第6講化學(xué)反應(yīng)與熱能、蓋斯定律_201291874112656

1、第6講 化學(xué)反應(yīng)與熱能 蓋斯定律 班級 姓名 學(xué)號 考點透視1.能說明化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，知道化學(xué)變化中常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用。了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱（焓變）的概念。3.能正確書寫熱化學(xué)方程式，能用蓋斯定律進行有關(guān)化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱的簡單計算。4.了解提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料的重要性。認(rèn)識化學(xué)在解決能源危機中的重要作用。知識網(wǎng)絡(luò) 1、 化學(xué)反應(yīng)的焓變1. 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化（1） 化學(xué)反應(yīng)中的兩大變化： 變化和 變化。（2） 化學(xué)反應(yīng)中的兩大守恒： 守恒和 守恒。2. 放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)（1） 從反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小的角度分

2、析：當(dāng)反應(yīng)物總能量 生成物總能量時，表現(xiàn)為放熱，否則為吸熱。（2） 從反應(yīng)熱的量化參數(shù)鍵能的角度分析：斷開化學(xué)鍵需要 能量，形成化學(xué)鍵需要 能量。當(dāng)反應(yīng)物的鍵能總和 生成物的鍵能總和時，表現(xiàn)為放熱，否則為吸熱。（3） 反應(yīng)熱H的基本計算公式：H = 生成物的總能量 - 反應(yīng)物的總能量 或 H = 反應(yīng)物的鍵能總和 - 生成物的鍵能總和3. 常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)（1） 常見的放熱反應(yīng)： 等等。（2） 常見的吸熱反應(yīng)： 等等?！纠?】2012·江蘇化學(xué)卷4某反應(yīng)的反應(yīng)過程中能量變化如右圖所示(圖中E1表示正反應(yīng)的活化能，E2表示逆反應(yīng)的活化能)。下列有關(guān)敘述正確的是A.該反應(yīng)為放熱反

3、應(yīng)B.催化劑能改變反應(yīng)的焓變 C.催化劑能降低反應(yīng)的活化能D.逆反應(yīng)的活化能大于正反應(yīng)的活化能【例2】（2011重慶） SF6是一種優(yōu)良的絕緣氣體，分子結(jié)構(gòu)中只存在S-F鍵。已知：1molS(s)轉(zhuǎn)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(yīng)熱H為A. -1780kJ/mol B. -1220 kJ/mol C.-450 kJ/mol D. +430 kJ/mol二、.燃燒熱與中和熱 燃燒熱中和熱定義在101kPa時，1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱在稀

4、溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O，這時的反應(yīng)熱叫中和熱單位kJ/molkJ/mol注意事項(1)以 可燃物計算(2)可燃物要完全燃燒生成 (1)以生成 水計算(2)強酸與強堿在 溶液中反應(yīng)時，1molH+和1molOH-生成 都放出57.3kJ熱量熱化學(xué)方程式CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）=-283.0kJ/molNaOH（aq）+H2SO4（aq）=Na2SO4（aq）+H2O（aq）=-57.3kJ/mol【例3】一些烷烴的燃燒熱如下表：化合物燃燒熱/kJ·mol-1化合物燃燒熱/kJ·mol-1甲烷891.0正丁烷28780乙烷1560.8異丁

5、烷28696丙烷2221.52-甲基丁烷35313下列表達(dá)正確的是 A. 正戊烷的燃燒熱大于3531.3kJ·mol-1B. 穩(wěn)定性：正丁烷<異丁烷C. 乙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為： 2C2H6(g)+7O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g) ；H= 1560.8 kJ·mol-1D. 相同質(zhì)量的烷烴，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，燃燒放出的熱量越多【例4】已知強酸與強堿在稀溶液中反應(yīng)的中和熱可表示為：H+(aq) +OH(aq) =H2O(l) ； H= 57.3KJ/molCH3COOH(aq) +NaOH(aq) =CH3COONa(aq)+ H2O(l) ; H= Q1

6、KJ/mol1/2H2SO4(濃)+NaOH(aq) =1/2NaSO4(aq) + H2O(l) ; H= Q2KJ/molHNO3(aq) +NaOH(aq) =NaNO3(aq) + H2O(l) ; H= Q3KJ/mol上述反應(yīng)均是在溶液中進行的反應(yīng)，1、Q2、Q3的關(guān)系正確的是 A1Q2Q3 Q21Q3 Q2Q31 Q2Q31三、熱化學(xué)方程式(1)意義：不僅表明化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化同時也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。(2)書寫：注明反應(yīng)的溫度和壓強(若在101kPa和25可不注明)，注明H的“”與“”。注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)(表示符號：氣用“g”，液用“l(fā)”，稀溶液用“aq”，

