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化學(xué)反應(yīng)與能量,第六章,第16講 化學(xué)反應(yīng)與能量,1．化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)與特征 (1)實(shí)質(zhì)：_____________斷裂和___________形成。 (2)特征：既有________變化，又有______變化。 2．焓變 (1)定義：在________條件下進(jìn)行的反應(yīng)的________。 (2)符號(hào)：________。 (3)常用單位：________或__________。,焓變,舊化學(xué)鍵,新化學(xué)鍵,物質(zhì),能量,恒壓,熱效應(yīng),ΔH,kJ/mol,kJ·mol－1,3．反應(yīng)熱 指當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定______下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所______或_____的熱量，通常用符號(hào)Q表示，單位J·mol－1或kJ·mol－1。 易錯(cuò)提醒：對(duì)于等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，如果反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能，則反應(yīng)前后物質(zhì)的焓變就等于該反應(yīng)的反應(yīng)熱。,溫度,釋放,吸收,4．吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng) (1)從反應(yīng)物和生成物的總能量相對(duì)大小的角度分析，如圖所示。 ______熱反應(yīng) ______熱反應(yīng),,吸,放,(2)從反應(yīng)熱的量化參數(shù)——鍵能角度分析：,,吸收,,,釋放,,,(3)常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)。,大多數(shù)分解反應(yīng),所有的燃燒反應(yīng),酸堿中和反應(yīng),易錯(cuò)提醒：(1)物質(zhì)發(fā)生物理變化時(shí)，也會(huì)有能量變化，不屬于吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)。如物質(zhì)的三態(tài)變化，氫氧化鈉、濃硫酸等溶于水等。 (2)化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)與反應(yīng)發(fā)生條件無關(guān)。 (3)催化劑改變化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，但不影響化學(xué)反應(yīng)焓變的大小。,1．反應(yīng)熱ΔH的兩個(gè)基本計(jì)算公式 (1)ΔH＝生成物的總能量－反應(yīng)物的總能量。 (2)ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能之和－生成物的總鍵能之和。 2．有關(guān)焓變的認(rèn)識(shí) (1)吸熱反應(yīng)完成后體系能量增加，故ΔH____0，為______；放熱反應(yīng)完成后體系能量減少，故ΔH____0，為______。 (2)比較反應(yīng)熱(ΔH)的大小時(shí)，不要忽視“＋”“－”號(hào)。放熱越多，ΔH就______。 【答案】(1) 正 負(fù) (2)越小,【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)×,2．做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不管吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)都有可能用到酒精燈，怎樣判斷該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？放熱反應(yīng)加熱的目的是什么？ 【答案】持續(xù)用酒精燈加熱，撤掉酒精燈反應(yīng)就停止的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；開始用酒精燈加熱，反應(yīng)開始后，撤去酒精燈仍能繼續(xù)反應(yīng)的是放熱反應(yīng)。放熱反應(yīng)加熱的目的一般是引發(fā)反應(yīng)或加快反應(yīng)速率。,1．概念 表示參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的__________和________的關(guān)系的化學(xué)方程式。 2．意義 表明了化學(xué)反應(yīng)中的 _______變化和_______變化。 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1，表示在298 K、101 kPa時(shí)________________________________ __________________________________。,熱化學(xué)方程式,物質(zhì)的量,反應(yīng)熱,物質(zhì),能量,2 mol H2(g)和1 mol O2(g)生成,2 mol H2O(l)時(shí)放出571.6 kJ的熱量,3．書寫熱化學(xué)方程式的“五個(gè)”注意 (1)注意ΔH的符號(hào)和單位：若為放熱反應(yīng)ΔH應(yīng)為________；若為吸熱反應(yīng)ΔH應(yīng)為“______”。ΔH的單位是kJ·mol－1。 (2)注意反應(yīng)熱的測定條件：反應(yīng)熱與測定條件(溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān)，絕大多數(shù)反應(yīng)是在25 ℃、101 kPa下測定的，此時(shí)可不注明溫度和壓強(qiáng)。