化学反应与能力变化复习课件.docx
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化学反应与能力变化复习课件
化学反应的热效应
第1讲 化学能与热能
一、知识梳理
1．化学反应中的能量变化
（1）化学反应中的两大变化：
物质变化和能量变化。
（2）化学反应中的两大守恒：
质量守恒和能量守恒。
（3）化学反应中的能量转化形式：
热能、光能、电能等。
通常主要表现为热量的变化。
2．焓变、反应热
（1）定义：
在恒压条件下进行的反应的热效应。
（2）符号：
ΔH。
（3）单位：
kJ·mol－1或kJ/mol。
3．吸热反应和放热反应
（1）从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。
（2）从反应热的量化参数——键能的角度分析
（3）记忆常见的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盐的水解和弱电解质的电离；③Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
典型例题
题组一 依据图形，理清活化能与焓变的关系
1．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是（ ）
A．反应过程可表示为
―→
―→
B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能
C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应
D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应
题组二 依据共价键数，利用键能计算反应热
4．通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。
键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热（ΔH），化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。
下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。
化学键
Si—O
Si—Cl
H—H
H—Cl
Si—Si
Si—C
键能/kJ·mol－1
460
360
436
431
176
347
工业上的高纯硅可通过下列反应制取：
SiCl4（g）＋2H2（g）===Si（s）＋4HCl（g），该反应的反应热ΔH为______。
反思归纳
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＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和
2．规避两个易失分点
（1）旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化学变化。
（2）常见物质中的化学键数目
物质
CO2（C===O）
CH4（C－H）
（P－P）P4
SiO2（Si－O）
石墨
金刚石
S8（S－S）
Si
键数
2
4
6
4
1.5
2
8
2
考点二 热化学方程式
知识梳理
1．概念
表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
2．意义
表明了化学反应中的物质变化和能量变化。
如：
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）ΔH＝－571.6kJ·mol－1
表示：
2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。
3．书写
（1）注明反应条件：
反应热与测定条件（温度、压强等）有关。
绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。
（2）注明物质状态：
常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。
（3）注意符号单位：
ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位（kJ·mol－1）。
（4）注意守恒关系：
①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。
（ΔH与化学计量数相对应）
（5）区别于普通方程式：
一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。
（6）注意热化学方程式的化学计量数：
热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。
且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。
典型例题
题组一 多角度书写热化学方程式
角度一 依据反应事实书写热化学方程式
1．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_________________________________________________。
角度二 依据能量图像书写热化学方程式
2．已知化学反应A2（g）＋B2（g）===2AB（g）的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________
题组二 “五”看，快速判断热化学方程式的正误
5．实验测得：
101kPa时，1molH2完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ的热量；1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3kJ的热量。
下列热化学方程式的书写正确的是（ ）
①CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝＋890.3kJ·mol－1
②CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH＝－890.3kJ·mol－1
③CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）
ΔH＝－890.3kJ·mol－1
④2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）
ΔH＝－571.6kJ·mol－1
A．仅有②B．仅有②④
C．仅有②③④D．全部符合要求
反思归纳
做到“五看”，快速判断
1．看方程式是否配平；
2．看各物质的聚集状态是否正确；
3．看ΔH的“＋”、“－”符号是否正确；
4．看反应热的单位是否为kJ·mol－1；
5．看反应热的数值与化学计量数是否对应。
考点三 两类重要反应热——燃烧热、中和热
知识梳理
1．燃烧热
（1）概念：
在101kPa时，1_mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。
燃烧热的单位一般用kJ·mol－1表示。
燃烧热的限定词有恒压（101kPa时）、可燃物的物质的量（1mol）、完全燃烧、稳定的氧化物等，其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：
C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g）等。
（2）表示的意义：
例如C的燃烧热为393.5kJ·mol－1，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。
（3）书写热化学方程式：
燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
例如：
C8H18（l）＋
O2（g）===8CO2（g）＋9H2O（l） ΔH＝－5518kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热为5518kJ·mol－1。
（4）燃烧热的计算：
可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n（可燃物）×ΔH
式中：
Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的燃烧热。
2．中和热
（1）概念：
在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol液态H2O时的反应热叫中和热。
（2）注意几个限定词：