7、固用“s”)，若為同素異形體要注明名稱。因為物質(zhì)呈現(xiàn)哪一種聚集狀態(tài)，與它們所具有的能量有關(guān)。即：反應(yīng)物的物質(zhì)相同、狀態(tài)不同、也不同。熱化學(xué)方程式各物質(zhì)前的化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)，只表示物質(zhì)的量，它可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)。相同物質(zhì)的同一化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)化學(xué)計量數(shù)改變時，其也同等倍數(shù)的改變。也就是說，對于相同物質(zhì)的反應(yīng)，化學(xué)計量數(shù)不同，H也不同；聚集狀態(tài)不同H也不同。因此在書寫熱化學(xué)方程式時，首先要注明聚集狀態(tài)，然后再根據(jù)化學(xué)方程式中反應(yīng)物化學(xué)計量數(shù)與反應(yīng)熱的正比關(guān)系確定出H的值?！纠?】下列熱化學(xué)方程式正確的是（H的絕對值均正確） AC2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（g）

8、；H= 1367.0 kJ/mol（燃燒熱）BNaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）；H= + 57.3kJ/mol（中和熱）CS（s）+O2（g）=SO2（g）；H= 269.8kJ/mol（反應(yīng)熱）D 2NO2=O2+2NO；H= + 116.2kJ/mol（反應(yīng)熱）四、蓋斯定律及反應(yīng)熱的簡單計算： 它表示：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)（各反應(yīng)物）和終態(tài)（各生成物）有關(guān)，而與反應(yīng)進行的具體途徑無關(guān)。例如：HH1 + H2或H1 =H H2，所以熱化學(xué)方程式間可進行“+”“”等數(shù)學(xué)運算，H也同樣可以?！纠?】用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷電路板金屬粉末

9、中的銅。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g) H= + 64.39kJ·mol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g) H=196.46kJ·mol1H2(g)1/2O2(g)=H2O(l) H=285.84kJ·mol1 在 H2SO4溶液中Cu與H2O2反應(yīng)生成Cu2和H2O的熱化學(xué)方程式為： ?！纠?】（2011北京高考10）25、101kPa 下：2Na(s)1/2O2(g)=Na2O(s) H1=414KJ/mol 2Na(s)O2(g)=Na2O2(s) H2=511KJ/mol 下列說法正確的是A.和產(chǎn)物的陰陽離子個數(shù)比不相等B

10、.和生成等物質(zhì)的量的產(chǎn)物，轉(zhuǎn)移電子數(shù)不同C.常溫下Na與足量O2反應(yīng)生成Na2O，隨溫度升高生成Na2O的速率逐漸加快D.25、101kPa 下，Na2O2（s）+2 Na（s）= 2Na2O（s） H=317kJ/mol五、化石燃料與新能源(1)化石燃料的利弊：當(dāng)今世界上最重要的化石燃料是煤、石油、天然氣。這些能源的開發(fā)利用也帶來了一些弊端，如：煤的開采造成地面塌陷，煤的燃燒產(chǎn)生有毒氣體和煙塵對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且化石燃料不可再生，儲量都極其有限，因而節(jié)能是國民經(jīng)濟建設(shè)中一項長期的戰(zhàn)略任務(wù)。(2)新能源：最有希望的新能源：太陽能、燃料電池、風(fēng)能、氫能、生物能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿?。這些新能源的

11、特點：資源豐富、可以再生，對環(huán)境沒污染或很少污染?！纠?】隨著石油資源的日趨緊張，天然氣資源的開發(fā)利用受到越來越多的關(guān)注。以天然氣為原料經(jīng)由合成氣（CO 、H2）制化學(xué)品是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主導(dǎo)技術(shù)路線，主要工藝有以下幾種：（1） 甲烷的部分氧化。CH4(g) + 1/2O2 (g) = CO (g) + 2H2(g) ，H = 35.6 kJ/mol。（2） 該反應(yīng)是 反應(yīng)（填“自發(fā)”、“非自發(fā)”或“一定條件下自發(fā)”）。有研究認(rèn)為甲烷部分氧化的機理為：CH4(g) + 2O2 (g) = CO 2(g) + 2H2O(g) ，H1 =890.3 kJ/molCH4(g) + CO2 (g)

