高考化學基礎(chǔ)知識復習課件18《化學反應(yīng)中的熱量》

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歡迎進入化學課堂 1 放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng) 1 化學反應(yīng)中的能量變化 通常主要表現(xiàn)為 的變化 或 在放熱反應(yīng)中 反應(yīng)物的總能量 生成物的總能量 在吸熱反應(yīng)中 反應(yīng)物的總能量 生成物的總能量 2 化學鍵的斷裂和形成是物質(zhì)在化學反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因 斷開化學鍵要 能量 而形成化學鍵則要 能量 3 當反應(yīng)物的總能量 于生成物的總能量時 反應(yīng)的最后結(jié)果就為吸收能量 反之 當反應(yīng)物的總能量 于生成物的總能量時 反應(yīng)的最后結(jié)果就為放出能量 高 低 放出 吸收 小于 大于 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng) 熱量 2 反應(yīng)熱 焓變 1 定義 化學反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量 都可以用熱量 或轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的熱量 來表示 稱為 H 單位 或 在化學反應(yīng)中 舊鍵的斷裂需要吸收能量 而新鍵的形成則放出能量 總能量的變化取決于上述兩個過程能量變化的相對大小 任何一個化學反應(yīng)中 反應(yīng)物所具有的總能量與生成物所具有的總能量不會相等的 在新物質(zhì)產(chǎn)生的同時總是伴隨著能量的變化 焓變 kJ mol kJ mol 1 2 反應(yīng)熱和鍵能的關(guān)系 例如 1molH2和1molCl2反應(yīng)生成2molHCl的反應(yīng)熱的計算 1molH2分子斷裂開H H鍵需要吸收436kJ的能量 1molCl2分子斷裂開Cl Cl鍵需要吸收243kJ的能量 而2molHCl分子形成2molH Cl鍵放出431kJ mol 1 2mol 862kJ的能量 所以 該反應(yīng)H2 g Cl2 g 2HCl g 放出的熱量 生成物分子形成時 的總能量 反應(yīng)物分子斷裂時所需要 的總能量 862kJ mol 1 436kJ mol 1 243kJ mol 1 183kJ mol 1 由于反應(yīng)后放出的能量使反應(yīng)本身的能量 故規(guī)定 H 反應(yīng)物的鍵能總和 生成物的鍵能總和 吸收 釋放 降低 3 反應(yīng)焓變與反應(yīng)條件的關(guān)系焓是科學家們?yōu)榱吮阌谟嬎惴磻?yīng)熱而定義的一個物理量 它的數(shù)值與物質(zhì)具有的能量有關(guān) 對于一定量的純凈物質(zhì) 在一定的狀態(tài) 如 下 焓有確定的數(shù)值 在同樣的條件下 不同的物質(zhì)具有的能量也不同 焓的數(shù)值也就不同 同一物質(zhì)所處的環(huán)境條件 溫度 壓強 不同 以及物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同 焓的數(shù)值也不同 焓的數(shù)值的大小與物質(zhì)的量有關(guān) 在相同的條件下 當物質(zhì)的物質(zhì)的量增加一倍時 焓的數(shù)值也增加一倍 因此 當一個化學反應(yīng)在不同的條件下進行 尤其是物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時 反應(yīng)焓變是不同的 溫度 壓強 3 熱化學方程式 1 熱化學方程式必須標有 變化 2 熱化學方程式中必須標明反應(yīng)物和生成物的 因為反應(yīng)熱除跟物質(zhì)的量有關(guān)外 還與反應(yīng)物和生成物的 有關(guān) 3 熱化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)只表示各物質(zhì)對應(yīng)的 因此 有時可用 表示 但要注意反應(yīng)熱也發(fā)生相應(yīng)變化 4 無論熱化學方程式中化學計量數(shù)為多少 H的單位總是 但 H的數(shù)值與反應(yīng)式中的 有關(guān) 熱量 狀態(tài) 聚集狀態(tài) 物質(zhì)質(zhì)量 分數(shù) 