2024届高考一轮复习 第六章 化学反应与能量 第1讲 化学反应的热效应 课件（共77张PPT）

(共77张PPT)
第1讲 化学反应的热效应(基础落实课)
逐点清(一) 焓变 热化学方程式
(一)反应热 焓变
1．化学反应中的能量变化
(1)化学反应中的两大变化：_____变化和_____变化。
(2)化学反应中的两大守恒：_____守恒和_____守恒。
物质
能量
质量
能量
(3)化学反应中的能量转化形式
吸热反应 热能―→化学能
放热反应 化学能―→热能
光合作用 光能―→化学能
燃烧反应 化学能―→热能，化学能―→光能
原电池反应 化学能―→电能
电解池反应 电能―→化学能
实质 反应物中化学键_____和生成物中化学键_____
特征 既有_____的变化，还伴随着_____的变化；能量转化主要表现为_____的变化
(4)化学反应的实质与特征
断裂
形成
物质
能量
热能
2．反应热与焓变
(1)反应热
①在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。
②反应热产生的原因是化学反应前后体系的内能(U)发生变化。
③内能是体系内物质的各种能量总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响。
吸热
放热
3．吸热反应与放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析
(2)从键能的角度分析
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金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等
吸热反应 ①大多数分解反应；②盐的水解；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④盐酸与碳酸氢钠的反应；⑤碳和水蒸气、C和CO2的反应等
(3)常见的放热反应和吸热反应
[注意] 有能量变化的物理变化不属于放热反应或吸热反应。
4．活化能与催化剂
(1)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，ΔH为______。
(2)催化剂能_____正、逆反应的活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不影响焓变的大小。
焓变
降低
(二)热化学方程式
1．热化学方程式
2．书写热化学方程式的方法
[注意] 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标明物质的聚集状态。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聚集状态相对应。
微点小练
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)任何反应都有能量变化，吸热反应一定需要加热 ( )
(2)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 ( )
(3)同一反应的物质状态不同，对应的ΔH不同 ( )
(4)物质的焓越小，能量越低，物质越稳定 ( )
×
×
√
√
(5)需加热的反应一定为吸热反应，不需加热的反应一定为放热反应 ( )
(6)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于反应产物形成化学键放出的总能量 ( )
(7)NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应 ( )
(8)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越大 ( )
×
√
×
√
2．(1)101 kPa时，1 mol CH4(g)完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，反应的热化学方程式为________________________________________________。
(2)0.3 mol的气态乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，则其热化学方程式为_________________________________________。
答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
(2)B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)
ΔH＝－2 165 kJ·mol－1
[题点考法·全面练通]
题点(一) 化学反应历程与能量变化
1．据报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图。
下列说法正确的是 ( )
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的CO2
D．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
解析： A项，由能量—反应过程图像中状态Ⅰ和状态Ⅲ知，CO和O生成CO2是放热反应，错误；B项，由状态Ⅱ知，在CO与O生成CO2的过程中CO没有断键形成C和O，错误；C项，由状态Ⅲ及CO2的结构式
知，CO2分子中存在碳氧极性共价键，正确；D项，由能量—反应过程图像中状态Ⅰ(CO和O)和状态Ⅲ(CO2)分析，状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO和O原子反应生成CO2的过程，错误。
答案：C
2．CO2和CH4催化重整可制备合成气，对减缓燃料危机具有重要的意义，其反应历程示意图如下：
下列说法不正确的是 ( )
A．合成气的主要成分为CO和H2
B．①→②既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成
C．①→②放出能量
D．Ni在该反应中没有参与反应
解析：由图示可知CO2和CH4在Ni催化作用下，最终生成CO和H2，故A项正确；
化学反应的过程中存在反应物中键的断裂和生成物中键的形成，由图示可知①→②过程中既有碳氧键的断裂，又有碳氧键的形成，故B项正确；
①的能量总和大于②的能量总和，则①→②的过程放出能量，故C项正确；
由图示可知CO2和CH4催化重整生成CO和H2的过程中Ni参与反应，但其质量和化学性质没有发生变化， Ni为催化剂，故D项不正确。
答案：D
题点(二) 根据能量变化图像或键能计算焓变
3．单斜硫和正交硫转化为二氧化硫的能量变化如图，下列说法正确的是 ( )
A．S(s，单斜)===S(s，正交) ΔH＝－0.33 kJ·mol－1
B．①式表示断裂1 mol O2中的共价键所吸收的能量比形成1 mol SO2中的共价键所放出的能量少297.16 kJ
C．②式表示一个正交硫分子和1个O2分子反应生成一个SO2分子放出296.83 kJ的能量
D．单斜硫比正交硫更稳定
解析：由能量图可知，单斜硫的能量比正交硫的能量高，因此S(s，单斜)===S(s，正交)为放热反应，ΔH＝－0.33 kJ·mol－1，A正确，D错误；①式反应断裂1 mol单斜硫(s)中的共价键和1 mol O2(g)中的共价键吸收的能量比形成1 mol SO2(g)中的共价键所放出的能量少297.16 kJ，B错误；热化学方程式中各物质前的化学计量数不再表示粒子的数目，只表示物质的“物质的量”，C错误。
答案：A
4．根据键能数据估算CH4(g)＋4F2(g)===CF4(g)＋4HF(g)的反应热ΔH为( )
A.－485 kJ·mol－1 B．＋485 kJ·mol－1
C．＋1 940 kJ·mol－1 D．－1 940 kJ·mol－1
解析：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和＝414 kJ·mol－1×4＋155 kJ·mol－1×4－489 kJ·mol－1×4－565 kJ·mol－1×4＝－1 940 kJ·mol－1。