,負(fù)值,正值,(3)注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)：反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱ΔH不同，因此必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)才能完整地表示熱化學(xué)方程式的意義。常用____、____、____、____分別表示固體、液體、氣體、溶液。一般不注“↑”“↓”以及“點(diǎn)燃”“加熱”等。 (4)注意熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù) 熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。,s,l,g,aq,(5)注意ΔH的數(shù)值與符號(hào) ①熱化學(xué)方程式中的ΔH的值應(yīng)是表示反應(yīng)已經(jīng)完成的熱量變化。由于ΔH與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，所以熱化學(xué)方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)算數(shù)必須與ΔH相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則ΔH也要加倍。 ②逆反應(yīng)的反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，但符號(hào)相反。,3．(2013安徽卷改編)在25 ℃、101 kPa下，已知13.5 g的鋁固體單質(zhì)在氧氣中完全燃燒后恢復(fù)至原狀態(tài)，放熱419 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是_______________________________ _________________________________________________。 【答案】4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3 352 kJ·mol－1,4．(1)肼(N2H4)和NO2是一種雙組分火箭推進(jìn)劑。兩種物質(zhì)混合發(fā)生反應(yīng)生成N2和H2O(g)，已知8 g氣體肼在上述反應(yīng)中放出142 kJ熱量，其熱化學(xué)方程式為_________________ ___________________________________________________。 (2)0.3 mol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649.5 kJ熱量，其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________________________。又知H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，則11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時(shí)，放出的熱量是________kJ。,【答案】(1)2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 136 kJ/mol (2)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l) ΔH＝－2 165 kJ/mol 1 016.5,燃燒熱與中和熱,1 mol,完全,穩(wěn)定,1 mol H2完全燃燒生成H2O(l)時(shí)放出的熱量,為285.8 kJ,2．中和熱 在稀溶液中，___________________________________時(shí)放出的熱叫中和熱。,酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O,【答案】D,6．在熱化學(xué)中，“中和熱”是一個(gè)重要概念?！爸泻蜔帷钡亩x：在稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。以下敘述正確的是( ) ①酸和堿反應(yīng)生成1 mol水放出的熱量即為中和熱 ②在稀溶液中任何強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱都相等 ③在稀溶液中1 mol酸和1 mol堿反應(yīng)放出的熱量都相等 ④將稀硫酸滴入氫氧化鈉稀溶液中剛好生成1 mol水時(shí)，產(chǎn)生的熱量即為中和熱 A．①② B．③④ C．②④ D．①③ 【答案】C,1．概念 能提供________的自然資源。 2．發(fā)展階段 ______時(shí)期→__________時(shí)期→______________時(shí)期。,能源,能量,柴草,化石能源,多能源結(jié)構(gòu),3．分類 (1)化石燃料 ①種類：______、______、________。 ②特點(diǎn)：蘊(yùn)藏量有限且________再生。 (2)新能源 ①種類：________、________、________、________和________、__________等。 ②特點(diǎn)：資源豐富，______再生，沒有污染或污染很小。,煤,石油,天然氣,不可,太陽能,氫能,風(fēng)能,地?zé)崮?海洋能,生物質(zhì)能,可以,4．能源問題 (1)我國目前使用的主要能源是__________，它們的蘊(yùn)藏量有限，而且不可再生，最終將會(huì)枯竭。 (2)化石燃料的大量使用帶來嚴(yán)重的__________問題。,化石燃料,環(huán)境污染,5．解決能源問題的措施 (1)提高能源的使用效率 ①改善開采、運(yùn)輸、加工等各個(gè)環(huán)節(jié)。 ②科學(xué)控制燃燒反應(yīng)，使燃料充分燃燒。 一是保證燃燒時(shí)有_______________，如鼓入空 氣、增大O2濃度等。 二是保證燃料與空氣有__________________，如將固體____________，將液體____________等。 (2)開發(fā)新的能源 開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。,足量的氧氣,足夠大的接觸面積,粉碎成粉末,噴成霧狀,7．下列屬于新能源的是( ) ①天然氣 ②煤 ③海洋能 ④石油 ⑤太陽能 ⑥生物質(zhì)能 ⑦風(fēng)能 ⑧氫能 A．