2022届高三统考化学人教版一轮课件：第6单元 第1节　化学反应与能量变化

这是一份2022届高三统考化学人教版一轮课件：第6单元 第1节　化学反应与能量变化，共55页。PPT课件主要包含了-2-，-3-，考点一，考点二，基础梳理，考点突破，考点三，吸收或放出，kJ·mol-1，-4-等内容，欢迎下载使用。
考纲要求:1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。　2.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。　3.了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。　4.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。　5.了解焓变(ΔH)与反应热的含义。　6.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。
焓变、反应热与能源1.焓变与反应热(1)反应热与焓变的定义:反应热是化学反应中　　　　　　的热量。恒压条件下的反应热,称之为焓变,符号为　　,单位为　　 。(2)化学反应中的能量变化。
①a表示断裂旧化学键　　　　的热量,也可以表示反应的　　　　　　。 ②b表示生成新化学键　　　　的热量,也可以表示活化分子生成生成物所　　　　的能量。 ③c表示反应的反应热,可通过计算求得反应热(焓变)。a.从物质所具有的焓角度分析,焓变(ΔH)为生成物的焓与反应物的焓之差:ΔH=　　　　　　　　　　　　　　　　　。 b.从化学键角度分析,焓变为反应物总键能与生成物总键能之差:ΔH=　　　　　(如图所示)。 
H(生成物)-H(反应物)
(3)放热反应和吸热反应。①常见的放热反应:可燃物的燃烧;酸碱中和反应;大多数化合反应;金属与酸(或水)的置换反应;物质的缓慢氧化;铝热反应等。②常见的吸热反应:大多数分解反应;盐的水解;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;碳与水蒸气、C与CO2的反应等。
特别提醒(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成,任何化学反应都具有热效应。(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热,需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应不一定是放热反应。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰时放热但不属于放热反应。
1 ml H2O(l)
特别提醒(1)表示中和热、燃烧热的热化学方程式中对应的焓变均为负值。(2)当用热化学方程式表示中和热时,生成H2O的物质的量必须是1 ml,当用热化学方程式表示燃烧热时,可燃物的物质的量必须为1 ml。
自主巩固已知某反应A(g)+B(g) C(g)+D(g),反应过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。(1)该反应是吸热(填“吸热”或“放热”)反应,该反应的ΔH=E1-E2 kJ·ml-1(用含E1、E2的代数式表示),1 ml气体A和1 ml气体B具有的总能量比1 ml气体C和1 ml气体D具有的总能量一定低(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。(2)若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大,则E1和E2的变化:E1　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同),E2　 　,ΔH　　　。
1.熟记反应热ΔH的基本计算公式ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量ΔH=各反应物的键能之和-各生成物的键能之和2.理解焓变的“四”注意(1)任何化学反应都是旧键断裂和新键形成的过程,都伴随着能量的变化。(2)焓变不取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小。(3)物质的物理变化过程中,也会有能量的变化,但不属于吸热反应或放热反应。在进行反应热的有关计算时,必须要考虑到物理变化时的热效应,如物质的三态变化。(4)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl在常温常压下即可进行,而很多放热反应则需要在加热的条件下进行。
例1(1)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快,其能量随反应过程的变化如图所示。下列说法正确的是( )A.加入催化剂,减小了反应的热效应B.加入催化剂,可提高H2O2的平衡转化率C.H2O2分解的热化学方程式:D.反应物的总能量高于生成物的总能量
答案:(1)D　(2)+124