答案：D
化学键 C—H C—F H—F F—F
键能/(kJ·mol－1) 414 489 565 155
[思维建模] ΔH的三种基本公式
(1)ΔH＝反应物总键能之和－生成物总键能之和。
(2)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝H(生成物)－H(反应物)。
(3)ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能。
[注意] 常见物质(1 mol)中化学键数目
解析：表示氢气燃烧热时产物中的水应该为液态，故A错误；由已知，则石墨能量较低，更稳定，故B错误；中和热的热化学方程式为NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.4 kJ·mol－1，故C错误；C(s)与O2(g)完全燃烧时放出的热量多，ΔH1<ΔH2，故D正确。
答案：D
6．根据信息书写热化学方程式。
(1)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为______________________________________。
(2)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，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____________________________。
(3)如图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________________________________。
答案：(1)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－2Q kJ·mol－1
(2)NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(s)＋4H2(g) ΔH＝－216 kJ·mol－1
(3)NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)ΔH＝－234 kJ·mol－1
符号 放热反应ΔH为“－”，吸热反应ΔH为“＋”
单位 一定为“kJ·mol－1”，易错写成“kJ”或漏写
状态 物质的状态必须正确，特别是溶液中的反应易写错
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成正比；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
[易错提醒] 书写热化学方程式时的注意事项
逐点清(二) 燃烧热与中和反应反应热 能源
1．燃烧热
定义 在________时，_______纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。其单位为kJ/mol或kJ·mol－1。这里的指定产物是指可燃物中碳元素变为CO2(g)，氢元素变为H2O(l)，硫元素变为SO2(g)等
意义 C的燃烧热为ΔH＝－393.5 kJ·mol－1，表示在25 ℃、101 kPa条件下，__________完全燃烧生成_______放出393.5 kJ的热量
表示 如CH4的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，则表示CH4燃烧热的热化学方程式为____________________________________________________
101 kPa
1 mol
1 mol C(s)
CO2(g)
CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
2．中和反应反应热的测定
注意事项 ①碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热、减少热量损失。
②为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5 mol·L－1 HCl、0.55 mol·L－1 NaOH溶液等体积混合)。
③实验时不能用铜丝搅拌器代替玻璃搅拌器的理由是铜丝导热性好，比用玻璃搅拌器误差大
示例 稀盐酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O(l)放出57.3 kJ热量时的热化学方程式为HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
续表
3.能源
(1)分类
(2)科学开发利用能源的措施
提高能源的利用率 科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧：一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等；二是保证燃料与空气的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等
开发新的能源 开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等
×
√
×
√
×
×
2．化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是 ( )
A．直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同
B．天然气、风能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源
C．人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值
D．地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源
答案：B
[题点考法·全面练通]
题点(一) 能源问题
1．未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列属于未来新能源的是 ( )
①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能
A．①②③④ B．③④⑤⑥⑦⑧
C．③⑤⑥⑦⑧ D．⑤⑥⑦⑧
答案：D
2．“生物质”是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。作为人类解决能源危机重要途径之一的“生物质能”，主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量。古老的刀耕火种、烧柴做饭、烧炭取暖等粗放方式正在被现代科学技术所改变。下面有关生物质能的说法，不正确的是 ( )
A．利用生物质能就是间接利用太阳能
B．生物质能是可再生的能源
C．生物质能是解决农村能源的重要途径
D．生物质能的缺点是严重污染环境
解析：生物质能具有的能量是植物光合作用形成的，故A正确；生物质能，能源取之不尽、用之不竭，是可再生能源，故B正确；农村有丰富的生物质能，生物质能是解决农村能源的重要途径，故C正确；生物质能是一种优良的可再生能源，可代替一部分煤、天然气等燃料，有利于改善环境、节约能源、减少污染，故D错误。
答案：D
解析：A项，符合燃烧热的概念，正确；
B、C项，生成物中的水是气体，属于不稳定氧化物，错误；
D项，HCl不是指定产物，不符合燃烧热的概念要求，错误。
答案：A
4．已知反应：
①101 kPa时，2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1
②稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ·mol－1
下列结论中正确的是 ( )
A．碳的燃烧热等于110.5 kJ·mol－1
B．①的反应热为221 kJ·mol－1
C．稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为114.6 kJ·mol－1
