新教材高中化学化学反应的热效应1化学反应的反应热化学反应的内能变化与焓变课件鲁科版必修1.ppt

1、第1章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应第1课时化学反应的反应热化学反应的内能变化与焓变 一、化学反应的反应热一、化学反应的反应热1.1.反应热反应热 2.2.热化学热化学:用用_方法和方法和_方法研究反应热的化学分支。方法研究反应热的化学分支。必备知识必备知识素养奠基素养奠基实验实验理论理论3.3.反应热的测定反应热的测定(1)(1)主要仪器主要仪器:量热计。其构造和各部分的作用如下量热计。其构造和各部分的作用如下:(2)(2)操作操作:将反应物加入将反应物加入_筒并使之迅速混合筒并使之迅速混合,测量反应前后溶液温度的变化测量反应前后溶液温度的变化值。值。(3)(3)计算计算:公式为公

2、式为_。其中。其中,C,C表示溶液及量热计的表示溶液及量热计的_,T_,T1 1、T T2 2分别分别表示反应前和反应后体系的温度。表示反应前和反应后体系的温度。内内Q=-C(TQ=-C(T2 2-T-T1 1)热容热容【微思考微思考】在实验室中有玻璃搅拌器和金属搅拌器在实验室中有玻璃搅拌器和金属搅拌器,在进行测定反应热的实验时应选择哪在进行测定反应热的实验时应选择哪种搅拌器种搅拌器?提示提示:应选用玻璃搅拌器。因为金属是热的良导体而玻璃不是应选用玻璃搅拌器。因为金属是热的良导体而玻璃不是,选用金属搅拌选用金属搅拌器会增大反应过程中热量的散失器会增大反应过程中热量的散失,造成实验误差。造成实验

3、误差。【巧判断巧判断】(1)(1)反应热的数据可通过实验测得反应热的数据可通过实验测得,也可运用理论计算求得。也可运用理论计算求得。()提示提示:。可通过实验测得。可通过实验测得,也可利用理论计算求得。也可利用理论计算求得。(2)H(2)H2 2O(s)=HO(s)=H2 2O(g)O(g)的反应热的反应热Q0Q0。()提示提示:。只有化学变化才有反应热。只有化学变化才有反应热,而而H H2 2O(s)=HO(s)=H2 2O(g)O(g)属于物理变化。属于物理变化。二、化学反应的内能变化与焓变二、化学反应的内能变化与焓变1.1.内能内能2.2.化学反应的内能变化化学反应的内能变化(1)(1)

4、内能变化与能量变化的关系内能变化与能量变化的关系:化学反应中内能的变化可写作化学反应中内能的变化可写作:U=_:U=_。U(U(反应产物反应产物)_U()_U(反应物反应物)反应吸收能量反应吸收能量U(U(反应产物反应产物)_U()_U(反应物反应物)反应释放能量反应释放能量U(U(反应产物反应产物)-U()-U(反应物反应物)(2)(2)与反应热的关系与反应热的关系反应体系与环境进行能量交换以反应体系与环境进行能量交换以_和和_的形式呈现。即化学反应内能的的形式呈现。即化学反应内能的变化等于变化等于_和和_的加和的加和:U=_:U=_。若反应中没有做功若反应中没有做功,则则U=_,U=_,即

5、反应热等于反应前后体系内能的变化。即反应热等于反应前后体系内能的变化。等压条件下等压条件下:可能存在因体积改变而存在体积功可能存在因体积改变而存在体积功,故反应热不一定等于反应故反应热不一定等于反应体系内能的变化。体系内能的变化。热热功功反应热反应热功功Q+WQ+WQ Q3.3.化学反应的焓变化学反应的焓变(1)(1)焓焓(2)(2)反应热和焓变的关系反应热和焓变的关系焓变焓变反应热和焓变的关系反应热和焓变的关系等压条件下等压条件下,反应不与外界进行电能、光能等其他形式能量的转化时的反应热反应不与外界进行电能、光能等其他形式能量的转化时的反应热_焓变焓变,即即Q Qp p=H=H等于反应的等于

6、反应的4.4.热化学方程式热化学方程式概念概念把一个化学反应中把一个化学反应中_和和_同时表示出来的同时表示出来的式子式子意义意义不仅表明了化学反应中的物质变化不仅表明了化学反应中的物质变化,还表明了能量变化还表明了能量变化,同时还表同时还表明了明了“物质的量物质的量”与与“能量能量”之间的关系之间的关系举例举例_物质变化能量变化物质变化能量变化表示在表示在298 K298 K和和101 kPa101 kPa的条件下的条件下,_C(s),_C(s)和和1 mol H1 mol H2 2O(g)O(g)完完全全反应生成反应生成1 mol CO(g)1 mol CO(g)和和1 mol H1 mo

