2019年高考化學總復習 專題13 化學能與熱能課件.ppt

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專題十三化學能與熱能 專題十三化學能與熱能 考情精解讀 A 考點幫 知識全通關 目錄CONTENTS 考點1化學反應中能量變化的有關概念考點2熱化學方程式考點3蓋斯定律及其應用考點4能源 考綱要求 命題規(guī)律 命題分析預測 知識體系構建 方法1化學反應中的能量變化方法2熱化學方程式的 五步 書寫與 五審 判斷方法3反應熱的計算方法4反應熱的大小比較微課10中和熱的實驗測定 B 方法幫 素養(yǎng)大提升 C 考法幫 考向全掃描 考向1根據(jù)蓋斯定律計算反應熱考向2根據(jù)鍵能計算反應熱 考情精解讀 考綱要求命題規(guī)律命題分析預測知識體系構建 1 了解化學反應中能量轉化的原因及常見的能量轉化形式 2 了解化學能與熱能的相互轉化 了解吸熱反應 放熱反應 反應熱等概念 3 了解熱化學方程式的含義 能正確書寫熱化學方程式 4 了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎 了解化學在解決能源危機中的重要作用 5 了解焓變 H 與反應熱的含義 6 理解蓋斯定律 并能運用蓋斯定律進行有關反應焓變的計算 考綱要求 命題規(guī)律 考情分析 1 以化學反應與能量的基本概念立題 考查化學反應中能量轉化的形式和反應熱的有關計算 2 以蓋斯定律的應用立題 以非選擇題中某一問的形式考查熱化學方程式的書寫和反應熱的計算 分值為3 6分 命題預測預測在2019年高考中 反應熱的考查內容將不斷拓寬 對熱化學方程式的書寫及蓋斯定律的應用要求會有所提高 另外試題可能更加關注能源問題 以期引導考生形成與環(huán)境和諧共處 合理利用自然資源的觀念 命題分析預測 知識體系構建 A 考點幫 知識全通關 考點1化學反應中能量變化的有關概念考點2熱化學方程式考點3蓋斯定律及其應用考點4能源 1 化學反應中的能量變化 1 化學反應中的兩大變化 物質變化和能量變化 2 化學反應中的兩大守恒 質量守恒和能量守恒 3 化學反應中的能量轉化形式 熱能 光能 電能等 通常主要表現(xiàn)為熱量的變化 2 反應熱 焓變 1 反應熱 在化學反應過程中吸收或放出的熱量稱為反應熱 2 焓變 在恒溫恒壓的條件下 化學反應過程中吸收或放出的熱量稱為反應的焓變 用 H表示 單位常用kJ mol 或kJ mol 1 考點1化學反應中能量變化的有關概念 3 規(guī)定 放熱反應的 H為 吸熱反應的 H為 注意反應熱 焓變的單位是kJ mol 熱量的單位是kJ 不能混淆 3 吸熱反應和放熱反應 1 概念化學反應過程中釋放或吸收的能量 都可以用熱量 或換算成熱量 來表述 通常把釋放熱量的化學反應稱為放熱反應 把吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應 2 吸熱反應和放熱反應的比較 化學專題十三化學能與熱能 化學專題十三化學能與熱能 化學專題十三化學能與熱能 續(xù)表 化學專題十三化學能與熱能 續(xù)表 1 化學反應的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱 但這并不是唯一的表現(xiàn)形式 其他的還有發(fā)光 放電等 2 化學反應表現(xiàn)為吸熱或放熱 與反應的條件沒有必然關系 而是取決于反應物和生成物具有的總能量 或焓 的相對大小 3 化學反應表現(xiàn)為吸熱或放熱 與反應開始時是否需要加熱無關 需要加熱的反應不一定是吸熱反應 如C O2 CO2為放熱反應 不需要加熱的反應 也不一定是放熱反應 如Ba OH 2 8H2O與NH4Cl的反應為吸熱反應 需持續(xù)加熱的反應 屬于吸熱反應 不需加熱或停止加熱后仍能進行的反應 常是放熱反應 化學專題十三化學能與熱能 4 燃燒熱和中和熱 化學專題十三化學能與熱能 續(xù)表 化學專題十三化學能與熱能 拓展延伸 1 中和反應的實質是H 和OH 反應生成H2O 若反應過程中有其他物質生成 如生成不溶性物質 難電離物質等 這部分反應熱不在中和熱之內 2 中和反應的對象為稀溶液 稀的強酸溶液與稀的強堿溶液發(fā)生中和反應 生成易溶性鹽和水時 H 