12、 = 2CO (g) + 2H2(g) ，H2 = + 247.3 kJ/molCH4(g) + H2O (g) = CO (g) + 3H2(g) ，H3反應(yīng)的H3= 。（2）甲烷水蒸汽催化重整。如圖，反應(yīng)時熱氦氣從下部流入提供能量。由甲烷和水蒸汽組成的混合氣從催化管的上部流入，發(fā)生吸熱反應(yīng)，混合氣從下端出來后再向上進入中心管，其目的是 。根據(jù)下表數(shù)據(jù)計算甲烷的轉(zhuǎn)化率為 。氣體進口溫度/進口壓強/MPa進口流量/g.s-1出口流量/g.s-14644.26125.4（3）甲烷二氧化碳催化重整。高溫下，該反應(yīng)速率明顯降低的原因可能是 。（4）甲烷的部分氧化與重整耦合。以天然氣為燃料的發(fā)電尾氣（

13、主要含CO2、H2O、O2 和N2）與甲烷可直接用于制合成氣，下列說法錯誤的是 。（填字母序號）A直接利用煙氣中的CO2，可以大規(guī)模地減少 CO2的排放量B煙氣的出口溫度較高，可以顯著地節(jié)約能量C使用恰當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢栽龃蠹淄榈霓D(zhuǎn)化率D由于反應(yīng)體系中包含甲烷燃燒，可實現(xiàn)部分熱量自供，降低成本當(dāng)堂檢測 班級 姓名 學(xué)號 1.下列變化為放熱的化學(xué)反應(yīng)的是AH2O(g)H2O(l) H44.0 kJ/molB2HI(g)H2(g)I2(g) H14.9 kJ/molC能量變化如右圖所示的化學(xué)反應(yīng)D己知2C(s)2O2(g)2CO2(g)）；H1 2C(s)O2(g)2CO(g)；H2，則2CO(g)

14、O2(g)2CO2(g)）；H02.已知氯氣、溴蒸氣分別跟氫氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下（Q1、Q2均為正值）：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)Q1 H2(g)Br2(g)=2HBr(g)Q2有關(guān)上述反應(yīng)的敘述正確的是AQ1Q2 B生成物總能量均高于反應(yīng)物總能量C生成1molHCl氣體時放出Q1熱量 D1mol HBr(g)具有的能量大于1mol HBr（1）具有的能量 3.已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ/mol 根據(jù)以上熱化學(xué)方程式判斷，下列說法正確的是ACO的燃燒熱為283 kJB右圖可表示由CO生成CO2的反應(yīng)過程和能量關(guān)系C2Na2O2(s)+2C

15、O2(s)=2Na2CO3(s)+O2(g) H-452 kJ/molDCO(g)與Na2O2(s)反應(yīng)放出509 kJ熱量時，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為6.02×10234.白磷與氧可發(fā)生如下反應(yīng)：P4+5O2=P4O10。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：PP akJ·mol1、PO bkJ·mol1、P=O ckJ·mol1、O=O dkJ·mol1。根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的H，其中正確的是A（6a+5d4c12b）kJ·mol1 B（4c+12b6a5d）kJ·mol1C（4c+12b4a5d）kJ·

16、;mol1D（4a+5d4c12b）kJ·mol15.已知：Fe2O3(s)3/2C(s)= 3/2CO2(g)2Fe(s) H= + 234.1kJ·mol1 C(s)O2(g)=CO2(g) H=393.5kJ·mol1 則2Fe(s)3/2O2(g)=Fe2O3(s)的H是A824.4kJ·mol1 B627.6kJ·mol1 C744.7kJ·mol1 D169.4kJ·mol16.甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是：下列說法正確的是 A根據(jù)推知：在25，101kPa時，lmolCH3OH

17、(g）燃燒生成 CO2 和HZO(I）放出的熱量應(yīng)大于192.9kJ B反應(yīng)中的能量變化如右圖所示，則H2=E1一E3C.H2燃燒能放出大量的熱，故CH30H轉(zhuǎn)變成H2的過程必須吸收能量 D.CH30H的燃燒熱 H一192.9kJ·mol一17.發(fā)射衛(wèi)星時可用肼（N2H4）為燃料和二氧化氮做氧化劑，兩者反應(yīng)生成氮氣和氣態(tài)水。已知： N2 (g) 2O2 (g) 2NO2 (g) H = + 67.7kJ/mol N2H4 (g) O2 (g) N2(g) 2H2O (g) H = -543kJ/mol 1/2H2 (g) 1/2F2 (g) HF (g) H = -269kJ/mol

