2011届高考化学二轮专题复习课件：专题3 化学反应中的能量变化(新课标)

专题三化学反应中的能量变化主干知识整合专题三│主干知识整合二、“三热”的比较•1mol水•不限量•不限量•生成物的量•不限量•1mol可燃物•不限量•反应物的量•稀溶液•25℃、101kPa•一定温度下•反应条件•kJ·mol－1•kJ·mol－1•kJ·mol－1•单位•ΔH0•ΔH0•放热时，ΔH0•吸热时，ΔH0•ΔH的正负•放热反应•放热反应•放热反应或吸热反应•变化类型•在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol水时所放出的热量•在25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量•一定温度下，在反应过程中所放出或吸收的热量•概念•中和热•燃烧热•反应热•能量名称要点热点探究►探究点一化学反应的热效应，燃烧热、中和热及其测定实验1．反应热(1)热化学中的反应类型与反应条件无必然联系，吸热反应不一定需要加热。(2)键能指断裂1mol化学键生成气态原子时所吸收的能量；物质的总能量指物质处于某状态所具有的内能，二者不是同一概念。反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能。2．燃烧热燃烧热的内涵有：①可燃物为1mol；②生成物为稳定的化合物，如H2(g)→H2O(l)，S(s)→SO2(g)，C(s)→CO2(g)；③可燃物的燃烧热与可燃物的物质的量无关，但燃烧反应的反应热与各物质的物质的量成正比。3．中和热：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应生成1molH2O，这时的反应热叫做中和热。中学阶段主要讨论强酸和强碱的反应。4．要想提高中和热测定的准确性，实验时应注意的问题(1)作为量热器的仪器装置，其保温隔热的效果一定要好，因此可用保温杯来做。如果按教材中的方法做，一定要使小烧杯杯口与大烧杯杯口相平，这样可以减少热量损失。(2)配制的盐酸和氢氧化钠溶液的浓度须准确，且氢氧化钠溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。为使测得的中和热更准确，所用盐酸和氢氧化钠溶液的浓度宜小不宜大。(3)温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的精度。(4)实验操作时动作要快，以尽量减少热量的散失。(5)为了减少实验误差，重复实验2～3次，数据取平均值例１[2010·山东卷]下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是()A．生成物总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定的反应焓变D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件的ΔH不同C【解析】生成物的总能量低于反应物总能量的反应，是放热反应，若是吸热反应则相反，故A错；反应速率与反应是吸热还是放热没有必然的联系，故B错；C是盖斯定律的重要应用，正确；根据ΔH＝生成物的焓－反应物的焓可知，焓变与反应条件无关，故D错。【点评】本题主要考查对一些基本概念的理解。弄清楚这些概念的定义，适用条件和常见的正例、反例等。例２已知热化学方程式H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)；ΔH＝－57.3kJ·mol－1，回答下列问题：(1)现分别用0.025L0.10mol·L－1盐酸与0.025L0.10mol·L－1氢氧化钠溶液反应，则反应过程中释放的热量为________kJ。(2)若中和后溶液体积为0.05L，又已知中和后的溶液的比热容为4.2×10－3kJ/(g·℃)，且密度为1.0g·mL－1，则溶液温度升高________℃。(3)由(2)说明为什么需要用0.5mol·L－1的强酸和强碱反应测定中和热？________________________________________________________________________。0.140.67【点评】要区别反应放出的热量与反应热。联系热量的计算公式进行考查等均属于基础知识的考查范畴。（3）根据(2)的计算可知，当溶液的浓度过小，释放的热量较少，且又是逐渐产生热量，故测定的中和热误差较大。若浓度过高，则溶液中阴、阳离子间的相互牵制较大，中和过程产生热量的一部分将补偿未电离分子离解所需要的热量，同样会造成较大的误差【解析】(1)57.3kJ·mol－1×(0.025L×0.10mol·L－1)＝0.14kJ；(2)4.2×10－3kJ/(g·℃)×50mL×1.0g·mL－1×x＝0.14kJ，x＝0.67℃。►探究点二热化学方程式1．书写热化学方程式的一般步骤(1)依据有关信息写出注明聚集状态的化学方程式，并配平。(2)根据化学方程式中各物质的化学计量数计算相应的反应热的数值。(3)如果为放热反应，ΔH为负值，如果为吸热反应，则ΔH为正值，并写在第一步所得方程式的后面，中间用空格隔开。(4)如果题目另有要求，如反应燃料燃烧热的热化学方程式和有关中和热的热化学方程式，可将热化学方程式的化学计量数变换成分数。2．书写热反应方程式应注意的问题(1)由于反应热的数值与反应的温度和压强有关，因此必须注明，不注明时是指101kPa和25℃时的数据。(2)物质的聚集状态不同，反应热的数值不同，因此要注明物质的聚集状态。(3)热化学方程式中的化学计量数为相应物质的物质的量，它可以是整数，也可以是分数。例３[2010·浙江卷]下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是()A．甲烷的标准燃烧热为－890.3kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1B．500℃、30MPa下，将0.5molN2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)=========2NH3(g)ΔH＝－38.6kJ·mol－1C．氯化镁溶液与氨水反应：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓D．氧化铝溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－催化剂500℃、30MPaD【解析】标准燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成化合物时放出的热量(标准指298K,1atm)。水在液态时较稳定，故A错。