57 3kJ mol 化學專題十三化學能與熱能 考點2熱化學方程式 H2O g H 241 8kJ mol 1表示的意義為在25 3 書寫 1 注明反應條件 絕大多數(shù)反應是在25 101kPa下進行的 可不注明 2 注明物質的聚集狀態(tài) 常用s l g aq分別表示固態(tài) 液態(tài) 氣態(tài) 溶液 3 注意符號單位 H應包括 或 數(shù)值和單位 kJ mol 1 4 注意對應關系 H的數(shù)值大小與化學計量數(shù)相對應 5 區(qū)別于普通化學方程式 一般不注 不寫 點燃 加熱 等反應條件 化學專題十三化學能與熱能 拓展延伸 1 熱化學方程式中各物質化學式前的化學計量數(shù)僅表示該物質的物質的量 可以是整數(shù) 也可以是分數(shù) 且化學計量數(shù)必須與 H相對應 若化學計量數(shù)加倍 則 H也要加倍 3 不管化學反應是可逆反應還是不可逆反應 熱化學方程式中的熱效應都是指物質按化學方程式完全反應時的熱效應 如2SO2 g O2 g 2SO3 g H 197kJ mol 1表示的意義為2molSO2 g 和1molO2 g 完全轉化成2molSO3 g 時放出197kJ的熱量 化學專題十三化學能與熱能 考點3蓋斯定律及其應用 1 蓋斯定律不管化學反應是一步完成還是分幾步完成 其反應熱是相同的 即反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關 而與反應途徑無關 如 途徑一 A B途徑二 A C B則 H1 H2 H的關系為 H H1 H2 2 蓋斯定律的應用 1 應用蓋斯定律比較反應熱的大小 2 應用蓋斯定律間接計算某些反應的反應熱 化學專題十三化學能與熱能 考點4能源 1 能源分類 1 提高能源的利用效率 改善開采 運輸 加工等各個環(huán)節(jié) 科學控制燃燒反應 使燃料充分燃燒 2 開發(fā)新能源 開發(fā)資源豐富 可以再生 沒有污染或污染很小的新能源 B 方法幫 素養(yǎng)大提升 方法1化學反應中的能量變化方法2熱化學方程式的 五步 書寫與 五審 判斷方法3反應熱的計算方法4反應熱的大小比較微課10中和熱的實驗測定 方法1化學反應中的能量變化 方法解讀 1 化學反應中的能量變化圖示 1 a表示斷裂舊化學鍵吸收的能量 也可以表示正反應的活化能 2 b表示生成新化學鍵放出的能量 也可以表示逆反應的活化能 3 圖中c表示反應的反應熱 可通過焓變值求得 即 H H 生成物 H 反應物 2 活化能與焓變的關系 1 催化劑能降低反應所需活化能 但不影響焓變的大小 2 在無催化劑的情況下 E1為正反應的活化能 E2為逆反應的活化能 3 活化能與焓變的關系 H E1 E2 化學專題十三化學能與熱能 示例1 2015北京理綜 9 6分 最新報道 科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程 反應過程的示意圖如下 下列說法正確的是A CO和O生成CO2是吸熱反應B 在該過程中 CO斷鍵形成C和OC CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2D 狀態(tài) 狀態(tài) 表示CO與O2反應的過程 化學專題十三化學能與熱能 解析本題主要考查化學反應與能量變化 意在考查考生靈活應用所學知識的能力 根據(jù)能量變化示意圖可以判斷該反應為放熱反應 A項錯誤 根據(jù)反應過程示意圖可以看出CO中的碳氧鍵沒有斷裂 B項錯誤 CO2中含有極性鍵 C項正確 狀態(tài) 狀態(tài) 表示CO和O形成CO2的過程 D項錯誤 答案C 化學專題十三化學能與熱能 示例2某反應的反應過程中能量變化如圖所示 圖中E1表示正反應的活化能 E2表示逆反應的活化能 下列有關敘述正確的是 A 該反應為放熱反應B 催化劑能改變該反應的焓變C 催化劑能降低該反應的活化能D 逆反應的活化能大于正反應的活化能 化學專題十三化學能與熱能 解析由題圖可以看出 反應物的總能量低于生成物的總能量 故該反應為吸熱反應 A項錯誤 催化劑不能改變反應的焓變 B項錯誤 由題圖可以看出 催化劑能降低該反應的活化能 C項正確 由題圖可以看出E1 E2 即逆反應的活化能小于正反應的活化能 D項錯誤 答案C 