第六单元化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应备考要点素养要求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。
1.变化观念与平衡思想:认识化学变化的本质是有新物质生成,并伴有能量的转化;能多角度、动态地分析热化学反应方程式,运用热化学反应原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质,建立盖斯定律模型。
3.科学态度与社会责任:赞赏化学对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与化学有关的社会热点问题作出正确的价值判断。
考点一焓变与反应热必备知识自主预诊知识梳理化学反应2.基本概念(1)焓变(ΔH)。
ΔH=。
单位kJ·mol-1。
(2)反应热。
当化学反应在一定下进行时,反应所释放或吸收的称为该反应在此温度下的,简称反应热。
(3)焓变与反应热的关系。
研究表明,在等压条件下进行的化学反应,其反应热反应的焓变。
3.吸热反应与放热反应(1)化学反应中的能量变化。
①a表示断裂旧化学键的能量,也可以表示反应的。
②b表示生成新化学键的能量,也可以表示活化分子变成生成物分子所的能量。
③c表示反应的,可通过计算焓变值求得。
从化学键角度分析,焓变为反应物分子的化学键断裂时所吸收的总能量与反应产物分子的化学键形成时所释放的总能量之差,ΔH=-(用上图中符号填空)。
(2)常见放热反应和吸热反应。
放热反应:①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属跟水或酸的反应;⑤物质的缓慢氧化;⑥原电池反应;⑦铝热反应;⑧少数分解反应(如H2O2分解)。
吸热反应:①大多数分解反应;②盐类的水解;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;④碳与水蒸气、CO2的反应等。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)物质发生化学变化都伴有能量的变化。
()(2)放热反应中,反应产物的总能量高于反应物的总能量。
()(3)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应。
()(4)活化能越大,表明反应旧化学键断裂需要克服的能量越大。
()(5)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同。
()(6)物质的物理变化过程中,也会有能量变化,但不属于吸热反应和放热反应。
()(7)化石燃料属于可再生能源,对其过度开采不影响可持续发展。
()2.已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ·mol-1,若向一定体积密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2,充分反应后,放出热量(填“>”“<”或“=”)92.4 kJ,说明判断的理由。
关键能力考向突破考向1焓变和反应热概念的理解及应用【典例1】(2020福建厦门期末)氢气燃烧生成水蒸气的能量变化如图所示。
下列说法正确的是()H2O(g)A.燃烧时化学能全部转化为热能B.断开1 mol 氢氧键吸收930 kJ的能量C.相同条件下,1 mol氢原子的能量为E1,1 mol 氢分子的能量为E2,则2E1<E2D.该反应生成1 mol 水蒸气时能量变化为245 kJ对点演练1(2020河北保定模拟)根据如图能量关系示意图,下列说法正确的是()A.1 mol C(s)与1 mol O2(g)的能量之和为393.5 kJB.反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)中,生成物的总能量大于反应物的总能量C.由C(s)→CO(g)的热化学方程式:2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔH=-221.2 kJ·mol-1D.热值指一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出热量,则CO的热值为10.1 kJ·mol-1归纳总结有关反应热的注意事项(1)任何化学反应一定伴有能量变化,原因是旧键断裂吸收的能量与新键形成释放的能量不相等。
(2)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也不一定是放热反应。
即反应放热或吸热与反应条件无关。
(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。
(4)焓变ΔH的数值都需要带“+”或“-”符号。
如某反应的ΔH=-Q kJ·mol-1或ΔH=+Q kJ·mol-1。
考向2化学反应中能量变化的图像分析【典例2】(2020山东济宁模拟)叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇,反应(CH3)3CCl+OH-(CH3)3COH+Cl-的能量与反应进程如图所示。
下列说法正确的是()A.该反应为吸热反应B.(CH3)3C+比(CH3)3CCl稳定C.第一步反应一定比第二步反应快D.增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率对点演练2(2020山东泰安二模)水煤气变换反应的化学方程式为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。
我国研究人员结合实验与计算机模拟结果,揭示了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程(如图所示),其中吸附在金催化剂表面上的物质用·标注。