解析:(1)催化剂能改变反应历程,降低反应的活化能,但不改变反应的热效应,A项错误;催化剂可以改变反应速率,但不能使平衡移动,故无法提高转化率,B项错误;热化学方程式中要标出各物质的聚焦状态, C项错误;根据图示可知反应物的总能量高于生成物的总能量,D项正确。(2)ΔH=旧键断裂吸收的总能量-新键形成放出的总能量,ΔH=(348+412×2) kJ·ml-1-(612+436) kJ·ml-1=+124 kJ·ml-1。
方法技巧 解答能量变化图像题的“三”关键(1)注意活化能在图示中的意义。①从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能;②从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能。(2)催化剂只影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的焓变。(3)涉及反应热的有关计算时,要特别注意图示中反应物和生成物的物质的量。
2.甲醇质子交换膜燃料电池中,将甲醇蒸气转化为氢气的反应原理有如下两种:
下列说法正确的是( )A.CH3OH的燃烧热为192.9 kJ·ml-1B.反应①中的能量变化如图所示
C.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量
3.二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。
(1)在太阳能的作用下,以CO2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为 　。 
热化学方程式1.热化学方程式及其意义(1)定义:表示参加反应的物质的物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义:不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。例如: 　ΔH=-285.8 kJ·ml-1,表示在25 ℃和1.01×105 Pa下,1 ml氢气与0.5 ml氧气完全反应生成1 ml液态水时放出285.8 kJ的热量。
2.热化学方程式的书写(1)书写步骤。写化学方程式→标出各物质状态→写出反应热数值、符号、单位↓　　　　　↓　　　　　　　↓ 正确是基础　 能量与状态相关　注意ΔH符号
(3)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下:CH3OH(g)+H2O(g)==CO2(g)+3H2(g)　ΔH=+49.0 kJ·ml-1①1 L CH3OH蒸气与1 L水蒸气反应生成1 L CO2气体与3 L氢气吸收热量49.0 kJ ( × )②1个CH3OH分子与1个水分子反应生成1个CO2分子与3个H2分子吸收49.0 kJ热量 ( × )③相同条件下1 ml CH3OH(g)与1 ml H2O(g)的能量总和小于1 ml CO2(g)与3 ml H2(g)的能量总和 ( √ )④1 ml CH3OH蒸气与1 ml液态水反应生成1 ml CO2气体与3 ml氢气吸收的热量小于49.0 kJ ( × )
1.热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点(1)热化学方程式不注明反应条件。(2)热化学方程式不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq等标出物质的状态。(3)热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,其ΔH必须与化学方程式及物质的状态相对应。2.ΔH与反应的“可逆性”可逆反应的ΔH表示反应完全时的热量变化,与反应是否可逆无关,如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·ml-1,表示在298 K时,1 ml N2(g)与3 ml H2(g)完全反应生成2 ml NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。但实际上1 ml N2(g)与3 ml H2(g)充分反应,不可能生成2 ml NH3(g),故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。
例2(1)下表为元素周期表的一部分。
回答下列问题:X与Z两元素的单质反应生成1 ml X的最高价化合物,恢复至室温,放热687 kJ。已知该化合物的熔、沸点分别为-69 ℃和58 ℃,写出该反应的热化学方程式: 　。 
(2)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]与硫酸反应制备磷酸。已知25 ℃,101 kPa时:
则Ca5(PO4)3F与硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是　。 (3)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 ℃、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是 　。 