①②③④ B．③⑤⑥⑦⑧ C．①③⑤⑥⑦⑧ D．③④⑤⑥⑦⑧ 【答案】B,8．能源分類相關(guān)圖如右圖所示，下列四組選項(xiàng)中，全部符合圖中陰影部分的能源是( ) A．煤炭、石油、沼氣 B．水能、生物質(zhì)能、天然氣 C．太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能 D．地?zé)崮?、海洋能、核?【答案】C,,一、化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的理解,(2014海南卷，雙選)某反應(yīng)過程能量變化如圖所示，下列說法正確的是( ) A．反應(yīng)過程a有催化劑參與 B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)等于ΔH C．改變催化劑，可改變?cè)摲磻?yīng)的活化能 D．有催化劑的條件下，反應(yīng)的活化能等于E1＋E2,,【解析】a過程的活化能比b過程的高，故反應(yīng)過程b有催化劑參與，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)生成物所具有的總能量小于反應(yīng)物所具有的總能量，且由圖信息可知二者能量值之差為ΔH，B項(xiàng)正確；不同催化劑的催化效率不同，故改變催化劑，可改變?cè)摲磻?yīng)的活化能，C項(xiàng)正確；在有催化劑的條件下，該反應(yīng)的活化能等于E1，這里有能量E1和E2，其中E1是決定反應(yīng)進(jìn)行快慢的所需能量，即反應(yīng)的活化能為E1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】BC,(2013上海卷)將盛有NH4HCO3粉末的小燒杯放入盛有少量醋酸的大燒杯中，然后向小燒杯中加入鹽酸，反應(yīng)劇烈，醋酸逐漸凝固。由此可見( ) A．NH4HCO3和鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng) B．該反應(yīng)中，熱能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物內(nèi)部的能量 C．反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量 D．反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2↑＋H2O ΔH＞0 【答案】B,【解析】醋酸逐漸凝固說明反應(yīng)吸收熱量導(dǎo)致醋酸溶液溫度降低，即NH4HCO3與HCl的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即吸收的熱量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物內(nèi)部的能量，故B項(xiàng)正確；因反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則反應(yīng)后生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量，C項(xiàng)錯(cuò)誤；書寫熱化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)注明物質(zhì)的狀態(tài)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。,【答案】D,【解析】由反應(yīng)的ΔH＝＋50.5 kJ·mol－10，即反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，只有A、D兩項(xiàng)符合題意，再結(jié)合活化能Ea＝90.4 kJ·mol－1的數(shù)值，只有D符合題給反應(yīng)的能量關(guān)系。,二、蓋斯定律和反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算 1．蓋斯定律 (1)內(nèi)容：對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變都是一樣的。即化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。 (2)意義：間接計(jì)算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。,(3)計(jì)算模式 ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。,,2．反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算 (1)主要依據(jù)：熱化學(xué)方程式、鍵能、蓋斯定律及燃燒熱等數(shù)據(jù)。 (2)主要方法： ①根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算：反應(yīng)熱與反應(yīng)物各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。 ②根據(jù)“兩個(gè)”公式計(jì)算： ΔH＝E(生成物的總能量)－E(反應(yīng)物的總能量)。 ΔH＝E(反應(yīng)物的鍵能之和)－E(生成物的鍵能之和)。,3．利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式和計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)當(dāng)熱化學(xué)方程式進(jìn)行加減乘除運(yùn)算時(shí)，ΔH也要相應(yīng)的進(jìn)行加減乘除運(yùn)算。 (2)在書寫熱化學(xué)方程式或計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)，要注意物質(zhì)聚集狀態(tài)的改變。 (3)將一個(gè)熱化學(xué)方程式逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與原反應(yīng)的反應(yīng)熱互為相反數(shù)，即絕對(duì)值相等，“＋”“－”號(hào)相反。