃物可能是1mol，也可能是0.5mol生成物的量不限量H2O是1mol反应热的含义25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；不同反应物，燃烧热不同稀溶液中酸跟碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量；不同反应物的中和热大致相同，均约为57.3kJ/mol【典型例题3】【河北石家庄市2014届高考化学猜题试卷】甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可以直接用作燃料。已知：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（g）1H=-443.64kJ·mol-12CO（g）+O2（g）=2CO2（g）2H=-566.0kJ·mol-1下列说法或热化学方程式正确的是A．CO的燃烧热为566.0kJ·mol-1B．2molCO和1molO2的总能量比2molCO2的总能量低C．完全燃烧20g甲醇，生成二氧化碳和水蒸气时放出的热量为908.3kJD．2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）H=-1453.28kJ·mol-1【迁移训练3】下列关于热化学反应的描述中正确的是()[来源:学科网]A．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋12O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9kJ·mol－1C．H2(g)的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋571.6kJ·mol－1D．葡萄糖燃烧热是2800kJ·mol－1，则12C6H12O6(s)＋3O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1400kJ·mol－124化学反应速率复习目标：1、了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示方法。2、了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3、理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率的影响，认识其一般规律。4、了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。考点详析：考点一：化学反应速率的相关计算——“三段式”对于较为复杂的关于反应速率的题目，采用以下步骤和模板计算（1）写出有关反应的化学方程式；（2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；（3）根据已知条件列方程式计算。例如：反应mA＋nBpC起始浓度(mol·L－1)abc转化浓度(mol·L－1)xnxmpxm某时刻浓度(mol·L－1)a－xb－nxmc＋pxm【典型例题3】【河北省2013-2014年度高三调研理综试题】一定条件下，容积为2L的密闭容器中，通入2molN2、3molH2进行反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，20min后，N2的物质的量为1.9mol，1h后测得容器内气体的压强不再改变，且为反应开始时压强的0.8倍，则下列叙述正确的是（）A．1h后反应进行完全，容器中的N2浓度为0.55mol·L－1B．前20min用NH3表示的反应速率为0.01mol·L－1·min－1C．增加H2的浓度或降低温度，平衡将向正反应方向移动，且反应速率均加快D．当容器内压强不改变时，说明反应已达到平衡状态【迁移训练3】NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的2L密闭容器中充入4molNH3和3molO2,4min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是()A．v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1B．v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C．v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1考点二：化学反应速率图像在解题过程中的应用速率—时间图像定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了外界条件改变对可逆反应速率的影响，以及由此引发的平衡移动。平衡体系条件变化速率变化平衡变化速率变化曲线任一平衡体系增大反应物的浓度v正、v逆均增大，且v正′v逆′正向移动减小反应物的浓度v正、v逆均减小，且v逆′v正′逆向移动任一平衡体系增大生成物的浓度v正、v逆均增大，且v逆′v正′逆向移动减小生成物的浓度v正、v逆均减小，且v正′v逆′正向移动正反应方向为气体体积增大的放热反应增大压强或升高温度v正、v逆均增大，且v逆′v正′逆向移动减小压强或降低温度v正、v逆均减小，且v正′v逆′正向移动任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡正催化剂或增大压强v正、v逆同等倍数增大平衡不移动负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小【典型例题4】【山东省威海市2014届高三一模】容积均为1L的甲、乙两个恒容容器中，分别充入2molA、2molB和1molA、1molB，相同条件下，发生下列反应：A(g)＋B(g)xC(g)△H＜0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如右图所示，下列说法错误的是A．甲容器中A的反应速率为0.1mol/L·minB．给甲容器加压可缩短反应达到平衡的时间C．给乙容器升温可缩短反应达到平衡的时间D．甲和乙的平衡转化率相等【典型例题6】某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。实验编号反应物催化剂①10mL2%H2O2溶液无②10mL5%H2O2溶液无③10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液④10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液⑤10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是__________________________________。（2）常温下5%H2O2溶液的pH约为6，H2O2的电离方程式为____________________。（3）实验①和②的目的是_________________________________________________。实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。