化學專題十三化學能與熱能 方法2熱化學方程式的 五步 書寫與 五審 判斷 方法解讀 1 五步 書寫熱化學方程式步驟1寫方程 寫出配平的化學方程式 步驟2標狀態(tài) 用 s l g aq 標明物質的聚集狀態(tài) 步驟3標條件 標明反應的溫度和壓強 101kPa 25 時可不標注 步驟4標 H 在方程式后寫出 H 并根據(jù)信息注明 H的 或 步驟5標數(shù)值 根據(jù)化學計量數(shù)計算并寫出 H的數(shù)值及單位 2 熱化學方程式正誤判斷的 五審 化學專題十三化學能與熱能 示例3 高考組合改編題 寫出下列反應的熱化學方程式 1 2016天津理綜 7 4 改編 Si與Cl兩元素的單質反應生成1molSi的最高價化合物 恢復至室溫 放熱687kJ 已知該化合物的熔 沸點分別為 69 和58 寫出該反應的熱化學方程式 2 2015安徽理綜 27 4 3分 NaBH4 s 與H2O l 反應生成NaBO2 s 和H2 g 在25 101kPa下 已知每消耗3 8gNaBH4 s 放熱21 6kJ 該反應的熱化學方程式是 3 2014大綱全國卷 28 1 2分 已知AX3的熔點和沸點分別為 93 6 和76 AX5的熔點為167 室溫時AX3與氣體X2反應生成1molAX5 放出熱量123 8kJ 該反應的熱化學方程式為 化學專題十三化學能與熱能 思維導引 解析 1 生成物是四氯化硅 書寫熱化學方程式的關鍵是判斷常溫下四氯化硅的狀態(tài) 根據(jù)其熔點和沸點數(shù)據(jù) 可推斷出四氯化硅在常溫下呈液態(tài) 據(jù)此可寫出該反應的熱化學方程式 2 根據(jù)題中 每消耗3 8gNaBH4 s 放熱21 6kJ 可得此反應的熱化學方程式為NaBH4 s 2H2O l NaBO2 s 4H2 g H 216 0kJ mol 1 3 由題目信息可知 常溫時AX3為液體 AX5為固體 從而可寫出該反應的熱化學方程式為AX3 l X2 g AX5 s H 123 8kJ mol 1 化學專題十三化學能與熱能 答案 1 Si s 2Cl2 g SiCl4 l H 687kJ mol 1 2 NaBH4 s 2H2O l NaBO2 s 4H2 g H 216 0kJ mol 1 3 AX3 l X2 g AX5 s H 123 8kJ mol 1 化學專題十三化學能與熱能 化學專題十三化學能與熱能 解析所列熱化學方程式中有兩個錯誤 一是中和熱指反應生成1molH2O l 時的反應熱 二是當有沉淀生成時 反應放出的熱量會增加 生成1molH2O l 時放出的熱量大于57 3kJ A項錯誤 燃燒熱是指1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所產(chǎn)生的熱量 產(chǎn)物中的水應為液態(tài)水 C項錯誤 當2mol辛烷完全燃燒時 產(chǎn)生的熱量為11036kJ 且辛烷在25 101kPa下為液態(tài) D項錯誤 答案B 化學專題十三化學能與熱能 突破攻略 化學專題十三化學能與熱能 方法3反應熱的計算 方法解讀 1 反應熱產(chǎn)生的本質原因 2 反應熱計算的 六法 1 根據(jù)反應物和生成物的總能量計算 H E 生成物能量 E 反應物能量 2 根據(jù)鍵能計算 H E 反應物鍵能 E 生成物鍵能 3 根據(jù)燃燒熱計算 H n 可燃物 H1 H1為該可燃物的燃燒熱 4 根據(jù)中和熱計算 H n H2O H2 H2為中和熱 化學專題十三化學能與熱能 5 根據(jù)熱化學方程式計算 反應熱與反應物和生成物各物質的物質的量成正比 6 根據(jù)蓋斯定律計算 化學專題十三化學能與熱能 示例5二氧化碳回收利用是環(huán)保科學研究的熱點課題 已知CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴 2CO2 g 6H2 g CH2CH2 g 4H2O g H 1 幾種物質的能量 kJ mol 1 如表所示 在25 101kPa條件下 規(guī)定單質的能量為0 測得其他物質生成時放出的熱量為其具有的能量 則該反應的 H kJ mol 1 化學專題十三化學能與熱能 2 幾種化學鍵的鍵能 kJ mol 1 如表所示 a 思維導引 理清分子中價鍵關系 得出 H 