,(2013新課標(biāo)Ⅱ卷)在1 200 ℃時(shí)，天然氣脫硫工藝中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：,【答案】A,SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結(jié)構(gòu)中只存在S－F鍵。已知：1 mol S(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280 kJ，斷裂1 mol F－F 、S－F鍵需吸收的能量分別為160 kJ、330 kJ。則S(s)＋3F2(g)===SF6(g)的反應(yīng)熱ΔH為( ) A．－1 780 kJ/mol B．－1 220 kJ/mol C．－450 kJ/mol D．＋430 kJ/mol 【答案】B,【解析】由題意知1 mol S(s)和3 mol F2(g)形成硫原子和氟原子共需要吸收能量是280 kJ＋3×160 kJ＝760 kJ。而生成1 mol SF6(g)時(shí)需形成6 mol S－F鍵，共放出6×330 kJ＝1 980 kJ，因此該反應(yīng)共放出的熱量為1 980 kJ－760 kJ＝1 220 kJ，所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝－1 220 kJ/mol，選項(xiàng)B正確。,(2013天津卷節(jié)選)為減少SO2的排放，可將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。已知： 【答案】C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ/mol,中和熱的測定,2．實(shí)驗(yàn)裝置(如下圖所示) 在橫線上填出儀器的名稱：,,3．注意事項(xiàng) (1)碎泡沫塑料(或紙條)及泡沫塑料板的作用是__________ ___________________________。 (2)為保證酸、堿完全中和，常采用________稍稍過量。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌溶液的方法是____________，不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒的理由是________________________________。,4．問題設(shè)計(jì) (1)本實(shí)驗(yàn)中用稍過量的NaOH的原因教材中說是為保證鹽酸完全被中和。試問：在反應(yīng)中若因?yàn)橛蟹艧岈F(xiàn)象，而造成少量HCl在反應(yīng)中揮發(fā)，則測得的中和熱________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 (2)該實(shí)驗(yàn)小組做了3次實(shí)驗(yàn)，每次取溶液各 50 mL，并記錄如下原始數(shù)據(jù)。,已知c(HCl)＝1.0 mol/L，c(NaOH)＝1.1 mol/L。鹽酸、NaOH溶液密度近似為1.00 g/cm3，中和后混合液的比熱容c＝4.18×10－3kJ/(g·℃)，則該反應(yīng)的中和熱為ΔH＝________。,(3)若用等濃度的醋酸與NaOH溶液反應(yīng)，則測得的中和熱會(huì)________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)，其原因是_______________________________________。 (4)在中和熱測定實(shí)驗(yàn)中存在用水洗滌溫度計(jì)上的鹽酸溶液的步驟，若無此操作步驟，則測得的中和熱________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。 【解析】中和熱測定的各項(xiàng)操作或措施均圍繞實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。重點(diǎn)是防止熱的散失。凡定量實(shí)驗(yàn)均需做平行實(shí)驗(yàn)2～3次，取其平均值。ΔH＝[100 g×4.18×10－3kJ/(g·℃)×6.7 ℃]÷0.05 mol。,【答案】2.環(huán)形玻璃攪拌棒 溫度計(jì) 3．(1)保溫、隔熱，減少實(shí)驗(yàn)過程中熱量的損失 (2)堿 (3)上下攪動(dòng) 銅傳熱快，熱量損失大 4．(1)偏小 (2)－56.01 kJ·mol－1 (3)偏小 用醋酸代替鹽酸，醋酸電離要吸收熱量，造成測得中和熱偏小 (4)偏小,蓋斯定律及其應(yīng)用 過去以考查熱化學(xué)方程式的書寫，燃燒熱、中和熱等概念及熱量計(jì)算為主。分析近幾年高考試題，本講內(nèi)容仍以傳統(tǒng)考查為主，2016年備考仍要關(guān)注以下幾個(gè)方面：①熱化學(xué)方程式的書寫及正誤判斷；②反應(yīng)熱的大小比較；③有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計(jì)算；④化學(xué)鍵與反應(yīng)熱，反應(yīng)熱與能源的綜合等。,本講知識(shí)點(diǎn)在高考中較易得分，也易出錯(cuò)，常見易錯(cuò)點(diǎn)如下： (1)概念理解出錯(cuò)。例如：對(duì)燃燒熱和中和熱等概念的理解、對(duì)化學(xué)反應(yīng)能量變化與反應(yīng)條件之間關(guān)系的理解等，解答此類問題關(guān)鍵是抓住概念的關(guān)鍵詞，深入分析。 (2)綜合應(yīng)用出錯(cuò)。例如：反應(yīng)熱的大小比較、物質(zhì)穩(wěn)定性的比較等，解答此類問題，要注意考慮狀態(tài)變化中能量的變化，要注意物質(zhì)穩(wěn)定性與內(nèi)能和鍵能的關(guān)系。 (3)化學(xué)方程式的書寫與運(yùn)用蓋斯定律出錯(cuò)。如忽視 物質(zhì)的狀態(tài)，化學(xué)計(jì)量數(shù)與ΔH不一致等，解答此類問題，注意熱化學(xué)方程式的書寫原則和靈活運(yùn)用蓋斯定律。,【解析】由蓋斯定律將已知3個(gè)化學(xué)方程式連加，可得O3＋2I－＋2H＋===I2＋O2＋H2O，ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。 【答案】O3＋2I－＋2H＋===I2＋O2＋H2O ΔH1＋ΔH2＋ΔH3,