（新课标）2020高考化学二轮复习 第一部分 专题突破方略 专题九 化学反应与能量课件

化学第一部分专题突破方略专题九化学反应与能量01考点1化学能与热能02考点2原电池的原理及应用04专题强化训练03考点3电解池的原理及应用“膜”化学了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。了解焓变(ΔH)与反应热的含义。理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。化学能与热能一、反应热及其表示方法1．两种角度理解反应热(1)从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值。在图中，a表示旧化学键断裂吸收的能量；b表示新化学键形成放出的能量；c表示反应热。(2)从宏观的角度说，是反应物总能量与生成物总能量的差值。在图中，a表示活化能；b表示活化分子变成生成物分子所释放的能量；c表示反应热。2．反应热的量化参数——键能反应热与键能的关系反应热：ΔH＝E1－E2或ΔH＝E4－E3，即ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。3．反应热的表示方法——热化学方程式热化学方程式书写或判断的注意事项：(1)注意ΔH的符号和单位：吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”；ΔH的单位为kJ·mol－1。(2)注意测定条件：绝大多数的反应热是在25℃、101kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。(3)注意热化学方程式中的化学计量数：热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数。(4)注意物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用“↑”和“↓”。(5)注意ΔH的数值与符号：如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。(6)对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。例如：S(单斜，s)===S(正交，s)ΔH＝－0.33kJ·mol－1。二、盖斯定律及其应用1．内容一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应体系的始态和终态有关。2．常用关系式热化学方程式焓变之间的关系aA(g)===B(g)ΔH1A(g)===1aB(g)ΔH2ΔH2＝1aΔH1或ΔH1＝aΔH2aA(g)===B(g)ΔH1B(g)===aA(g)ΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH21．[2019·高考全国卷Ⅱ，T27(1)]环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。已知：(g)===(g)＋H2(g)ΔH1＝＋100.3kJ·mol－1①H2(g)＋I2(g)===2HI(g)ΔH2＝－11.0kJ·mol－1②对于反应：(g)＋I2(g)===(g)＋2HI(g)③ΔH3＝________kJ·mol－1。解析：根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(＋100.3－11.0)kJ·mol－1＝＋89.3kJ·mol－1。答案：＋89.32．[2019·高考全国卷Ⅲ，T28(2)]Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)===CuCl(s)＋12Cl2(g)ΔH1＝＋83kJ·mol－1CuCl(s)＋12O2(g)===CuO(s)＋12Cl2(g)ΔH2＝－20kJ·mol－1CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121kJ·mol－1则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。解析：将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由(①＋②＋③)×2得4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－116kJ·mol－1。答案：－1163．(2019·高考天津卷)硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2，放出225kJ热量，该反应的热化学方程式为_____________________________________________。解析：该反应的热化学方程式为Si(s)＋3HCl(g)=====300℃SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－225kJ·mol－1。答案：Si(s)＋3HCl(g)=====300℃SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－225kJ·mol－1热化学方程式书写易出现的错误(1)未标明反应物或生成物的状态而造成错误。(2)反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号而造成错误。(3)漏写ΔH的单位，或将ΔH的单位写为kJ而造成错误。(4)反应热的数值与方程式中的化学计量数不对应而造成错误。(5)对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物或生成1molH2O(l)而造成错误。4．(2018·高考天津卷)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)＋CO2(g)催化剂2CO(g)＋2H2(g)已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C—HC==OH—HC==←O(CO)键能/(kJ·mol－1)4137454361075则该反应的ΔH＝________。解析：根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，该反应的ΔH＝(413×4＋745×2)kJ·mol－1－(1075×2＋436×2)kJ·mol－1＝＋120kJ·mol－1。答案：＋120kJ·mol－1利用键能计算反应热，要熟记公式：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体：1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅晶体中含2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含4molSi—O键；分子晶体：1molP4中含有6molP—P键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。5．(1)(2018·高考北京卷)近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH3＝－297kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：__________________________________。(2)[2018·高考全国卷Ⅲ，T28(2)]SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)ΔH1＝＋48kJ·mol－13SiH2Cl2(g)===SiH4(g)＋2SiHCl3(g)ΔH2＝－30kJ·mol－1则反应4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)的ΔH为________kJ·mol－1。(3)[2018·高考全国卷Ⅱ，T27(1)]CH4­CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。解析：(1)由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ的化学方程式为3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)。根据盖斯定律，反应Ⅰ与反应Ⅲ的热化学方程式相加得：2H2SO4(l)＋S(s)===3SO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋254kJ·mol－1，所以反应Ⅱ的热化学方程式为3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH＝－254kJ·mol－1。(2)将已知热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，由①×3＋②，可得：4SiHCl3(g)===SiH4(g)＋3SiCl4(g)ΔH＝3×48kJ·mol－1－30kJ·mol－1＝＋114kJ·mol－1。(3)将已知的3个热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝(－111×2＋75＋394)kJ·mol－1＝＋247kJ·mol－1。答案：(1)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH＝－254kJ·mol－1(2)＋114(3)＋247叠加法求焓变步骤1“倒”为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。步骤2“乘”为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。步骤3“加”上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得到目标方程式，反应热也要相加。1．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是()A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ·mol－1B．CO(g)的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1C．氢气的燃烧热ΔH＝－285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋285.5kJ·mol－1D．1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热解析：选B。根据燃烧热定义知B正确。对比法理解反应热、燃烧热与中和热(1)化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为ΔH，常用单位为kJ·mol－1，它只与化学反应的化学计量数、物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热。(2)燃烧热：在101kPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量。单位为kJ·mol－1。需注意：①燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1mol纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数；②燃烧产物必须是稳定的氧化物，如C→CO2、H2→H2O(l)等。(3)中和热：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热。需注意：①稀溶液指物质溶于大量水中；②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应；③中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O，即H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。(4)反应热指反应完全时的热效应，所以对于可逆反应，其热量要小于反应完全时的热量。2．(2019·岳阳一模)研究表明CO与N2O在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，两步反应分别为①N2O＋Fe＋===N2＋FeO＋(慢)、②FeO＋＋CO===CO2＋Fe＋(快)。下列说法正确的是()A．反应①是氧化还原反应，反应②是非氧化还原反应B．两步反应均为放热反应，总反应的化学反应速率由反应②决定C．Fe＋使反应的活化能减小，FeO＋是中间产物D．若转移1mol电子，则消耗11.2LN2O解析：选C。A项，反应①、②均有元素化合价的升降，因此都是氧化还原反应，A错误；B项，由题图可知，反应①、②都是放热反应，总反应的化学反应速率由速率慢的反应①决定，B错误；C项，Fe＋做催化剂，使反应的活化能减小，FeO＋是反应过程中产生的物质，因此是中间产物，C正确；D项