①稀溶液；②产物是1mol液态H2O；③用离子方程式可表示为OH－（aq）＋H＋（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1。
（3）中和热的测定
①测定原理
ΔH＝
c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。
②装置如图（在横线上填出仪器的名称）
深度思考
1．如上图装置中碎泡沫塑料（或纸条）及泡沫塑料板的作用是什么？
2．在测定中和热时，怎样才能保证反应完全？
3．怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液，不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么？
4．以50mL0.50mol·L－1盐酸与50mL0.55mol·L－1NaOH反应为例，填写下表。
（填“偏小”或“偏大”）
引起误差的实验操作
t终－t始
|ΔH|
保温措施不好
搅拌不充分
所用酸、碱浓度过大
用同浓度的氨水代替NaOH溶液
用同浓度的醋酸代替盐酸
用50mL0.50mol·L－1NaOH溶液
典型例题
题组一 燃烧热、中和热的含义及正确表述
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（1）S（s）＋
O2（g）===SO3（g） ΔH＝－315kJ·mol－1（燃烧热） （ΔH的数值正确）（ ）
（2）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）
ΔH＝－57.3kJ·mol－1（中和热） （ΔH的数值正确）（ ）
（3）已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l） ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ba（OH）2反应的反应热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1（ ）
（4）燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH（g）＋
O2（g）===CO2（g）＋2H2（g）
ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH（g）的燃烧热为192.9kJ·mol－1（ ）
（5）H2（g）的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）ΔH＝＋571.6kJ·mol－1（ ）
反思归纳
反应热答题规范指导
1．用“焓变（ΔH）”表示反应热时，ΔH>0表示吸热，ΔH<0表示放热，因而，ΔH后所跟数值需要带“＋”、“－”符号。
2．描述反应热时，无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值需要带“＋”、“－”符号。
3．由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。
题组二 中和热测定误差分析和数据处理
2．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：
①用量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。
回答下列问题：
（1）为什么所用NaOH溶液要稍过量？
______________________________________________。
（2）倒入NaOH溶液的正确操作是__________（填序号）。
A．沿玻璃棒缓慢倒入B．分三次少量倒入C．一次迅速倒入
（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是______（填序号）。
A．用温度计小心搅拌B．揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C．轻轻地振荡烧杯D．用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
（4）现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。
（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1。
为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：
序号实验
起始温度t1/℃
终止温度t2/℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________（结果保留一位小数）。
（6）________（填“能”或“不能”）用Ba（OH）2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________。
反思归纳
正确理解中和热，注意操作与计算细节
1．中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。
2．酸碱溶液应当用稀溶液（0.1～0.5mol·L－1）。
若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。
3．使用两只量筒分别量取酸和碱。
4．使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。
5．取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。
考点四 有关反应热的比较、计算
知识梳理
1．ΔH的比较
比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。
2．反应热的有关计算
（1）根据热化学方程式计算：
反应热与反应物的物质的量成正比。
（2）根据盖斯定律求算
应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：
①参照新的热化学方程式（目标热化学方程式），结合原热化学方程式（一般2～3个）进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”、“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。
③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。
④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态（固、液、气）的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。
（3）根据物质燃烧放热的数值计算：
Q（放）＝n（可燃物）×|ΔH|
典型例题
题组一 利用盖斯定律书写热化学方程式
1．LiH可作飞船的燃料，已知下列反应：
①2Li（s）＋H2（g）===2LiH（s） ΔH＝－182kJ·mol－1
②2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－572kJ·mol－1
③4Li（s）＋O2（g）===2Li2O（s） ΔH＝－1196kJ·mol－1
试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式。
题组二 利用盖斯定律计算反应热
2．在25℃、101kPa时，C（s）、H2（g）、CH3COOH（l）的燃烧热分别为393.5kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1、870.3kJ·mol－1，则2C（s）＋2H2（g）＋O2（g）===CH3COOH（l）的反应热为
A．－488.3kJ·mol－1B．＋488.3kJ·mol－1
C．－191kJ·mol－1D．＋191kJ·mol－1
题组三 利用盖斯定律定性判断ΔH间的关系
3．（2013·新课标全国卷Ⅱ，12）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） ΔH1
2H2S（g）＋SO2（g）===
S2（g）＋2H2O（g） ΔH2
H2S（g）＋
O2（g）===S（g）＋H2O（g） ΔH3
2S（g）===S2（g） ΔH4
则ΔH4的正确表达式为（ ）
A．ΔH4＝
（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）B．ΔH4＝
（3ΔH3－ΔH1－ΔH2）
C．ΔH4＝