7、l H2 2(g)(g)时时_的热量为的热量为131.3 kJ131.3 kJ物质的变化物质的变化反应的焓变反应的焓变C(s)+HC(s)+H2 2O(g)=CO(g)+HO(g)=CO(g)+H2 2(g)(g)H=+131.3 kJmolH=+131.3 kJmol-1-11 mol1 mol吸收吸收【微思考微思考】热化学方程式热化学方程式“CHCH4 4+2O+2O2 2=CO=CO2 2+2H+2H2 2O OH=+890.3 kJ”H=+890.3 kJ”是否正确是否正确?为什么为什么?提示提示:不正确。主要原因有三点不正确。主要原因有三点:一是未标明反应物和反应产物的聚集状态一是未

8、标明反应物和反应产物的聚集状态;二二是是HH的符号不正确的符号不正确;三是三是HH的单位不正确。的单位不正确。【巧判断巧判断】(1)(1)在一个化学反应中在一个化学反应中,当反应物的总能量大于生成物的总能量时当反应物的总能量大于生成物的总能量时,反应放反应放热热,H,H为为“-”-”。()提示提示:。放热反应的焓变。放热反应的焓变H0HEE2 2H0H0吸热反应吸热反应E E1 1EE2 2H0HEE2 2吸热反应吸热反应EE1 1EE2 2放热反应放热反应H=H=反应物键能反应物键能-生成物键能生成物键能类型类型比较比较放热反应放热反应吸热反应吸热反应表示表示方法方法H0H0H0说明说明:H

9、:H的的“+”“-”+”“-”必须标明必须标明,“-”,“-”表示放热表示放热,“+”,“+”表示吸表示吸热热图示图示 【思考思考讨论讨论】1.1.任何化学反应一定伴随能量的变化吗任何化学反应一定伴随能量的变化吗?提示提示:一定。化学反应一定伴随着能量变化。一定。化学反应一定伴随着能量变化。2.2.化学反应放热还是吸热是否与反应条件有关化学反应放热还是吸热是否与反应条件有关?提示提示:反应吸热还是放热与是否加热等条件无直接关系。反应吸热还是放热与是否加热等条件无直接关系。3.3.若反应物的总能量高于生成物的总能量若反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应还是吸热反应该反应是放热反应还

10、是吸热反应?提示提示:放热反应。放热反应。【案例示范案例示范】【典例典例】(2020(2020合肥高二检测合肥高二检测)已知化学反应已知化学反应A A2 2(g)+B(g)+B2 2(g)=2AB(g)(g)=2AB(g)的能量的能量变化如图所示变化如图所示,判断下列叙述中正确的是判断下列叙述中正确的是()A.A.每生成每生成2 2分子分子ABAB吸收吸收b kJb kJ热量热量B.B.该反应热该反应热H=+(a-b)kJmolH=+(a-b)kJmol-1-1C.C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量D.D.断裂断裂1 mol AA1 mol A

11、A键和键和1 mol BB1 mol BB键键,放出放出a kJa kJ能量能量【思维建模思维建模】解答本类试题思维流程如下解答本类试题思维流程如下:【解析解析】选选B B。观察题给图象可以得到。观察题给图象可以得到,上述反应的反应物的总能量低于生成上述反应的反应物的总能量低于生成物的总能量物的总能量,为吸热反应为吸热反应,其中反应热其中反应热H=+(a-b)kJmolH=+(a-b)kJmol-1-1。化学反应过程中。化学反应过程中,化学键断裂为吸热过程化学键断裂为吸热过程,化学键形成为放热过程。化学键形成为放热过程。【规律方法规律方法】常见的吸热和放热反应常见的吸热和放热反应(1)(1)常

12、见的吸热反应常见的吸热反应:大多数分解反应、大多数分解反应、Ba(OH)Ba(OH)2 28H8H2 2O O与与NHNH4 4ClCl反应、反应、C C或或COCO与与CuOCuO、COCO2 2或或H H2 2O(g)O(g)的反应等。的反应等。(2)(2)常见的放热反应常见的放热反应:中和反应、金属与水或酸反应、燃烧、化合反应中和反应、金属与水或酸反应、燃烧、化合反应(大多大多数数)、铝热反应等。、铝热反应等。【迁移迁移应用应用】1.(20201.(2020天水高二检测天水高二检测)下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.焓变单位中焓变单位中kJmolkJmol-1-1,是指是指1