根据热化学方程式的含义，与N2(g)＋3H2(g)=========2NH3(g)对应的热量是1mol氮气完全反应时的热量，但此反应为可逆反应，故投入0.5mol的氮气，最终参加反应的氮气一定小于0.5mol，所以ΔH的值大于38.6，B错。C项应写成一水合氮(NH3·H2O)。催化剂500℃、30MPa【点评】本题考查的主要内容是化学用语。化学用语的教学是化学学科技术规范，强调准确性，强调正确理解与应用。特别重视热化学方程式的计量数与反应热的对应关系。重视离子方程式的拆与不拆的问题。A．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(g)ΔH＝－5518kJ·mol－1B．C8H18(l)＋12.5O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ·mol－1C．C8H18(l)＋12.5O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝＋5518kJ·mol－1D．2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l)ΔH＝－11036kJ·mol－已知在25℃，101kPa下，1.14gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出55.18kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是()BD【解析】根据题目条件，生成的水为液态，所以A错；1.14gC8H18的物质的量为0.01mol，故1molC8H18完全燃烧放出的热量为5518kJ，B、D是正确的。放热用“－”表示，故C错。【点评】热化学方程式的书写较难，书写时不能忽视反应物、生成物的状态，要注意计量数与反应物的关系。判断热化学方程式的正误是考查反应热最传统的题目，也是高考的热点，最简单的做法，一看“＋”、“－”号是否正确，二看单位是否正确，三看计量数与能量是否对应。►探究点三盖斯定律化学反应中反应热的大小与反应物、生成物的种类、量及聚集状态有关，与反应途径无关。根据能量守恒定律，无论反应是一步完成还是几步完成，只要反应的起始状态和最终状态确定，反应热就是个定值，这就是盖斯定律。可图示如下：例4[2010·重庆卷]已知H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)ΔH＝－72kJ·mol－1。蒸发1molBr2(l)需要吸收的能量为30kJ，其他相关数据如下表：H2(g)Br2(g)HBr(g)1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ436a369则表中a为()A．404B．260C．230D．200D【解析】本题考查盖斯定律的计算。由已知得：①Br2(l)===Br2(g)ΔH＝＋30kJ/mol，②H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)ΔH＝－72kJ/mol，②－①得H2(g)＋Br2(g)===2HBr(g)ΔH＝－102kJ·mol－1。根据表格中的键能数据可得出计算式：436＋a－2×369＝－102；a＝200kJ，D项正确。【点评】应用盖斯定律进行简单计算时注意：(1)当反应式乘以或除以某数时，ΔH也应乘以或除以某数。(2)反应式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。(3)通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把ΔH看作一个整体。(4)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。(5)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。[2009·广东卷改编]由磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为：4Ca5(PO4)3F(s)＋21SiO2(s)＋30C(s)===3P4(g)＋20CaSiO3(s)＋30CO(g)＋SiF4(g)ΔH(1)上述反应中，副产物矿渣可用来_______________。(2)已知相同条件下：①4Ca5(PO4)3F(s)＋3SiO2(s)===6Ca3(PO4)2(s)＋2CaSiO3(s)＋SiF4(g)ΔH1②2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===P4(g)＋6CaO(s)＋10CO(g)ΔH2③SiO2(s)＋CaO(s)===CaSiO3(s)ΔH3用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示ΔH，ΔH＝________________________。制水泥ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3【解析】由方程式可以看出副产物矿渣应该是CaSiO3(s)，结合炼铁我们不难得出答案是制水泥。运用盖斯定律，反应①＋反应②×3＋反应③×18＝总反应，则ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋18ΔH3。教师备用习题磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物。3.1g单质磷(P)在3.2g氧气中燃烧，至反应物耗尽，并放出xkJ热量。(1)通过计算确定反应产物的组成是(用化学式表示)____________，其相应的质量(g)为_______________。(2)已知单质磷的燃烧热为ykJ·mol－1，则1molP与O2反应生成固态P2O3的反应热ΔH＝___________________。(3)写出1molP与O2反应生成固态P2O3的热化学方程式：_____________________________________________。P2O3、P2O52.75g、3.55g－(20x－y)kJ·mol－1P(s)＋O2(g)＝P2O3(s)ΔH＝－(20x－y)kJ·mol－1【解析】磷的正化合价只有＋3、＋5两种，它的氧化产物是P2O3和P2O5。写出化学方程式：P＋O2―→P2O3＋P2O5n(P)＝3.1g31g/mol，n(O2)＝3.2g32g/mol采用待定系数法配平方程式：0.1P＋0.1O2→aP2O3＋bP2O52a＋2b＝碳原子守恒3a＋5b＝氧原子守恒即a＝140b＝140∴P＋O2＝14P2O3＋14P2O5m(P2O3)＝11