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1、第17讲化学能与热能一、化学反应中能量变化的有关概念及计算一、化学反应中能量变化的有关概念及计算1.反应热反应热(焓变焓变)(1)定义:在化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度具有相同温度时,所吸收或放出的热量。(2)符号:H。(3)常用单位:kJ/mol或或kJmol-1。(4)测量:可用量热计测量。(5)表示方法吸热反应:H0;放热反应:H”“”或“=”,下同);(4)|H1+H2+H3|=|H4+H5+H6|。自测自测5在1200时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应:H2S(g)+O2(g)SO2(g)+H2O(g)H12H2S(g)+SO2(g)S2(g)+2H2O(g)H2H2S
2、(g)+O2(g)S(g)+H2O(g)H32S(g)S2(g)H4则H4的表达式为()323212A.H4=(H1+H2-3H3)B.H4=(3H3-H1-H2)2323C.H4=(H1+H2-3H3)32D.H4=(H1-H2-3H3)32答案答案A将前三个热化学方程式依次编号为、,作如下变化:+-2得2S(g)S2(g)H4=H1+H2-2H3,即A项正确。23232323考点突破考点突破考点一热化学方程式的书写考点一热化学方程式的书写考点三有关反应热的计算考点三有关反应热的计算考点二反应热大小的比较考点二反应热大小的比较特别提示特别提示(1)热化学方程式中不用“”和“”,不用“”而用“
3、”表示。考点一热化学方程式的书写考点一热化学方程式的书写具体反应。(3)无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热H都表示反应进行到底时的能量变化。(4)当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。如:H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H12HCl(g)H2(g)+Cl2(g)H2则有:H1=-H2。(2)H单位中的“mol-1”并不是指每摩尔具体物质,而是指给定形式的典例典例1通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列说法的是()C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)H1=akJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2=bkJ
4、mol-1CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H3=ckJmol-12CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)H4=dkJmol-1A.反应、为反应提供原料气B.反应也是CO2资源化利用的方法之一C.反应CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(l)的H=kJmol-1不正确12122dD.反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=(2b+2c+d)kJmol-1C答案答案C反应、产生的H2和CO2可以作为反应的原料,故A正确;反应产生了甲醇,是CO2资源化利用的一种方法,故B正确;根据反应知,CH3OH(g)CH3OCH3(g)+
5、H2O(g)的H=kJmol-1,但选项反应中水为液态,故H不等于kJmol-1,故C错误;根据盖斯定律,2+2+可得2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的H=(2b+2c+d)kJmol-1,故D正确。12122d2d技法总结技法总结“五审五审”判断热化学方程式的正误判断热化学方程式的正误1-1CH4的燃烧热为890kJmol-1。下列热化学方程式正确的是()A.CH4(g)+2O2(g)2H2O(g)+CO2(g)H=+890kJmol-1B.CH4+2O22H2O+CO2H=-890kJmol-1C.CH4(g)+2O2(g)2H2O(l)+CO2(g)H=-89
6、0kJmol-1D.CH4(g)+2O2(g)2H2O(g)+CO2(g)H=-890kJmol-1C答案答案C甲烷的燃烧为放热反应,H0,且表示燃烧热时,生成的水应为液态。1-2依据事实,写出下列反应的热化学方程式。(1)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和液态H2O。已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。SiH4自燃的热化学方程式为。(2)在25、101kPa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ,其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀,则乙醇燃烧的热化学方程式为。(3)已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的
7、能量变化如图所示,请写出该反应的热化学方程式。(4)化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示:试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式。答案答案(1)SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)H=-1427.2kJmol-1(2)C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)H=-2QkJmol-1(3)A2(g)+B2(g)2AB(g)H=+(a-b)kJmol-1(4)N2(g)+3H2(g)2NH3(l)H=-2(c+b-a)kJmol-1解析解析(1)2gSiH4自燃放出热量89.2kJ,则1molSiH4自燃放出热量1427
8、.2kJ,故热化学方程式为SiH4(g)+2O2(g)SiO2(s)+2H2O(l)H=-1427.2kJmol-1。(2)根据C原子守恒有:C2H5OH2CO22CaCO3,生成100gCaCO3沉淀时,参加反应的乙醇为0.5mol,据此可写出反应的热化学方程式。(3)由图可知,生成物总能量高于反应物总能量,故该反应为吸热反应。1.直接比较法直接比较法依据规律、经验和常识直接判断不同反应的反应热的大小的方法称为直接比较法。(1)吸热反应的H肯定比放热反应的H大(前者大于0,后者小于0)。(2)等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。(3)产物相同时,A(g)燃烧放出的
9、热量比等量的A(s)燃烧放出的热量多。反应物相同时,生成B(l)放出的热量比生成等量的B(g)放出的热量多。(4)生成等量的水时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多。考点二反应热大小的比较(5)对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的热量要小于理论值。例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197kJ/mol,则向密闭容器中通入2molSO2(g)和1molO2(g),反应达到平衡后,放出的热量要小于197kJ。2.盖斯定律比较法盖斯定律比较法(1)同一反应的生成物状态不同时A(g)+B(g)C(g)H10A(g)