（ΔH1＋ΔH2－3ΔH3）D．ΔH4＝
（ΔH1－ΔH2－3ΔH3）
电能转化为化学能——电解
考点一 电解的原理
知识梳理
1．电解定义
在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2．能量转化形式
电能转化为化学能。
3．电解池
（1）构成条件
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液（或熔融盐）。
③形成闭合回路。
（2）电极名称及电极反应式（如图）
（3）电子和离子的移动方向
特别提醒 电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。
4．分析电解过程的思维程序
（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
（2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的H＋和OH－）。
（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序
阴极：
阳离子放电顺序：
Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（酸）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（水）>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
阳极：
活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
注意 ①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序是：
阳极：
Cl－>OH－；阴极：
Ag＋>Cu2＋>H＋。
③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
（4）分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
（5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
1．电解水型
电解质（水溶液）
电极方程式
电解物质
总化学
方程式
电解质
浓度
溶液pH
溶液
复原
含氧酸（如H2SO4）
阳极：
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：
4H＋＋4e－===2H2↑
H2O
2H2O
O2↑＋2H2↑
强碱（如NaOH）
活泼金属的含氧酸盐（如KNO3、Na2SO4）
2．电解电解质型
电解质（水溶液）
电极方程式
电解物质
总化学方程式
电解质浓度
溶液pH
溶液复原
无氧酸（如HCl），除HF外
阳极：
2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：
2H＋＋2e－===H2↑
酸
2HCl
H2↑＋Cl2↑
不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2），除氟化物外
阳极：
2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：
Cu2＋＋2e－===Cu
盐
CuCl2
Cu＋Cl2↑
3.放H2生碱型
电解质
（水溶液）
电极
方程式
电解物质
总化学方程式
电解质
浓度
溶液pH
溶液复原
活泼金属的无氧酸盐
（如NaCl）
阳极：
2Cl－－2e===Cl2↑－
阴极：
2H＋＋2e－===H2↑
水和盐
2Cl－＋2H2O
Cl2↑＋H2↑＋2OH－
4.放O2生酸型
电解质（水溶液）
电极方程式
电解物质
总化学方程式
电解质浓度
溶液pH
溶液复原
不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4）
阳极：
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑阴极：
2Cu2＋＋4e－===2Cu
水和盐
2Cu2＋＋2H2O
2Cu＋O2↑＋4H＋
典型例题
题组一 电极反应式、电解方程式的书写
1．按要求书写电极反应式和总方程式
（1）用惰性电极电解AgNO3溶液：
阳极反应式__________________________________________________________________；
阴极反应式__________________________________________________________________；
总反应离子方程式____________________________________________________________。
（2）用铜作电极电解盐酸溶液
阳极反应式___________________________________________________________________；
阴极反应式____________________________________________________________________；
总反应离子方程式______________________________________________________________。
（3）用惰性电极电解熔融MgCl2
阳极反应式____________________________________________________________________；
阴极反应式___________________________________________________________________；
总反应离子方程式______________________________________________________________。
（4）用Al作电极电解NaOH溶液
阳极反应式____________________________________________________________________；
阴极反应式___________________________________________________________________；
总反应离子方程式______________________________________________________________。
反思归纳
1.做到“三看”，正确书写电极反应式
（1）一看电极材料，若是金属（Au、Pt除外）作阳极，金属一定被电解（注Fe生成Fe2＋）。
（2）二看介质，介质是否参与电极反应。
（3）三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。
2．规避“三个”失分点
（1）书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。
（2）要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“电解”。
（3）电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。
题组二 电解原理和电解规律的考查
2．右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。
通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。
下列实验现象描述正确的是（ ）
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
3．用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu（OH）2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。
则下列说法正确的是（ ）
A．电解过程中阴极没有气体生成
B．电解过程中转移的电子的物质的量为0.4mol
C．原CuSO4溶液的浓度为0.1mol·L－1
D．电解过程中阳极收集到的气体体积为1.12L（标况下）
考点二 电解原理的应用
知识梳理
1．电解饱和食盐水
（1）电极反应
阳极反应式：
2Cl－－2e－===Cl2↑（氧化反应）
阴极反应式：
2H＋＋2e－===H2↑（还原反应）
（2）总反应方程式
2NaCl＋2H2O
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
离子反应方程式：
2Cl－＋2H2O
2OH－＋H2↑＋Cl2↑
（3）
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