化學計量數(shù) 4 蓋斯定律 1 蓋斯定律 對于一個化學反應(yīng) 無論是 完成還是分 完成 其反應(yīng) 變是一樣的 2 據(jù)蓋斯定律計算化學反應(yīng)的焓變 進行反應(yīng)的焓變計算應(yīng)注意的問題 由于 H與反應(yīng)物的物質(zhì)的量有關(guān) 因此熱化學方程式中化學式前面的化學計量數(shù)必須與 H相對應(yīng) 如化學計量數(shù)成倍減少或增加 則 H也要成倍減少或增加 當反應(yīng)逆向進行時 其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值 正負號 在使用蓋斯定律時 伴隨著兩個或多個方程式的加減處理時 H的計算一定要帶上正負號 相反 相反 焓 熱量 幾步 一步 吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) 例1 下列說法正確的是 A 需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)B 任何放熱反應(yīng)在常溫條件下一定能發(fā)生反應(yīng)C 反應(yīng)物和生成物所具有的總能量決定了放熱還是吸熱D 吸熱反應(yīng)在一定條件下 如常溫 加熱等 也能發(fā)生反應(yīng) 解釋 化學反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱 反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對大小 放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)在一定的條件下都能發(fā)生 反應(yīng)開始時需加熱的反應(yīng)可能是吸熱反應(yīng) 也可能是放熱反應(yīng) 遷移訓練1 2009 上海 已知氯氣 溴蒸氣分別跟氫氣反應(yīng)的熱化學方程式如下 Q1 Q2均為正值 H2 g Cl2 g 2HCl g H1 Q1H2 g Br2 g 2HBr g H2 Q2有關(guān)上述反應(yīng)的敘述正確的是 A Q1 Q2B 生成物總能量均高于反應(yīng)物總能量C 生成1molHCl氣體時放出Q1熱量D 1molHBr g 具有的能量大于1molHBr l 具有的能量 解釋 非金屬越活潑 與氫氣化合越容易 放出熱量越多 A項正確 兩個反應(yīng)都是放熱反應(yīng) 生成物的總能量低于反應(yīng)物的總能量 B項錯 由熱化學方程式可知 生成2mol氯化氫放出的熱量才是Q1 C項錯 物質(zhì)在氣態(tài)時具有的能量一般高于液態(tài)和固態(tài)時 故D項正確 熱化學方程式書寫 例 2009 四川 25 101kPa時 強酸與強堿的稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)的中和熱為57 3kJ mol 辛烷的燃燒熱為5518kJ mol 下列熱化學方程式書寫正確的是 A 2H aq SO aq Ba2 aq 2OH aq BaSO4 s 2H2O l H 57 3kJ molB KOH aq H2SO4 aq K2SO4 aq H2O l H 57 3kJ molC C8H18 l O2 g 8CO2 g 9H2O g H 5518kJ molD 2C8H18 g 25O2 g 16CO2 g 18H2O l H 5518kJ mol 解釋 考點是要求搞清燃燒熱 中和熱概念和正確表達熱化學方程式 A項不符合中和熱的定義 C項中生成物水為氣態(tài) D項中辛烷的物質(zhì)的量不是1mol 所以A C D錯誤 遷移訓練2 2009 重慶 下列熱化學方程式書寫正確的是 H的絕對值均正確 A C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O g H 1367 0kJ mol 燃燒熱 B NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 中和熱 C S s O2 g SO2 g H 296 8kJ mol 反應(yīng)熱 D 2NO2O2 2NO H 116 2kJ mol 反應(yīng)熱 解釋 本題考查熱化學方程式的書寫與判斷 A中生成的水不是液態(tài)水 故A中 H不能表示燃燒熱 中和反應(yīng)為放熱反應(yīng) 故B中 H應(yīng)為負值 D中熱化學方程式?jīng)]有標明各物質(zhì)的聚集狀態(tài) 蓋斯定律的應(yīng)用 例 已知H2 g C2H4 g 和C2H5OH l 的燃燒熱分別是 