13、mol1 mol物质参加反应时的能量变化物质参加反应时的能量变化B.B.当反应放热时当反应放热时H0,H0,反应吸热时反应吸热时H0HEEC CB.EB.EA AEEC C+E+ED DC.EC.EA A+E+EB BEEC C+E+ED DD.ED.EA A+E+EB BEEC C+E+ED D【解析解析】选选D D。反应物的总能量低于反应产物的总能量的反应为吸热反应。反应物的总能量低于反应产物的总能量的反应为吸热反应,故故吸热反应吸热反应:A(g)+B(g)=C(g)+D(g):A(g)+B(g)=C(g)+D(g)中中,E,EA A+E+EB BEEC C+E+ED D,D,D项正确。项

14、正确。知识点二热化学方程式的书写知识点二热化学方程式的书写【重点释疑重点释疑】与普通方程式相比与普通方程式相比,书写热化学方程式除了要遵循化学方程式的要求外书写热化学方程式除了要遵循化学方程式的要求外,还应注意以下五点还应注意以下五点:1.1.注明物质的聚集状态注明物质的聚集状态:反应物或产物的聚集状态不同反应物或产物的聚集状态不同,反应的反应的HH不同不同,因此因此书写热化学方程式必须注明物质的聚集状态书写热化学方程式必须注明物质的聚集状态:气体气体-g-g、固体、固体-s-s、液体、液体-l-l、稀溶、稀溶液液-aq-aq。2.2.温度和压强条件温度和压强条件:反应的焓变与测定条件有关反应

15、的焓变与测定条件有关,因此书写热化学方程式时应因此书写热化学方程式时应注明反应的温度和压强注明反应的温度和压强(若是若是101 kPa101 kPa和和298 K298 K可不注明可不注明)。3.3.化学计量数的含义化学计量数的含义:化学计量数只表示该物质的物质的量化学计量数只表示该物质的物质的量,不表示微粒个数不表示微粒个数,因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。因此热化学方程式中化学计量数也可以是分数。4.H4.H的单位及符号的单位及符号:H:H的单位是的单位是JmolJmol-1-1或或 kJmolkJmol-1-1,H,H只能写在化学方程只能写在化学方程式的右边式的右边,表示正向反

16、应的焓变。表示正向反应的焓变。H0H0;H0则表示吸热反应。则表示吸热反应。5.5.同一反应中化学计量数与同一反应中化学计量数与HH数值的对应关系数值的对应关系:热化学方程式中各物质的化热化学方程式中各物质的化学计量数加倍学计量数加倍,则则HH数值的绝对值也加倍数值的绝对值也加倍;若反应逆向进行若反应逆向进行,则则HH的数值改变的数值改变符号符号,但绝对值不变。但绝对值不变。【易错提醒易错提醒】热化学方程式书写易错点热化学方程式书写易错点(1)(1)可逆反应的焓变是指完全反应时的焓变。可逆反应的焓变是指完全反应时的焓变。(2)(2)反应的焓变与反应物的物质的量有关反应的焓变与反应物的物质的量有

17、关,化学计量数和反应的焓变数值可以化学计量数和反应的焓变数值可以同时增大或减小相同的倍数。同时增大或减小相同的倍数。(3)(3)反应逆向进行时反应逆向进行时,其反应的焓变与正反应的焓变数值相等其反应的焓变与正反应的焓变数值相等,符号相反。符号相反。【思考思考讨论讨论】1.1.如何用一个式子既表示出化学反应过程中的物质变化如何用一个式子既表示出化学反应过程中的物质变化,又表示出反应过程中又表示出反应过程中的能量变化的能量变化?提示提示:化学方程式可以表示化学反应过程中的物质变化化学方程式可以表示化学反应过程中的物质变化,若要表示反应过程中若要表示反应过程中的能量变化的能量变化,需要注明各物质的聚

18、集状态和反应的焓变需要注明各物质的聚集状态和反应的焓变,这样的式子叫热化学这样的式子叫热化学方程式。方程式。2.2.反应过程中的能量变化与哪些因素有关反应过程中的能量变化与哪些因素有关?书写热化学方程式时应注意什么问书写热化学方程式时应注意什么问题题?提示提示:由于反应的焓变与物质的聚集状态、化学方程式中的化学计量数等有关由于反应的焓变与物质的聚集状态、化学方程式中的化学计量数等有关,所以书写热化学方程式时所以书写热化学方程式时,需注明物质的状态、焓变需注明物质的状态、焓变(符号、数值及单位符号、数值及单位)。【案例示范案例示范】【典例典例】(2020(2020贵港高二检测贵港高二检测)在常温