答案:(1)Si(s)+2Cl2(g)═SiCl4(l)　ΔH=-687 kJ·ml-1(2)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l)═5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g)　ΔH=-418 kJ·ml-1(3)NaBH4(s)+2H2O(l)═NaBO2(s)+4H2(g)　ΔH=-216.0 kJ·ml-1
解析:(1)Si与Cl2反应生成SiCl4,常温下SiCl4为液态,则热化学方程式为Si(s)+2Cl2(g)═SiCl4(l)　ΔH=-687 kJ·ml-1。(2)先写出Ca5(PO4)3F与H2SO4反应的化学方程式:Ca5(PO4)3F+5H2SO4═5CaSO4+3H3PO4+HF　③,设题中给出的第一个热化学方程式为①、第二个热化学方程式为②,找出③与已知反应①②的关系:反应③=5×反应①-反应②,则ΔH=5ΔH1-ΔH2。(3)NaBH4与水反应的化学方程式为NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑, 3.8 g NaBH4的物质的量为0.1 ml,故1 ml NaBH4与水反应时放出216.0 kJ热量,由此可写出该反应的热化学方程式。
思维建模 判断热化学方程式正误的“五审”一审“+”“-”—放热反应一定为“-”,吸热反应一定为“+”↓二审单位—单位一定是“kJ·ml-1”,易错写成“ml”或漏写↓三审状态—物质的状态必须正确,特别是溶液中的反应易写错↓四审数值对应性—反应热的数值必须与热化学方程式中的化学计量数相对应,即化学计量数与ΔH的绝对值成正比。当反应逆向进行时,其反应热的绝对值与正反应的反应热的绝对值相等,符号相反↓五审是否符合定义—如燃烧热、中和热的热化学方程式
跟踪训练4.(1)200 ℃时固体硝酸铵可以分解为N2O和H2O,此过程中每转移电子8 ml,放出热量84.8 kJ,写出此反应的热化学方程式 　 。 (2)氨气具有还原性,例如,氨气能与卤素单质发生置换反应。已知几种化学键的键能数据如表所示:
请写出氨气与溴蒸气反应的热化学方程式:　　　　　　　　。
(3)已知:25 ℃、101 kPa时,Mn(s)+O2(g)═MnO2(s)　ΔH=-520 kJ·ml-1S(s)+O2(g)═SO2(g)　ΔH=-297 kJ·ml-1Mn(s)+S(s)+2O2(g)═MnSO4(s) ΔH=-1 065 kJ·ml-1则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是　。 
答案:(1)NH4NO3(s)═N2O(g)+2H2O(g) ΔH=-42.4 kJ·ml-1(2)2NH3(g)+3Br2(g)═N2(g)+6HBr(g) ΔH=-214 kJ·ml-1(3)MnO2(s)+SO2(g)═MnSO4(s) ΔH=-248 kJ·ml-1
解析:(1)硝酸铵分解产生一氧化二氮(N2O)气体和水蒸气,反应的化学方程式为NH4NO3 N2O↑+2H2O↑,分析氧化还原反应中的得失电子可知该反应中每1 ml NH4NO3反应就会有4 ml电子转移,根据题意每8 ml电子转移放出84.8 kJ热量,可得每1 ml NH4NO3反应就会放出42.4 kJ热量,所以该反应的热化学方程式为NH4NO3(s)═N2O(g)+2H2O(g)　ΔH=-42.4 kJ·ml-1。(2)NH3与溴蒸气发生置换反应,化学方程式为2NH3(g)+3Br2(g)═N2(g)+6HBr(g),反应热ΔH=∑(反应物的键能)-∑(生成物的键能)=(6×391 kJ·ml-1+3×194 kJ·ml-1)-(946 kJ·ml-1 +6×366 kJ·ml-1)=-214 kJ·ml-1。(3)将题给三个热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,由③-①-②可得SO2(g)+MnO2(s)═MnSO4(s)　ΔH=(-1 065 kJ·ml-1) -(-520 kJ·ml-1)-(-297 kJ·ml-1)=-248 kJ·ml-1。
盖斯定律　反应热的计算1.盖斯定律(1)内容:化学反应不管是一步完成还是分几步完成,其反应热是 相同的,即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。(2)意义:可间接计算某些难以直接测定的反应的反应热。(3)应用:
2.反应热(ΔH)的计算方法(1)根据热化学方程式计算:反应放出或吸收的热量与反应物和生成物各物质的物质的量　　　　　　; (2)根据反应物和生成物的总能量计算;(3)依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算,即ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和;(4)根据盖斯定律进行计算;(5)根据物质的燃烧热进行计算:Q(放)=　　　　　　　　　　　。
n(可燃物)×燃烧热
自主巩固物质A在一定条件下可发生一系列转化,完成下列填空。(1)A→F,ΔH=-ΔH6;(2)ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0;(3)C→F,|ΔH|=|ΔH1+ΔH2+ΔH6|(填“>”“E生成物,放热反应,ΔH”“