高考化學基礎知識復習課件18《化學反應中的熱量》

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歡迎進入化學課堂 1 放熱反應與吸熱反應 1 化學反應中的能量變化 通常主要表現(xiàn)為 的變化 或 在放熱反應中 反應物的總能量 生成物的總能量 在吸熱反應中 反應物的總能量 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 當反應物的總能量 于生成物的總能量時 反應的最后結果就為吸收能量 反之 當反應物的總能量 于生成物的總能量時 反應的最后結果就為放出能量 高 低 放出 吸收 小于 大于 放熱反應 吸熱反應 熱量 2 反應熱 焓變 1 定義 化學反應過程中所釋放或吸收的能量 都可以用熱量 或轉(zhuǎn)換成相應的熱量 來表示 稱為 H 單位 或 在化學反應中 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 任何一個化學反應中 反應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 反應熱和鍵能的關系 例如 1molH2和1molCl2反應生成2molHCl的反應熱的計算 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 由于反應后放出的能量使反應本身的能量 故規(guī)定 H 反應物的鍵能總和 生成物的鍵能總和 吸收 釋放 降低 3 反應焓變與反應條件的關系焓是科學家們?yōu)榱吮阌谟嬎惴磻獰岫x的一個物理量 它的數(shù)值與物質(zhì)具有的能量有關 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 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物和生成物的 因為反應熱除跟物質(zhì)的量有關外 還與反應物和生成物的 有關 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)對應的 因此 有時可用 表示 但要注意反應熱也發(fā)生相應變化 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)值與反應式中的 有關 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 無論是 完成還是分 完成 其反應 變是一樣的 2 據(jù)蓋斯定律計算化學反應的焓變 進行反應的焓變計算應注意的問題 由于 H與反應物的物質(zhì)的量有關 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 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 當反應逆向進行時 其反應熱與正反應的反應熱數(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 吸熱反應和放熱反應 例1 下列說法正確的是 A 需要加熱才能發(fā)生的反應一定是吸熱反應B 任何放熱反應在常溫條件下一定能發(fā)生反應C 反應物和生成物所具有的總能量決定了放熱還是吸熱D 吸熱反應在一定條件下 如常溫 加熱等 也能發(fā)生反應 解釋 化學反應的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱 反應是放熱還是吸熱主要取決于反應物和生成物所具有的總能量的相對大小 放熱反應和吸熱反應在一定的條件下都能發(fā)生 反應開始時需加熱的反應可能是吸熱反應 也可能是放熱反應 遷移訓練1 2009 上海 已知氯氣 溴蒸氣分別跟氫氣反應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有關上述反應的敘述正確的是 A Q1 Q2B 生成物總能量均高于反應物總能量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 兩個反應都是放熱反應 生成物的總能量低于反應物的總能量 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 反應熱 D 2NO2O2 2NO H 116 2kJ mol 反應熱 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 中和反應為放熱反應 故B中 H應為負值 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 有關反應熱的計算 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)生反應生成N2和H2O g 已知8g氣體肼在上述反應中放出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 下列與化學反應能量變化相關的敘述正確的是 A 生成物總能量一定低于反應物總能量B 放熱反應的反應速率總是大于吸熱反應的反應速率C 應用蓋斯定律 可計算某些難以直接測量的反應焓變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物總能量的反應 是放熱反應 若是吸熱反應則相反 故A錯 反應速率與反應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用 正確 只要反應物和生成物不變 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的反應過程和能量關系C 2Na2O2 s 2CO2 s 2Na2CO3 s O2 g H 452kJ molD CO g 與Na2O2 s 反應放出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 應為kJ mol 錯 B圖中的量標明錯誤 應標為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的反應熱 所得反應熱為509kJ 轉(zhuǎn)移2mol電子 D錯 3 紅磷P s 和Cl2發(fā)生反應生成PCl3和PCl5 反應過程和能量關系如圖所示 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 上述分解反應是一個可逆反應 溫度T1時 在密閉容器中加入0 8molPCl5 反應達到平衡時還剩余0 6molPCl5 其分解率 1等于 若反應溫度由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反應生成中間產(chǎn)物PCl3 然后降溫 再和Cl2反應生成PCl5 原因是 4 P和Cl2分兩步反應生成1molPCl5的 H3 P和Cl2一步反應生成1molPCl5的 H4 H3 填 大于 小于 或 等于 5 PCl5與足量水反應 最終生成兩種酸 其化學方程式是 PCl5分解反應是吸熱反應 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反應生成PCl3的熱化學反應方程式為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 由熱化學反應方程式可知 此反應的正反應為吸熱反應 所以升高溫度 平衡向正反應方向移動 PCl5的分解率增大 即 2 1 3 由圖可知 P與Cl2反應生成PCl3 PCl3和Cl2進一步反應生成PCl5 都是放熱反應 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的總熱效應相等 即 H4 399kJ mol 1 5 PCl5與水反應生成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