19、常压下在常温常压下,1 g H,1 g H2 2在足量在足量ClCl2 2中燃烧生成中燃烧生成HClHCl气体气体,放出放出92.3 kJ92.3 kJ的热量。下列热化学方程式中正确的是的热量。下列热化学方程式中正确的是()A.HA.H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g)(g)=2HCl(g)H=-92.3 kJmolH=-92.3 kJmol-1-1B.HB.H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g)(g)=2HCl(g)H=+92.3 kJmolH=+92.3 kJmol-1-1C.HC.H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g)(

20、g)=2HCl(g)H=+184.6 kJmolH=+184.6 kJmol-1-1D.2HCl(g)=HD.2HCl(g)=H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)(g)H=+184.6 kJmolH=+184.6 kJmol-1-1【思维建模思维建模】判断热化学方程式的正误的思路如下判断热化学方程式的正误的思路如下:(1)(1)看各物质的聚集状态是否正确看各物质的聚集状态是否正确;(2)(2)看看HH的的“+”“-”+”“-”符号是否正确符号是否正确;(3)(3)看反应热的单位是否为看反应热的单位是否为kJmolkJmol-1-1;(4)(4)看反应热的数值与化学计量数是否对应。看反应

21、热的数值与化学计量数是否对应。【解析解析】选选D D。H H2 2在在ClCl2 2中燃烧生成中燃烧生成HClHCl气体气体,1 g H,1 g H2 2燃烧放出燃烧放出92.3 kJ92.3 kJ的热量的热量,则则1 mol(1 mol(即即2 g)H2 g)H2 2燃烧放出燃烧放出184.6 kJ184.6 kJ的热量的热量,化学反应放出热量化学反应放出热量,H,H为为“-”-”。则。则H H2 2在在ClCl2 2中燃烧生成中燃烧生成HClHCl气体的热化学方程式为气体的热化学方程式为H H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)(g)2HCl(g)2HCl(g)H=H=-184.6

22、kJmol-184.6 kJmol-1-1。一个放热反应的逆反应是吸热反应。一个放热反应的逆反应是吸热反应,并且在其他条件相同并且在其他条件相同时时,正、逆反应的正、逆反应的HH绝对值相等绝对值相等,符号相反。则该题的四个选项中只有符号相反。则该题的四个选项中只有D D项是项是正确的。正确的。【母题追问母题追问】(1)(1)若将方程式写为若将方程式写为 H H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=HCl(g),(g)=HCl(g),此反应的此反应的HH为多少为多少?提示提示:-92.3 kJmol-92.3 kJmol-1-1。方程式的化学计量数变为原来的。方程式的化学计量数变为原来的

23、,H,H要对应变为要对应变为原来的原来的 。(2)(2)若此反应是在光照条件下进行若此反应是在光照条件下进行,则此反应的热化学方程式还是则此反应的热化学方程式还是“H H2 2(g)+(g)+ClCl2 2(g)=2HCl(g)(g)=2HCl(g)H=-184.6 kJmolH=-184.6 kJmol-1-1”吗吗?提示提示:还是。因为热化学方程式的书写和焓变与反应的条件无关。还是。因为热化学方程式的书写和焓变与反应的条件无关。12121212【迁移迁移应用应用】1.(20201.(2020信阳高二检测信阳高二检测)下列对下列对H H2 2(g)+Cl(g)+Cl2 2(g)=2HCl(g

24、)H(298 K)=(g)=2HCl(g)H(298 K)=-184.6 kJmol-184.6 kJmol-1-1的叙述正确的是的叙述正确的是 ()A.1A.1分子分子H H2 2和和1 1分子分子ClCl2 2反应反应,放出热量放出热量184.6 kJ184.6 kJB.1 mol HB.1 mol H2 2(g)(g)完全反应生成完全反应生成2 mol HCl(g),2 mol HCl(g),放出的热量为放出的热量为184.6 kJ184.6 kJC.C.在在298 K298 K、101 kPa101 kPa的条件下的条件下,1 mol H,1 mol H2 2(g)(g)和和1 mol