18、 H2 (g) 1/2O2 (g) H2O (g) H = -242kJ/mol（1） 肼和二氧化氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 ；（2）有人認(rèn)為若用氟代替二氧化氮作氧化劑，則反應(yīng)釋放能量更大，肼和氟反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： 【課后鞏固】1右圖是198K時N2與H2反應(yīng)過程中能量變化的曲線圖。下列敘述正確的是 A該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N2+3H22NH3 H=92kJ·mol1 Ba曲線是加入催化劑時的能量變化曲線C加入催化劑，該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱改變D在溫度體積一定的條件下，通入1mol N2和3 mol H2反應(yīng)后放出的熱量為Q1kJ，若通入 2 mol N2和6mol H2反應(yīng)后放出的熱量

19、為Q2kJ則184>Q2>2Q12已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C(s)O2(g)CO2(g) H 1393.5kJ/mol CH3COOH（l）2O2（g）2CO2(g)2H2O(l) H 2870.3kJ/molH2(g)1/2O2(g)H2O(l) H 3285.8kJ/mol 則：2C(s)2H2(g)O2(g)CH3COOH(l) 的反應(yīng)熱（焓變）為A488.3 kJ/mol B488.3 kJ/mol C244.15 kJ/mol D244.15 kJ/mol3沼氣是一種新能源，它的主要成分是甲烷。0.5 moLCH4完全燃燒生成CO2和H2O時，放出445 KJ熱量，

20、則下列熱化學(xué)方程式中正確的是 A2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)； H= + 890 KJ/molBCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)； H= + 890 KJ/mol CCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)； H= - 890 KJ/mol D1/2CH4(g)+O2(g)=1/2CO2(g)+H2O(l)；H= - 890 KJ/mol4已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJ·mol1 CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(l) H=890kJ·mol1 現(xiàn)有H2與C

21、H4的混合氣體112L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），使其完全燃燒生成CO2和H2O(l)，若實驗測得反應(yīng)放熱3695kJ。則原混合氣體中H2與CH4的物質(zhì)的量之比是A11B13C14D235下列有關(guān)熱化學(xué)方程式及其敘述正確的是A氫氣的燃燒熱為285.5 kJ·mol1，則水分解的熱化學(xué)方程式為：2H2O(l)2H2(g)O2(g)；H+571.0 kJ·mol1B已知2C(石墨，s)O2(g)2CO(g)；H221 kJ·mol1，則石墨的燃燒熱為110.5 kJ·mol1C已知N2(g)3H2(g) 2 NH3(g) ；H92.4 kJ·mol1，則在一定條

22、件下將1molN2和3mol置于一密閉容器中充分反應(yīng)后，最多可放出92.4kJ的熱量D已知乙醇和乙烯的燃燒熱分別為1366.8 kJ·mol1和1411.0 kJ·mol1，則乙烯水化制乙醇的熱化學(xué)方程式為：C2H4(g)H2O(l)C2H5OH(l)；H44.2kJ·mol6在298K、1.01×105 Pa下，12 g石墨在24 g氧氣中燃燒至反應(yīng)物完全消耗，測得放出x kJ（x0）的熱量。已知在該條件下，1 mol石墨完全燃燒放出y kJ（y0）的熱量。則石墨與氧氣反應(yīng)生成CO的熱化學(xué)方程式表達(dá)正確的是 A、C（石墨，s）+1/2O2（g）=CO（

23、g） H（298K）= -y kJ·mol1B、C（石墨，s）+1/2O2（g）=CO（g） H（298K）= -x kJ·mol1C、C（石墨，s）+1/2O2（g）=CO（g） H（298K）= -（2x-y）kJ·mol1D、2C（石墨，s）+O2（g）=2CO（g） H（298K）= -（2x-y）kJ·mol172SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。已知1mol SO2(g)氧化為1mol SO3的H=99kJ·mol1.請回答下列問題：（1）圖中A、C分別表示 、 ，E的大小對該反應(yīng)的反應(yīng)熱有無影響？

24、 。該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑，加V2O5會使圖中B點升高還是降低？ ，理由是 ；（2）圖中H= KJ·mol1；（3）V2O5的催化循環(huán)機理可能為：V2O5氧化SO2時，自身被還原為四價釩化合物；四價釩化合物再被氧氣氧化。寫出該催化循環(huán)機理的化學(xué)方程式 ；（4）如果反應(yīng)速率v（SO2）為0.05 mol·L1·min1，則v（O2）= mol·L1·min1、v(SO3)= mol·L1·min1；（5）已知單質(zhì)硫的燃燒熱為296 KJ·mol1，計算由S(s)生成3 molSO3(g)的H（要求計算過程）。氧化室污染的空氣清除室分解室硝酸生成室水水排空硫酸硝酸8.空氣的主要污染物為硫的氧化物和氮的氧化物。研究人員設(shè)計了同時凈化廢氣中