江苏专用2021高考化学一轮复习专题6化学能和热能课件

专题6化学能能与热能考点一化学反应中的热效应及热化学方程式考点清单基础知识一、反应热(焓变)1.定义:化学反应过程中放出或吸收的①热量,叫作反应热,在恒压条件下,它等于反应前后体系的焓变。2.符号:②ΔH。3.单位:③kJ/mol或kJ·mol-1。4.测量:可用量热计测量。5.表示方法:吸热反应的ΔH④0,放热反应的ΔH⑤0。6.产生原因:化学反应过程中旧键断裂吸收的能量与新键形成放出的能量不相等,故化学反应均伴随着能量变化。二、燃烧热和中和热1.燃烧热(1)定义:101kPa时,⑥1mol纯物质完全燃烧生成⑦稳定的氧化物时所放出的热量,叫作该物质的燃烧热。(2)表示意义CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.31kJ/mol,表示101kPa条件下,1molCH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时⑧放出的热量是⑨890.31kJ。2.中和热(1)定义:在稀溶液中,酸跟碱发生⑩中和反应生成 1molH2O时所释放的热量,叫作中和反应的反应热。(2)热化学方程式:H+(aq)+OH-(aq) H2O(l)ΔH=-57.3kJ·mol-1。三、催化剂对活化能、焓变的影响催化剂能降低反应所需的活化能,但ΔH保持不变。如图所示: 四、热化学方程式1.定义:表示参加反应物质的量和 反应热的关系的化学方程式。2.书写要求(1)注明反应的温度和压强(25℃、101kPa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或注明晶型)、液态( l)、气态( g)、溶液(aq)。(3)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,而不代表 分子个数,因此可以写成分数。重点突破一、放热反应和吸热反应的比较类型比较放热反应吸热反应定义有热量放出的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键强弱的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法ΔH0ΔH0图示  实例H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)ΔH=-184.6kJ·mol-1C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)ΔH=+131.3kJ·mol-1二、常见的放热反应和吸热反应1.常见的放热反应①活泼金属与水或酸的反应,例如:2Na+2H2O 2NaOH+H2↑2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑②酸碱中和反应,例如:2KOH+H2SO4 K2SO4+2H2OCH3COOH+NaOH CH3COONa+H2O③燃烧反应,例如:2CO+O2 2CO2CH3CH2OH+3O2 2CO2+3H2O④一些化合反应,例如:SO3+H2O H2SO4CaO+H2O Ca(OH)2CuSO4+5H2O CuSO4·5H2O2.常见的吸热反应①一些分解反应,例如:CaCO3 CaO+CO2↑CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O②一些复分解反应,例如:2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s) BaCl2+2NH3↑+10H2O③一些置换反应,例如:C(s)+H2O(g) CO+H2CO2+C 2CO3.反应条件与放热反应、吸热反应的关系不同的化学反应发生的条件不同,放热反应和吸热反应均能在一定条件下发生。反应开始需要加热的反应可能是吸热反应也可能是放热反应。吸热反应开始时加热,反应后需要不断加热才能维持反应继续进行;放热反应开始时加热,反应后会放出一定的热量,此热量能够使反应继续进行,则反应过程中不需要再加热,如煤的燃烧,一旦热量足够使煤燃烧起来,之后煤就可以继续燃烧下去,不再需要外界加热。由此可见,反应是吸热还是放热与反应的条件没有必然的联系,而是取决于反应物和生成物具有的总能量(或焓)的相对大小。④一些化合反应,例如:考点二盖斯定律及其应用基础知识1.内容:不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的,即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。2.应用:很多反应很难直接测其反应热,可用盖斯定律间接计算。反应热大小比较和反应热的计算1.反应热大小比较(1)同一反应的生成物状态不同时A(g)+B(g) C(g)ΔH10A(g)+B(g) C(l)ΔH20C(g) C(l)ΔH30因为ΔH3=ΔH2-ΔH1,ΔH30,所以ΔH2ΔH1。也可以按以下思路分析:  C(g) C(l) C(l)A(g)B(g)　知能拓展因为ΔH1+ΔH3=ΔH2,ΔH10,ΔH20,ΔH30,所以ΔH2ΔH1。(2)同一反应的反应物状态不同时S(g)+O2(g) SO2(g)ΔH10S(s)+O2(g) SO2(g)ΔH20S(g) S(s)ΔH30 因为ΔH2+ΔH3=ΔH1,ΔH10,ΔH20,ΔH30,所以ΔH1ΔH2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)+O2(g) CO2(g)ΔH10C(s)+ O2(g) CO(g)ΔH20C(s) CO2(g)12C(s) CO(g) CO2(g)因为ΔH2+ΔH3=ΔH1,ΔH10,ΔH20,ΔH30,所以ΔH1ΔH2。并且据此可写出下面的热化学方程式:CO(g)+ O2(g) CO2(g)ΔH=ΔH1-ΔH2。2.反应热的计算(1)应用盖斯定律计算反应热某化学反应无论一步完成,还是分几步完成,反应的总热效应相同。