25、 Cl1 mol Cl2 2(g)(g)完全反应生成完全反应生成2 mol HCl(g),2 mol HCl(g),放出的热量为放出的热量为184.6 kJ184.6 kJD.D.在在298 K298 K、101 kPa101 kPa的条件下的条件下,1 mol H,1 mol H2 2(g)(g)和和1 mol Cl1 mol Cl2 2(g)(g)完全反应生成完全反应生成2 mol HCl(g),2 mol HCl(g),吸收的热量为吸收的热量为184.6 kJ184.6 kJ【解析解析】选选C C。热化学方程式中。热化学方程式中HH的值与具体化学反应相对应的值与具体化学反应相对应,在反应

26、中各物在反应中各物质化学式前的化学计量数不再表示粒子数目质化学式前的化学计量数不再表示粒子数目,只表示物质的物质的量只表示物质的物质的量,所以所以A A项项中分子个数的说法是错误的。在描述反应时应说明外界条件中分子个数的说法是错误的。在描述反应时应说明外界条件,而而B B项中没有说项中没有说明温度、压强及明温度、压强及ClCl2 2的物质的量和状态的物质的量和状态,该说法也是错误的。该说法也是错误的。H0,H0,该反应放热该反应放热而非吸热而非吸热,D,D项错误。项错误。2.(20202.(2020西安高二检测西安高二检测)已知在已知在25 25、101 kPa101 kPa下下,1 g C,

27、1 g C8 8H H1818(辛烷辛烷)完全燃烧完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出生成二氧化碳和液态水时放出48.4 kJ48.4 kJ热量。表示该反应的热化学方程式正确热量。表示该反应的热化学方程式正确的是的是()A.CA.C8 8H H1818(l)+O(l)+O2 2(g)=8CO(g)=8CO2 2(g)+9H(g)+9H2 2O(g)O(g)H=-48.4 kJmolH=-48.4 kJmol-1-1B.CB.C8 8H H1818(l)+O(l)+O2 2(g)=8CO(g)=8CO2 2(g)+9H(g)+9H2 2O(l)O(l)H=-5517.6 kJmolH=-5517.

28、6 kJmol-1-1C.CC.C8 8H H1818(l)+O(l)+O2 2(g)=8CO(g)=8CO2 2(g)+9H(g)+9H2 2O(l)O(l)H=+5517.6 kJmolH=+5517.6 kJmol-1-1D.CD.C8 8H H1818(l)+O(l)+O2 2(g)=8CO(g)=8CO2 2(g)+9H(g)+9H2 2O(l)O(l)H=-48.4 kJmolH=-48.4 kJmol-1-1252252252252【解析解析】选选B B。C C8 8H H1818(辛烷辛烷)的摩尔质量为的摩尔质量为114 gmol114 gmol-1-1,所以所以1 mol C

29、1 mol C8 8H H1818(辛烷辛烷)完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出5517.6 kJ5517.6 kJ热量。热量。3.(20203.(2020德州高二检测德州高二检测)下列热化学方程式书写正确的是下列热化学方程式书写正确的是()A.2SOA.2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3H=-196.6 kJmolH=-196.6 kJmol-1-1B.NB.N2 2(g)+2O(g)+2O2 2(g)=2NO(g)=2NO2 2(g)(g)H=+67.7 kJmolH=+67.7 kJmol-1-1C.C(s)+OC.C(s)+O2 2(g)

30、=CO(g)=CO2 2(g)(g)H=+393.5 kJmolH=+393.5 kJmol-1-1D.HD.H2 2O(l)=HO(l)=H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)H=+285.8 kJmolH=+285.8 kJmol-1-112【解析解析】选选D D。A A项项,未注明反应物、生成物的聚集状态未注明反应物、生成物的聚集状态,故错误故错误;B;B项项,化学方程化学方程式书写错误式书写错误,应为应为N N2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2NO(g),(g)=2NO(g),故错误故错误;C;C项项,C,C与与O O2 2反应为放热反反应为放热反应应,H0,H0,故错

31、误。故错误。【补偿训练补偿训练】1.(20201.(2020大庆高二检测大庆高二检测)已知已知2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H=-571.6 H=-571.6 kJmolkJmol-1-1,则下列关于方程式则下列关于方程式2H2H2 2O(l)=2HO(l)=2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)的的HH的说法中正确的的说法中正确的是是()A.A.方程式中的化学计量数表示分子数方程式中的化学计量数表示分子数B.B.该反应该反应HH大于零大于零C.C.该反应该反应H=-571.6 kJmolH=-571.6 kJmol-1-1D.