285 8kJ mol 1 1411 0kJ mol 1和 1366 8kJ mol 1 則由C2H4 g 和H2O l 反應(yīng)生成C2H5OH l 的 H為 A 44 2kJ mol 1B 44 2kJ mol 1C 330kJ mol 1D 330kJ mol 1 B 解釋 由題意可知 C2H4 g 3O2 g 2CO2 g 2H2O l H 1411 0kJ mol 1 C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l H 1366 8kJ mol 1 將上述兩個方程式相減得 C2H4 g H2O l C2H5OH l H 44 2kJ mol 1 遷移訓練 2010 廣東 在298K 100kPa時 已知 2H2O g O2 g 2H2 g H1Cl2 g H2 g 2HCl g H22Cl2 g 2H2O g 4HCl g O2 g H3則 H3與 H1和 H2間的關(guān)系正確的是 A H3 H1 2 H2B H3 H1 H2C H3 H1 2 H2D H3 H1 H2 解釋 由蓋斯定律可知 第三個方程式可由第二個方程式乘以2與第一個方程式相加而得 有關(guān)反應(yīng)熱的計算 例 湖北黃石二中 1 肼 N2H4 和NO2是一種雙組分火箭推進劑 兩種物質(zhì)混合發(fā)生反應(yīng)生成N2和H2O g 已知8g氣體肼在上述反應(yīng)中放出142kJ熱量 其熱化學方程式為 2 0 3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷 B2H6 在氧氣中燃燒 生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水 放出649 5kJ熱量 其熱化學反應(yīng)方程式為 又知H2O l H2O g H 44kJ mol 則11 2L 標準狀況 乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時 放出的熱量是 kJ 解釋 1 熱化學方程式的書寫要注意 指明各物質(zhì)的狀態(tài) 判斷 H是大于0還是小于0 根據(jù)方程式中的化學計量數(shù)計算 H的值 據(jù)2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O g 2 32g H8g142kJ所以 H 1136kJ 熱化學方程式為2N2H4 g 2NO2 g 3N2 g 4H2O g H 1136kJ mol 2 解法同 1 可得熱化學方程式為B2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O l H 2165kJ molB2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O l H 2165kJ mol 3H2O l 3H2O g H 3 44kJ mol 將 與 相加得 B2H6 g 3O2 g B2O3 s 3H2O g H 2033kJ mol則11 2L 標準狀況 乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時 放出的熱量是0 5mol 2033kJ mol 1016 5kJ 遷移訓練 2009 全國 已知 2H2 g O2 g 2H2O l H 571 6kJ mol 1CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 1現(xiàn)有H2與CH4的混合氣體112L 標準狀況 使其完全燃燒生成CO2和H2O l 若實驗測得反應(yīng)放熱3695kJ 則原混合氣體中H2與CH4的物質(zhì)的量之比是 A 1 1B 1 3C 1 4D 2 3 解釋 設(shè)H2 CH4的物質(zhì)的量分別為x ymol 則x y 5 571 6x 2 890y 3695 解得x 1 25mol y 3 75mol 兩者之比為1 3 故選B項 1 2010 山東 下列與化學反應(yīng)能量變化相關(guān)的敘述正確的是 A 生成物總能量一定低于反應(yīng)物總能量B 放熱反應(yīng)的反應(yīng)速率總是大于吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率C 應(yīng)用蓋斯定律 可計算某些難以直接測量的反應(yīng)焓變D 同溫同壓下 H2 g Cl2 g 2HCl g 在光照和點燃條件下的 H不同 解釋 生成物的總能量低于反應(yīng)物總能量的反應(yīng) 是放熱反應(yīng) 