D．含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.65 kJ 的热量
解析：反应①没有生成稳定氧化物，因此碳的燃烧热大于110.5 kJ·mol－1，故A项错误；①的反应热为－221 kJ·mol－1，故B项错误；稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热为57.3 kJ·mol－1，故C项错误；20.0 g NaOH的物质的量为0.5 mol，则Q＝0.5 mol×57.3 kJ·mol－1＝28.65 kJ，D项正确。
答案：D
题点(三) 中和反应反应热及其测定实验
5.某实验小组用0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1硫
酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。
(1)装置中碎泡沫塑料的作用是 。
(2)写出该反应的热化学方程式[生成1 mol H2O(l)时的反应热为－57.3 kJ·mol－1]：_______________________。
(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。
①请填写表格中的空白：
②近似认为0.50 mol·L－1 NaOH溶液和0.50 mol·L－1 硫酸溶液的密度都是1.0 g·mL－1，中和后生成溶液的比热容c＝4.18 J·(g·℃)－1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热ΔH＝_____(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与－57.3 kJ·mol－1有偏差，产生偏差的原因不可能是_____(填字母)。
a．实验装置保温、隔热效果差
b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
逐点清(三) 盖斯定律 反应热的计算
1．盖斯定律
内容 对于一个化学反应，不管是一步完成的还是分几步完成的，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
意义 间接计算某些反应的反应热
2．反应热的计算
(1)利用热化学方程式进行有关计算
可以把反应热当作“产物”，根据已知的热化学方程式、已知的反应物或生成物反应吸收或放出的热量，计算反应放出或吸收的热量。
(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量
计算公式：Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)
(3)根据键能计算反应热
若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。
②合理设计反应途径，如：
顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2。
则CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)的ΔH4＝______kJ·mol－1。
(2)(2022·广东等级考·节选)铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。Cr2O3催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)→Y(g)过程的焓变为______________(列式表示)。
[解析] (1)根据盖斯定律可得，①＋②＋2×③可得反应CaO(s)＋2Al(s)＋7H2O(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH)4]－(aq)＋3H2(g)，则ΔH4＝ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3＝(－65.17 kJ·mol－1)＋(－16.73 kJ·mol－1)＋2×(－415.0 kJ·mol－1)＝－911.9 kJ·mol－1。(2)设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M ΔH1＝(E1－E2)，M→N ΔH2＝ΔH，N→Y ΔH3＝(E3－E4)，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)。
[答案] (1)－911.9
(2)(E1－E2)＋ΔH＋(E3－E4)
找出 根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成物找出可用的已知热化学方程式
调整 ①根据待求解的热化学方程式调整可用热化学方程式的方向，同时调整ΔH的符号。
②根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行缩小或扩大相应的倍数，同时调整ΔH的值
加和求ΔH 将调整好的热化学方程式和ΔH分别进行加和。确定目标反应的焓变ΔH
[思维建模] 利用盖斯定律求反应热的三步流程
[对点训练]
1．用NaOH溶液吸收热电企业产生的废气时，涉及如图转化，由转化关系可得：ΔH4＝____________。
解析：根据盖斯定律分析，反应的能量变化取决于反应物和生成物，与过程无关，所以根据图分析，可得ΔH1＋ΔH2＝ΔH3＋ΔH4，故ΔH4＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
答案：ΔH1＋ΔH2－ΔH3
(2)(2021·河北等级考·节选)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：
则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为_____________。
答案：(1)ΔH3－ΔH4(或ΔH2＋ΔH3－ΔH5)
(2)6C(石墨，s)＋3H2(g)===C6H6(l) ΔH＝＋49.1 kJ·mol－1
[解析] 形成化学键要放出热量，ΔH1<0，第二个反应是盐类的水解反应，是吸热反应，ΔH2>0，A项错误；ΔH1是负值，ΔH2是正值，ΔH1<ΔH2，B项正确；酸碱中和反应是放热反应，ΔH3<0，ΔH4<0，C项错误；第四个反应(醋酸是弱酸，电离吸热)放出的热量小于第三个反应，但ΔH3和ΔH4都是负值，则ΔH3<ΔH4，D项错误。
[答案] B
[思维建模] “四看法” 比较反应热大小
看物质状态 物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下：
看ΔH的符号 比较反应热大小时ΔH带本身的符号比较
看化学计量数 当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大
看反应的程度 对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大
解析：①中ΔH1和ΔH2均小于零，由于H2O(l)===H2O(g)吸收能量，故|ΔH1|>|ΔH2|，因此ΔH1<ΔH2。②中ΔH1＝2ΔH2，又ΔH1、ΔH2均小于零，所以ΔH1<ΔH2。③中ΔH1>0，ΔH2<0，所以ΔH1>ΔH2。
答案：B
化学键 C—C C==C C—H H—H
键能/(kJ·mol－1) 348 612 412 436
(2)要生成4 g H2(g)，热量变化为________。
解析：(1)1 mol该反应可以看作断开2 mol C—H键、1 mol C—C键，形成1 mol C==C键、1 mol H—H 键，则ΔH＝412×2 kJ·mol－1＋348 kJ·mol－1－(612＋436)kJ·mol－1＝124 kJ·mol－1。(2)根据(1)问可知生成1 mol H2(g)，吸收124 kJ热量，故根据方程式可知生成4 g(2 mol)H2吸收124 kJ×2热量。
答案：(1)＋124 (2)吸收248 kJ热量
谢
谢
观
看