32、D.可表示可表示36 g36 g水分解时的热效应水分解时的热效应【解析解析】选选B B。热化学方程式的化学计量数表示物质的量。热化学方程式的化学计量数表示物质的量,A,A项错误项错误;在书写热在书写热化学方程式时化学方程式时,若反应物和反应产物对换若反应物和反应产物对换,则则HH的符号相反的符号相反,数值不变数值不变,故故B B项项正确、正确、C C项错误项错误;D;D项未注明水是液态项未注明水是液态,错误。错误。2.(20202.(2020武汉高二检测武汉高二检测)已知已知:2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2(g)=2H(g)=2H2 2O(l)O(l)H=-571.6 H=-571.

33、6 kJ molkJ mol-1-1;H H+(aq)+OH(aq)+OH-(aq)=H(aq)=H2 2O(l)O(l)H=-57.3 kJ molH=-57.3 kJ mol-1-1。下列说法。下列说法中错误的是中错误的是()A.A.式表示式表示25 25、101 kPa101 kPa时时,2 mol H,2 mol H2 2和和1 mol O1 mol O2 2完全燃烧生成完全燃烧生成2 mol H2 mol H2 2O(l)O(l)放热放热571.6 kJ571.6 kJB.B.式表示式表示25 25、101 kPa101 kPa时时,1 mol H,1 mol H2 2和和1 mol

34、 O1 mol O2 2完全燃烧生成完全燃烧生成2 mol H2 mol H2 2O(l)O(l)放热放热571.6 kJ571.6 kJC.C.式表示含式表示含1 mol NaOH1 mol NaOH的稀溶液与的稀溶液与50 g 98%50 g 98%的硫酸混合后放出的热量大于的硫酸混合后放出的热量大于57.3 kJ57.3 kJD.D.式表示含式表示含1 mol NaOH1 mol NaOH的稀溶液与含的稀溶液与含1 mol HCl1 mol HCl的稀盐酸混合后放出的热量的稀盐酸混合后放出的热量等于等于57.3 kJ57.3 kJ【解析解析】选选B B。式表示。式表示25 25、101

35、kPa101 kPa时时,2 mol H,2 mol H2 2和和1 mol O1 mol O2 2完全燃烧生成完全燃烧生成2 mol H2 mol H2 2O(l)O(l)放热放热571.6 kJ571.6 kJ。【素养提升素养提升】CCSCCS技术是将工业和有关能源产业中所产生的技术是将工业和有关能源产业中所产生的COCO2 2进行捕捉与封存的技术进行捕捉与封存的技术,被认被认为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。其中一种以天然气为为是拯救地球、应对全球气候变化最重要的手段之一。其中一种以天然气为燃料的燃料的“燃烧前捕获系统燃烧前捕获系统”的简单流程图如图所示的简单流程图如图所示

36、(部分条件及物质未标出部分条件及物质未标出)。(1)CH(1)CH4 4在催化剂作用下实现第一步在催化剂作用下实现第一步,也叫也叫CHCH4 4不完全燃烧不完全燃烧,1 g CH,1 g CH4 4不完全燃烧反不完全燃烧反应放出应放出2.21 kJ2.21 kJ热量热量,写出该反应的热化学方程式。写出该反应的热化学方程式。提示提示:流程中第一步流程中第一步CHCH4 4不完全燃烧不完全燃烧,化学方程式是化学方程式是2CH2CH4 4+O+O2 2=2CO+4H=2CO+4H2 2。1 g 1 g CHCH4 4不完全燃烧放热不完全燃烧放热2.21 kJ,2.21 kJ,则则2 mol CH2

37、mol CH4 4不完全燃烧放热不完全燃烧放热70.72 kJ70.72 kJ。故其热化。故其热化学方程式为学方程式为2CH2CH4 4(g)+O(g)+O2 2(g)=2CO(g)+4H(g)=2CO(g)+4H2 2(g)(g)H=-70.72 kJmolH=-70.72 kJmol-1-1。(2)(2)第二步中涉及的反应为第二步中涉及的反应为CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g)=COO(g)=CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g),(g),其反应过程中的能其反应过程中的能量变化如图所示量变化如图所示,写出反应写出反应COCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)=CO(g)+H