得出a 化學專題十三化學能與熱能 解析 1 H E 生成物能量 E 反應物能量 52 242 4 0 394 2 kJ mol 1 128kJ mol 1 2 H E 反應物鍵能 E 生成物鍵能 803 4 436 6 615 4a 463 8 kJ mol 1 128kJ mol 1 解得a 409 25 答案 1 128 2 409 25 化學專題十三化學能與熱能 突破攻略 利用鍵能計算反應熱的關鍵 就是要算清物質中化學鍵的數(shù)目 清楚中學階段常見單質 化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目 化學專題十三化學能與熱能 拓展變式1SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體 分子結構中只存在S F鍵 已知 1molS s 轉化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ 斷裂1molF F S F鍵需吸收的能量分別為160kJ 330kJ 則S s 3F2 g SF6 g 的反應熱 H為 A 1780kJ molB 1220kJ molC 450kJ molD 430kJ mol 化學專題十三化學能與熱能 1 B化學反應的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成 舊化學鍵的斷裂吸收能量 新化學鍵的形成放出能量 兩個能量變化的總效應即為反應的熱效應 S s 3F2 g SF6 g 的反應過程中 需要將1molS s 轉化為氣態(tài)硫原子 斷裂3molF F鍵 則舊化學鍵斷裂吸收的能量為280kJ 160kJ 3 760kJ 同時形成6molS F鍵 則新化學鍵生成放出的能量為330kJ 6 1980kJ 反應放出的能量為1980kJ 760kJ 1220kJ 所以 H 1220kJ mol 化學專題十三化學能與熱能 方法4反應熱的大小比較 方法解讀 1 總體原則 1 比較 H的大小時 必須把反應熱的 與反應熱的數(shù)值看作一個整體進行比較 對放熱反應 放熱越多 H越小 對吸熱反應 吸熱越多 H越大 2 反應物的化學計量數(shù)不同 則 H不同 3 同一物質 狀態(tài)不同 反應熱也不同 如A g A l A s 2 比較類型 1 直接比較法 物質燃燒時 可燃物物質的量越大 燃燒放出的熱量越多 等量的可燃物完全燃燒所放出的熱量肯定比不完全燃燒所放出的熱量多 生成等量的水時 強酸和強堿的稀溶液反應比弱酸和強堿或弱堿和強酸或弱酸和弱堿的稀溶液反應放出的熱量多 對于可逆反應 因反應不能進行完全 實際反應過程中放出或吸收的熱量要小于相應熱化學方程式中的反應熱數(shù)值 例如 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 197kJ mol 1 表示2molSO2和1molO2完全反應生成2molSO3時 放出的熱量為197kJ 實際上向密閉容器中通入 化學專題十三化學能與熱能 2molSO2和1molO2 反應達到平衡后 放出的熱量要小于197kJ 2 蓋斯定律比較法 同一反應 生成物狀態(tài)不同時如A g B g C g H1 0A g B g C l H2 0C g C l H3 0 C g C l C l H1 H3 H2 H1 0 H2 0 H3 0 所以 H2 H1 化學專題十三化學能與熱能 同一反應 反應物狀態(tài)不同時如S g O2 g SO2 g H1 0S s O2 g SO2 g H2 0S g S s H3 0 H2 H3 H1 H1 0 H2 0 H3 0 所以 H1 H2 化學專題十三化學能與熱能 兩個有聯(lián)系的不同反應相比較時 C s O2 g CO2 g H1 0 CO g H2 0 C s CO2 g C s CO g CO2 g CO2 g H3 H1 H2 化學專題十三化學能與熱能 示例6下列各組熱化學方程式的 H前者大于后者的是 C s O2 g CO2 g H1 CO g H2 SO2 g H3 SO2 g H4 H2O l H5 2H2O l H6 S s O2 g 2H2 g O2 g S g O2 g 化學專題十三化學能與熱能 CaO s