10、+B(g)C(l)H20C(g)C(l)H30因为H3=H2-H10所以H2H1。也可以按以下思路分析:C(g)C(l)C(l)H1+H3=H2,H10,H20,H30所以H2H1。(2)同一反应的反应物状态不同时S(g)+O2(g)SO2(g)H10S(s)+O2(g)SO2(g)H20S(g)S(s)H30A(g)B(g)H2+H3=H1,H10,H20,H30所以H1H2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)+O2(g)CO2(g)H10C(s)+O2(g)CO(g)H20C(s)CO2(g)C(s)CO(g)CO2(g)H2+H3=H1,H10,H20,H3012所以H1H2。并且据
11、此可写出下面的热化学方程式:CO(g)+O2(g)CO2(g)H3=H1-H2。12典例典例2已知:H2(g)+O2(g)H2O(g)H1=akJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)H2=bkJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(l)H3=ckJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H4=dkJmol-1下列关系式中正确的是()A.acd0C.2a=b01212C答案答案C氢气燃烧是放热反应,H小于0,放出的热量越多,H越小。由于液态水的能量低于等量气态水的能量,所以氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量多,因此,2c=d2a=bH2D答案答案DA项,氢气的燃烧热是指1m
12、olH2(g)完全燃烧生成H2O(l)放出的热量,而选项中所给反应的产物是气态水;B项,由石墨转变为金刚石的反应为吸热反应,说明石墨的能量低于金刚石的能量,故石墨比金刚石稳定;C项,醋酸是弱电解质,在离子方程式中应写化学式;D项,H2S(g)完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多,放出的热量越多,则H越小,故H1H2。2-2下列推论正确的是()A.S(g)+O2(g)SO2(g)H1;S(s)+O2(g)SO2(g)H2,则H1H2B.C(石墨,s)C(金刚石,s)H=+1.9kJmol-1,则由石墨制取金刚石的反应是吸热反应,金刚石比石墨稳定C.NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H
13、2O(l)H=-57.4kJmol-1,则含20gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全反应,放出的热量为28.7kJD.2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221kJmol-1,则碳的燃烧热等于110.5kJmol-1C答案答案CA项,第二个反应放出的热量较第一个反应少,所以H1H2;B项,物质具有的能量越低越稳定,故石墨的稳定性大于金刚石;D项,碳的燃烧热是指1molC(s)完全燃烧生成CO2(g)放出的热量。1.应用盖斯定律计算反应热的注意事项应用盖斯定律计算反应热的注意事项(1)设计合理的反应过程。(2)当反应方程式乘以或除以某数时,H也应乘以或除以该数。(3)反应方程式进行加减运算时,H也
14、要进行加减运算,且计算过程中要带“+”“-”。(4)应用盖斯定律进行计算并比较反应热的大小时,同样要把H看作一个整体。(5)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。(6)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,符考点三有关反应热的计算考点三有关反应热的计算号相反。运用盖斯定律的关键在于分析总反应可由哪些中间过程构成,化简要细心,计算时H(带“+”“-”)也要参与运算。如右图所示,反应AB可看成反应AC和CB的和,所以反应的焓变有如下关系:H=H1+H2。2.根据化学键键能计算根据化学键键能计算H=反应物的键能总和-生
15、成物的键能总和。3.根据反应物和生成物的能量计算根据反应物和生成物的能量计算H=生成物具有的总能量-反应物具有的总能量。图:H=E2-E10,该反应为放热反应;图:H=E3-E10,该反应为放热反应。典例典例3已知:CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9kJmol-1H2(g)+O2(g)H2O(l)H=-285.8kJmol-1则CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)的H为()A.+478.7kJmol-1B.-764.5kJmol-1C.-478.7kJmol-1D.+764.5kJmol-1121232B答案答案B依据盖斯定律,由+2可得
16、目标反应,则H=-192.9kJmol-1+(-285.8kJmol-1)2=-764.5kJmol-1。3-1常温下,1mol化学键形成(或断裂)的能量用E表示。根据表中信息判断,下列说法正确的是()A.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)H=+247kJmol-1B.H(g)+Cl(g)HCl(g)H=+432kJmol-1C.1molH2(g)与1molCl2(g)的总能量高于2molHCl(g)的总能量D.用电子式表示HCl的形成过程:共价键HHClClHClE(kJmol-1)436243432C答案答案CA项,H=反应物的总键能-生成物的总键能,所以H2(g)+Cl2(g)2HC
17、l(g)的H=436kJmol-1+243kJmol-1-2432kJmol-1=-185kJmol-1;B项,形成化学键释放热量,所以H(g)+Cl(g)HCl(g)的H=-432kJmol-1;C项,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)为放热反应,所以1molH2(g)与1molCl2(g)的总能量高于2molHCl(g)的总能量;D项,HCl为共价化合物,用电子式表示HCl的形成过程为H+H。ClCl3-2某温度时,N2与H2反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是()A.a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线B.向密闭容器中通入1molN2(g)、3molH2(g),充分反应放出的热量小于92kJC.由图可知,断开1mol氮氮三键与1mol氢氢键吸收的能量和小于形成1mol氮氢键所放出的能量D.反应物的总能量低于生成物的总能量B答案答案BA项,催化剂能降低反应的活化能,b曲线表示使用了催化剂;B项,N2和H2的反应为可逆反应,不能进行到底,故放出的热量小于92kJ;C项,由图可知,断开1mol氮氮三键与3mol氢氢键吸收的能量和小于形成6mol氮氢键所放出的能量;D项,此反应是放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量。
高考化学一轮复习 第17讲 化学能与热能课件