38、(g)=CO(g)+H2 2O(g)O(g)的热化学方程式。的热化学方程式。提示提示:COCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)=CO(g)+H(g)=CO(g)+H2 2O(g)O(g)H=+41 kJmolH=+41 kJmol-1-1。由图示可知当。由图示可知当1 mol CO1 mol CO2 2(g)(g)和和1 mol H1 mol H2 2(g)(g)反应生成反应生成1 mol CO(g)1 mol CO(g)和和1 mol H1 mol H2 2O(g)O(g)时时,要吸收要吸收41 kJ41 kJ热量。热量。(3)(3)分离出的分离出的H H2 2可以用于合成氨工业可以用

39、于合成氨工业,如图是如图是N N2 2(g)(g)和和H H2 2(g)(g)反应生成反应生成1 mol NH1 mol NH3 3(g)(g)过程中能量变化示意图。请写出过程中能量变化示意图。请写出N N2 2(g)(g)和和H H2 2(g)(g)反应的热化学方程式。反应的热化学方程式。提示提示:由图象可知由图象可知,该反应为放热反应该反应为放热反应,且生成且生成1 mol NH1 mol NH3 3(g)(g)时时,放出的热量为放出的热量为(300-254)kJ=46 kJ,(300-254)kJ=46 kJ,故故N N2 2(g)(g)和和H H2 2(g)(g)反应的热化学方程式为反

40、应的热化学方程式为N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)(g)2NH 2NH3 3(g)(g)H=-92 kJmolH=-92 kJmol-1-1。(4)(4)分离出的分离出的 COCO2 2 和和H H2 2在工业上可合成甲醇在工业上可合成甲醇,合成气态甲醇的热化学方程式为合成气态甲醇的热化学方程式为COCO2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)=CH(g)=CH3 3OH(g)+HOH(g)+H2 2O(g)O(g)H=-50 kJmolH=-50 kJmol-1-1。在同一个图象中画。在同一个图象中画出生成气态甲醇和液态甲醇的能量变化图示。出生成气态甲醇和液态甲醇的能量变化

41、图示。提示提示:液态物质的能量小于气态物质液态物质的能量小于气态物质,因此图象为因此图象为(5)100(5)100 下下,充分燃烧一定量的甲烷放出热量充分燃烧一定量的甲烷放出热量10.25 kJ,10.25 kJ,经测定完全吸收生成经测定完全吸收生成的的COCO2 2需消耗需消耗0.25 molL0.25 molL-1-1的的KOHKOH溶液溶液100 mL,100 mL,恰好生成正盐恰好生成正盐,写出此条件下甲写出此条件下甲烷燃烧的热化学方程式。烷燃烧的热化学方程式。提示提示:CHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(g)O(

42、g)H=-820 kJmolH=-820 kJmol-1-1。据题意。据题意,放出放出10.25 kJ10.25 kJ热量时生成的热量时生成的COCO2 2的物质的量为的物质的量为0.25 molL0.25 molL-1-10.1 L0.1 L2=0.012 5 2=0.012 5 mol,mol,根据碳元素守恒根据碳元素守恒,因此甲烷的物质的量为因此甲烷的物质的量为0.012 5 mol,0.012 5 mol,因此燃烧因此燃烧1 mol1 mol甲甲烷放出的热量为烷放出的热量为10.2510.250.012 5=820(kJ)0.012 5=820(kJ)。由于反应在。由于反应在10010

43、0下进行下进行,水为气水为气态态,因此反应的热化学方程式为因此反应的热化学方程式为CHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2(g)=CO(g)=CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(g)O(g)H=-820 H=-820 kJmolkJmol-1-1。【备选要点备选要点】中和热中和热【特别提醒特别提醒】(1)(1)必须是强酸和强碱的稀溶液反应。必须是强酸和强碱的稀溶液反应。(2)(2)产物是产物是1 mol H1 mol H2 2O(l)O(l)。用离子方程式可表示为。用离子方程式可表示为OHOH-(aq)+H(aq)+H+(aq)=H(aq)=H2 2O(l)O(l)H=-57.3

44、kJmolH=-57.3 kJmol-1-1。课堂检测课堂检测素养达标素养达标1.(20201.(2020长春高二检测长春高二检测)下列设备工作时下列设备工作时,将化学能转化为热能的是将化学能转化为热能的是()【解析解析】选选D D。A A、C C分别将太阳能转化为电能、热能分别将太阳能转化为电能、热能;B.;B.锂离子电池将化学能锂离子电池将化学能转化为电能转化为电能;D.;D.燃气灶将化学能转化为热能。燃气灶将化学能转化为热能。2.(20202.(2020常熟高二检测常熟高二检测)下列反应中下列反应中,生成物的总焓大于反应物的总焓的是生成物的总焓大于反应物的总焓的是()A.A.氢气在氧气中