若是吸熱反應(yīng)則相反 故A錯 反應(yīng)速率與反應(yīng)是吸熱還是放熱沒有必然的聯(lián)系 故B錯 C是蓋斯定律的重要應(yīng)用 正確 只要反應(yīng)物和生成物不變 則 H就不變 故D錯 2 2009 天津 已知 2CO g O2 g 2CO2 g H 566kJ mol Na2O2 s CO2 g Na2CO3 s O2 g H 226kJ mol 根據(jù)以上熱化學方程式判斷 下列說法正確的是 A CO的燃燒熱為283kJB 下圖可表示由CO生成CO2的反應(yīng)過程和能量關(guān)系C 2Na2O2 s 2CO2 s 2Na2CO3 s O2 g H 452kJ molD CO g 與Na2O2 s 反應(yīng)放出509kJ熱量時 電子轉(zhuǎn)移數(shù)為6 02 1023 C 解釋 A項 燃燒熱的單位出錯 應(yīng)為kJ mol 錯 B圖中的量標明錯誤 應(yīng)標為2molCO和2molCO2 故錯 CO2氣體的能量大于固體的能量 故C項中放出的能量應(yīng)小于452kJ 而 H用負值表示時 則大于 452kJ mol 正確 將下式乘以2 然后與上式相加 再除以2 即得CO與Na2O2的反應(yīng)熱 所得反應(yīng)熱為509kJ 轉(zhuǎn)移2mol電子 D錯 3 紅磷P s 和Cl2發(fā)生反應(yīng)生成PCl3和PCl5 反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示 圖中的 H表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù) 根據(jù)下圖回答下列問題 1 P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學方程式 2 PCl5分解生成PCl3和Cl2的熱化學方程式 上述分解反應(yīng)是一個可逆反應(yīng) 溫度T1時 在密閉容器中加入0 8molPCl5 反應(yīng)達到平衡時還剩余0 6molPCl5 其分解率 1等于 若反應(yīng)溫度由T1升高到T2 平衡時PCl5分解率 2 2 1 填 大于 小于 或 等于 2P s 3Cl2 g 2PCl3 g H 612kJ mol PCl5 g PCl3 g Cl2 g H 93kJ mol 25 大于 3 工業(yè)上制備PCl5通常分兩步進行 先將P和Cl2反應(yīng)生成中間產(chǎn)物PCl3 然后降溫 再和Cl2反應(yīng)生成PCl5 原因是 4 P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1molPCl5的 H3 P和Cl2一步反應(yīng)生成1molPCl5的 H4 H3 填 大于 小于 或 等于 5 PCl5與足量水反應(yīng) 最終生成兩種酸 其化學方程式是 PCl5分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng) 溫度太高 不利于PCl5的生成 399kJ mol 等于 PCl5 4H2OH3PO4 5HCl 解釋 1 由圖可以看出 1molP在Cl2中完全燃燒放出的熱量為306kJ mol 1 所以P與Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學反應(yīng)方程式為P s Cl2 g PCl3 g H 306kJ mol 1 2 中間產(chǎn)物PCl3和未完全反應(yīng)的Cl2的總能量高于最終產(chǎn)物PCl5的能量 其 H 93kJ mol 1 所以PCl5 g PCl3 g Cl2 g H 93kJ mol 1 分解率 1 100 25 由熱化學反應(yīng)方程式可知 此反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 所以升高溫度 平衡向正反應(yīng)方向移動 PCl5的分解率增大 即 2 1 3 由圖可知 P與Cl2反應(yīng)生成PCl3 PCl3和Cl2進一步反應(yīng)生成PCl5 都是放熱反應(yīng) 分兩步進行且第二步降低溫度 有利于PCl5的生成 防止PCl5的分解 4 由蓋斯定律可知 一步生成PCl5和兩步生成PCl5的總熱效應(yīng)相等 即 H4 399kJ mol 1 5 PCl5與水反應(yīng)生成H3PO4和HCl 化學方程式為PCl5 4H2OH3PO4 5HCl 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全