即反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关,这就是盖斯定律。此定律的主要应用是用已知反应的反应热来推知相关反应的反应热。12注意应用盖斯定律进行简单计算的注意事项①设计合理的反应过程。②当反应方程式乘或除某数时,ΔH也应乘或除该数。③反应方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且计算过程中要带“+”“-”。④应用盖斯定律进行计算并比较反应热的大小时,同样要把ΔH看作一个整体。⑤在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。⑥当设计的反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。运用盖斯定律的关键在于分析总反应可由哪些中间过程构成,化简要细心。(2)根据化学键键能计算ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和(3)根据反应物和生成物的能量计算ΔH=生成物具有的总能量-反应物具有的总能量。例[2019启东、海门、通州联考,20(1)]高铁酸钾是一种集氧化、絮凝、吸附、杀菌、消毒、除臭为一体的新型绿色高效水处理的无机药剂。(1)Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe都可以作为制取高铁酸钾的原料,转化关系如下:①Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)ΔH=-25kJ·mol-1②3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH=-47kJ·mol-1③Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g)ΔH=+17kJ·mol-1则反应:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的ΔH=。解析(1)目标反应热化学方程式可由三个已知热化学方程式通过 - - 得到,根据盖斯定律,ΔH=( + - )kJ·mol-1=-10.3kJ·mol-1。2①6②3③-252476173答案(1)-10.3kJ·mol-1命题分析本题考查、反应热ΔH的求算。考查学生的观察、分析、推理能力和计算能力,体现了证据推理与模型认知的学科核心素养。1.盖斯定律的考查常与节能减排、工业三废资源化处理、开发利用新能源等社会热点问题相联系,并要求运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题,在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念,体现了科学态度与社会责任的学科核心素养。实践探究例1(2017江苏单科,8,2分)通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法不正确的是 ()①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)ΔH1=akJ·mol-1②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH2=bkJ·mol-1③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1④2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH4=dkJ·mol-1A.反应①、②为反应③提供原料气B.反应③也是CO2资源化利用的方法之一C.反应CH3OH(g)  CH3OCH3(g)+ H2O(l)的ΔH= kJ·mol-1D.反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-112122d解析本题考查盖斯定律的应用等知识。结合题给信息可知反应①、②产生的H2和CO2可以作为反应③的原料,故A正确;反应③产生了甲醇,是CO2资源化利用的一种方法,故B正确;根据反应④可知CH3OH(g)  CH3OCH3(g)+ H2O(g)的ΔH= kJ·mol-1,但选项反应中水呈液态,故ΔH不等于 kJ·mol-1,C错误;根据盖斯定律,②×2+③×2+④可得2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-1,故D正确。12122d2d答案C题目价值本题以新型能源二甲醚的合成为背景,将化工流程简化为热化学方程式来考查学生对能量的转化关系、化学反应焓变的概念、盖斯定律的运用等知识的理解、掌握及应用程度。2.结合化学反应中能量变化的本质是化学键的断裂与形成,通过实验历程图来展示反应的实质,考查学生对图表信息的加工处理能力。例2(2018北京理综,7,6分)我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。 下列说法不正确的是 ()A.生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%B.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂C.①→②放出能量并形成了C—C键D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率解析催化剂只影响化学反应速率,不会使化学平衡发生移动,故不会提高反应物的平衡转化率,D不正确。答案D题目价值本题以高附加值产品CH3COOH合成历程图为背景,分析物质化学变化和伴随发生的能量转化与物质微观结构之间的关系。考查了能量变化、催化剂对化学反应速率和平衡的影响、物质结构式和结构简式等。