45、燃烧氢气在氧气中燃烧B.B.铁丝在氧气中燃烧铁丝在氧气中燃烧C.C.硫在氧气中燃烧硫在氧气中燃烧D.D.焦炭在高温下与水蒸气反应焦炭在高温下与水蒸气反应【解析解析】选选D D。生成物的总焓大于反应物的总焓。生成物的总焓大于反应物的总焓,该反应为吸热反应该反应为吸热反应,故故D D项正项正确。确。3.(20203.(2020九江高二检测九江高二检测)由图分析由图分析,下列说法正确的是下列说法正确的是()世纪金榜导学号世纪金榜导学号A.AB+CA.AB+C和和B+CAB+CA两个反应吸收或放出的能量不等两个反应吸收或放出的能量不等B.AB+CB.AB+CH0H0,H0,则则B+CAB+CAH0H0

46、【解析解析】选选D D。由图可看出。由图可看出,B,B和和C C的焓之和高于的焓之和高于A A的焓的焓,则反应则反应B+CAB+CA一定是放一定是放热反应热反应,H0;,H0;,H0;根据能量守恒定律根据能量守恒定律,两反应吸收和放出的能量一定相等。两反应吸收和放出的能量一定相等。4.(20204.(2020榆林高二检测榆林高二检测)含有含有11.2 g KOH11.2 g KOH的稀溶液与的稀溶液与1 L 0.1 molL1 L 0.1 molL-1-1的的H H2 2SOSO4 4溶液反应溶液反应,放出放出11.46 kJ11.46 kJ的热量的热量,表示该反应的中和热的热化学方程式为表示

47、该反应的中和热的热化学方程式为()A.KOH(aq)+HA.KOH(aq)+H2 2SOSO4 4(aq)=K(aq)=K2 2SOSO4 4(aq)+H(aq)+H2 2O(l)O(l)H=-11.46 kJmolH=-11.46 kJmol-1-1B.0.2KOH(aq)+0.1HB.0.2KOH(aq)+0.1H2 2SOSO4 4(aq)=0.1K(aq)=0.1K2 2SOSO4 4(aq)+0.2H(aq)+0.2H2 2O(l)O(l)H=-11.46 kJmolH=-11.46 kJmol-1-11212C.2KOH(aq)+HC.2KOH(aq)+H2 2SOSO4 4(aq

48、)=K(aq)=K2 2SOSO4 4(aq)+2H(aq)+2H2 2O(l)O(l)H=-114.6 kJmolH=-114.6 kJmol-1-1D.KOH(aq)+HD.KOH(aq)+H2 2SOSO4 4(aq)=K(aq)=K2 2SOSO4 4(aq)+H(aq)+H2 2O(l)O(l)H=-57.3 kJmolH=-57.3 kJmol-1-11212【解析解析】选选D D。中和热是以生成。中和热是以生成1 mol H1 mol H2 2O(l)O(l)所放出的热量来衡量的所放出的热量来衡量的,故书写中故书写中和热的热化学方程式时和热的热化学方程式时,应以生成应以生成1 m

49、ol H1 mol H2 2O(l)O(l)为标准来配平其余物质的化学为标准来配平其余物质的化学计量数计量数,再结合放热数值。再结合放热数值。5.(20205.(2020沈阳高二检测沈阳高二检测)热化学方程式热化学方程式C(s)+HC(s)+H2 2O(g)=CO(g)+HO(g)=CO(g)+H2 2(g)(g)H=+131.3 kJmolH=+131.3 kJmol-1-1表示表示()A.A.碳和水反应吸收碳和水反应吸收131.3 kJ131.3 kJ能量能量B.1 molB.1 mol碳和碳和1 mol1 mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3 kJ

50、131.3 kJ热量热量C.1 molC.1 mol固态碳和固态碳和1 mol1 mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气,并吸热并吸热131.3 kJ131.3 kJD.1D.1个固态碳原子和个固态碳原子和1 1分子水蒸气反应吸收分子水蒸气反应吸收131.3 kJ131.3 kJ热量热量【解析解析】选选C C。物质的量的多少未描述。物质的量的多少未描述,状态也未描述状态也未描述,故故A A项错误项错误;反应物和生反应物和生成物的状态未标出成物的状态未标出,故故B B项错误项错误;阐明意义时既说明物质的状态又描述了物质的阐明意义时既说明物质的状态又描述了物质的量的