下列说法正确的是()A.水煤气变换反应的ΔH>0B.该历程中最大能垒(活化能)E正=1.70 eVC.步骤⑤只有H—H键和H—O键形成D.步骤③的转化关系可表示为CO·+OH·+H2O(g)COOH·+H2O·深度指津正确理解活化能与反应热的关系(1)E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。
(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。
(3)从活化能的角度分析,正反应的活化能大于逆反应的活化能时,反应吸热,反之,反应放热;从焓变的角度分析,ΔH>0,反应吸热,ΔH<0,反应放热。
考点二热化学方程式必备知识自主预诊知识梳理1.定义:表明反应所的化学方程式。
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变化。
例O2(g)H2O(l)ΔH=-285.8 kJ·mol-1,表示在25 ℃和101 kPa如:H2(g)+12下,。
3.热化学方程式的书写方法4.注意事项(1)热化学方程式中不标“↑”“↓”,但必须用s、l、g、aq等标出物质的聚集状态。
(2)热化学方程式中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聚集状态相对应。
(3)ΔH应包括“+”或“-”、数值和单位( kJ·mol-1)。
(4)可逆反应的ΔH表示完全反应的热量变化,与反应是否可逆无关。
如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ·mol-1,表示在101 kPa、25 ℃时,1 mol N2(g)和3 molH2(g)完全反应生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。
正、逆反应的ΔH的绝对值相等,符号相反。
(5)同素异形体之间转化的热化学方程式除了注明物质的聚集状态外,还要注明名称。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”(ΔH的绝对值均正确)。
(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3 kJ。
()(2)NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2OΔH=+57.3 kJ·mol-1。
()(3)S(s)+O2(g)SO2(g)ΔH=+296.8 kJ·mol-1。
()(4)已知相同条件下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH1,反应2SO2(s)+O2(g)2SO3(g)ΔH2,则ΔH1>ΔH2。
()(5)已知:500 ℃、30 MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4 kJ·mol-1;将1.5 mol H2和过量的N2在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ。
()(6)C(石墨,s)C(金刚石,s)ΔH>0,说明石墨比金刚石稳定。
()2.请你写出298 K、101 kPa时,下列反应的热化学方程式。
(1)一定量N2(g)与一定量H2(g)反应生成2 mol NH3(g),放出92.4 kJ热量。
(2)14 g N2(g)与适量的O2(g)反应生成NO(g),吸收34 kJ热量。
(3)1 mol C8H18(l)在O2(g)中完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(g),放出5 518 kJ热量。
关键能力考向突破考向1热化学方程式的正误判断【典例1】(2020上海崇明模拟)固体碳和水蒸气反应生成1 mol H2和1 mol CO,吸收131.3 kJ的热量,该反应的热化学方程式是()A.C(s)+H2O(l)H2(g)+CO(g)ΔH=-131.3 kJ·mol-1B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)ΔH=-131.3 kJ·mol-1C.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)ΔH=+131.3 kJ·mol-1D.C(s)+H2O(l)H2(g)+CO(g)ΔH=+131.3 kJ·mol-1对点演练1铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。
实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每生成160 g固体铁红放出130 kJ的热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是()A.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=-130 kJ·mol-1B.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+260 kJ·mol-1C.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=-260 kJ·mol-1D.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)ΔH=+130 kJ·mol-1方法技巧“五审”突破热化学方程式的正误判断考向2热化学方程式的书写【典例2】(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应的热化学方程式如下:①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH=+49.0 kJ·mol-1O2(g)CO2(g)+2H2(g)ΔH=-192.9 kJ·mol-1②CH3OH(g)+12又知③H2O(g)H2O(l)ΔH=-44 kJ·mol-1,则甲醇蒸气燃烧生成二氧化碳气体和液态水的热化学方程式为。