H2O l Ca OH 2 aq H8 CaCO3 s CaO s CO2 g H7 A B C D 化學專題十三化學能與熱能 答案C 化學專題十三化學能與熱能 微課10中和熱的實驗測定 微點解讀 1 實驗原理在稀溶液中 強酸和強堿發(fā)生中和反應生成1molH2O l 和可溶性鹽時的反應熱叫中和熱 H aq OH aq H2O l H 57 3kJ mol 2 實驗裝置 化學專題十三化學能與熱能 3 實驗中若用弱酸 或弱堿 代替強酸 或強堿 因弱酸 或弱堿 電離出H 或OH 需要吸收熱量 故生成1molH2O測定的反應熱的數(shù)值小于57 3 若用濃硫酸與強堿反應 因濃硫酸稀釋會放熱 故生成1molH2O測定的反應熱的數(shù)值大于57 3 4 誤差分析 1 分析的依據(jù)看實驗中有哪些因素能造成 t終 t始 出現(xiàn)誤差 若 t終 t始 偏大 則 H 偏大 若 t終 t始 偏小 則 H 偏小 2 誤差分析實例50mL0 50mol L鹽酸與50mL0 55mol LNaOH溶液反應的誤差分析 化學專題十三化學能與熱能 化學專題十三化學能與熱能 C 考法幫 考向全掃描 考向1根據(jù)蓋斯定律計算反應熱考向2根據(jù)鍵能計算反應熱 反應熱已成為近幾年高考全國卷的必考內容 主要在全國卷非選擇題部分某一問中結合化學反應速率 化學平衡及工藝流程進行考查 考查內容常與蓋斯定律的應用和計算有關 隨著能源問題的日益突出 與新能源相關的考點也應引起關注 化學專題十三化學能與熱能 考情揭秘 考向1根據(jù)蓋斯定律計算反應熱 化學專題十三化學能與熱能 思維導引 化學專題十三化學能與熱能 解析 1 根據(jù)蓋斯定律 可得 則 H1 H2 H3 119kJ mol 1 242kJ mol 1 123kJ mol 1 2 設三個反應依次是a b c 根據(jù)蓋斯定律 由a b c得 SO2 g Ca2 aq ClO aq 2OH aq CaSO4 s H2O l Cl aq H H1 H2 H3 答案 1 123 2 H1 H2 H3 化學專題十三化學能與熱能 示例8 高考組合題 請回答下列問題 1 2015新課標全國卷 28 3 2分 已知反應2HI g H2 g I2 g 的 H 11kJ mol 1 1molH2 g 1molI2 g 分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436kJ 151kJ的能量 則1molHI g 分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為kJ 2 2015新課標全國卷 27 1 4分 甲醇既是重要的化工原料 又可作為燃料 利用合成氣 主要成分為CO CO2和H2 在催化劑作用下合成甲醇 發(fā)生的主要反應如下 考向2根據(jù)鍵能計算反應熱 CO g 2H2 g CH3OH g H1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 CO2 g H2 g CO g H2O g H3 回答下列問題 已知反應 中相關的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下 由此計算 H1 kJ mol 1 已知 H2 58kJ mol 1 則 H3 kJ mol 1 化學專題十三化學能與熱能 思維導引 化學專題十三化學能與熱能 解析 1 設1molHI g 分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為akJ 則 H 2a 436 151 kJ mol 1 11kJ mol 1 解得a 299 2 反應 中 生成1molCH3OH g 時需要形成3molC H鍵 1molC O鍵和1molO H鍵 則放出的熱量為 413 3 343 465 kJ 2047kJ 同時需要斷裂1molC O鍵和2molH H鍵 吸收的熱量為 1076 436 2 kJ 1948kJ 則該反應為放熱反應 H1 1948 2047 kJ mol 1 99kJ mol 1 根據(jù)蓋斯定律 H3 H2 H1 58 99 kJ mol 1 41kJ mol 1 答案 1 299 2 99 41 化學專題十三化學能與熱能