《化学能与热能》PPT课件.ppt

第 6 讲 化学能与热能,第二单元,化学基本理论,(1)定义：在恒压条件下，进行反应的_。符号：_，单位：_。规定：放热反应H 取“”，吸热反应H取“”。(2)化学反应产生能量变化的主要原因在于反应物的总能量和生成物的总能量不尽相同，在破坏化学键和形成化学键的过程中能量变化不相等，使得化学反应总是伴随着能量的变化。,考点 1,反应热,1焓变,热效应,H,kJ/mol,2放热反应与吸热反应,大于,(1)定义：当反应物总能量_生成物总能量时，为放热,反应。,小于,当反应物总能量_生成物总能量时，为吸热反应。如图 261 所示的能量变化与反应过程的关系。,图 261,当 E1E2 时，_反应，H_；当 E1E2 时，_反应，H_。,吸热,0,放热,0,(2)常见的放热反应与吸热反应,中和反应,放热反应：燃烧反应、_、大多数化合反应、活泼金属与强酸的反应、铝热反应、钠与水的反应等。吸热反应：水解反应、大多数分解反应、一些需持续加热才能发生的反应、碳与二氧化碳的反应、氢氧化钡晶体与氯化,铵的反应等。,物质的量,反应热,3热化学方程式,(1)定义：表示反应物生成物的_和_的关系。,kJmol,(2)意义：表明了变化过程中的_，而且也表明了该,过程的_。如 2H2(g)O2(g)=2H2O(l),H571.6,1,，表示在 25、101 kPa 条件下，_,_。,(3)热化学方程式和化学方程式的区别,整数,物质的量,物质变化,能量变化,能量变化,1 mol O2(g)完全反应生成2 mol H2O(l)时释放571.6 kJ的能量,2 mol H 2(g)和,(4)书写步骤：写热化学方程式一般要先写出反应过程，注明各物质的状态，再计算反应热，写出热化学方程式。,1反应热的单位是“kJ/mol”，你是如何理解的？,答：kJ/mol 指的是每发生 1 mol 化学方程式给出的反应的热,效应，而不是指 1 mol 反应物。,2写热化学方程式时要注意反应物和生成物的状态，反应热要注意符号。为什么反应物的状态和反应热密切相关？,变，进而使反应热发生改变。,答：因为反应物的聚集状态发生改变也要伴随着能量的改,1已知：1 mol H2 分子中化学键断裂时需要吸收 436 kJ的能量；1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收 243 kJ 的能量；由 H 原子和 Cl 原子形成 1 mol HCl 分子时释放 431 kJ 的,能量。下列叙述正确的是(,),A氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是 H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)B氢气和氯气反应生成 2 mol 氯化氢气体，反应的H183 kJ/molC氢气和氯气反应生成 2 mol 氯化氢气体，反应的H183 kJ/molD氢气和氯气反应生成 1 mol 氯化氢气体，反应的H 183 kJ/mol,解析：根据反应热的含义，生成2 mol 氯化氢放出热量4312 kJ，断裂 1 mol H2和Cl2分别吸收热量436 kJ、243 kJ，故H436+243-4312=-183 kJ/mol。答案：C,解析：燃料要充分燃烧，除了要有足够的空气，还要使温度达到其着火点，C 错误。化学反应的过程，是化学键断裂和形成的过程，化学键形成可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来，但同时化学键的断裂，则需要吸收外界的能量“贮存”为物质内部的能量，D 的说法是片面的。答案：CD,2(2010 年广东深圳检测，双选)下列说法不正确的是(,A焦炭在高温下与水蒸气的反应是吸热反应B氢氧化钾与硝酸的反应是放热反应C燃料有足够的空气就能充分燃烧D化学反应的过程，都可以看成是“贮存”在物质内部的能量转化为热能等而被释放出来的过程,),(3)注意事项燃烧为放热反应，所以燃烧热一定为负值；某些元素完全燃烧生成的稳定物是 CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)。,1 mol H2完全燃烧生成H2O(l)时放出的热量为,285.8 kJmol1,考点 2,燃烧热与中和热,1燃烧热,(1)定义,1 mol,完全,稳定,在 25、101 kPa 时_纯物质_燃烧生成_,(2)反应热的测定：实验装置图如图 262。,图 262,原理：_,_。,通过测定反应前后的温度变化，根据热量的计算,公式求出放出的热量，再计算中和热,2中和热,(1)定义：在稀溶液中，_时放出的热叫中和热。,酸跟碱发生中和反应生成 1 mol H2O,操作(实验步骤)：a.量取 50.00 mL 0.5 mol/L HCl，倒入到小烧杯中，测定温度；b.再量取 50.00 mL 0.55 mol/L NaOH，测定温度；c.混合、搅拌测定温度；d.重复实验 3 次；e.数据处理。最后计算得到的H_。,3能源,图 263,0.418(t2t1)/0.025 kJmol1,燃烧热和中和热都可以看成是特定条件下的反应热，或者是限定条件下的反应热。在中和热的测定实验中，要注意使用的仪器装置、操作、中和热的计算(数据处理)等。中和热一定等于57.3 kJ/mol 吗？为什么？,答：中和热不一定等于57.3 kJ/mol。57.3 kJ/mol 是强酸强碱的稀溶液反应生成 1 mol H2O 时放出的热量。若是弱酸或弱碱时，由于电离要吸热，所以放出的热量小于 57.3 kJ/mol。生成沉淀时也要伴随着热效应，所以反应热也发生变化。,3(2010 年广东汕头模拟)下列属于新能源的是(,),天然气,煤,海洋能,石油,太阳能,生物,质能,风能,氢能,AC,BD,4HCl 和 NaOH 溶液反应的中和热为H57.3 kJ/mol，则 H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热是_。,答案：57.3 kJmol,1,解析：天然气、煤、石油属于传统能源。答案：B,考点 3,盖斯定律,1定义,相同,反应体系的始态和终态,途径,不管化学反应是一步完成或分几步完成，其反应热是_的。反应热只和_有关，而与_无关。2举例如图 264，始态为 S，终态为 L，中间过程为 R，,图 264,则有H_。,H1H2,运用盖斯定律的关键是处理好热化学方程式的叠加。要注意计量数的改变(实质是物质的量发生了变化)引起的反应热的改变。如已知：,H2(g)1/2O2(g)=H2O(l),H 285.8 kJmol,1,则 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)中的H 为多少？,5(2010 年重庆理综)已知 H2(g)Br2(l)=2HBr(g),H,72 kJ/mol，蒸发 1 mol Br2(l)需要吸收的能量为 30 kJ，其它,相关数据如下表：则表中 a 为(,),A.404,B260,C230,D200,(1)乙酸_；(2)乙醇_。,解析：先写出热化学方程式：,热点 1,热化学方程式和盖斯定律的应用,【典例 1】磷单质及其化合物有广泛应用。(1)同磷灰石主要成分 Ca5(PO4)3F在高温下制备黄磷(P4)的热化学方程式为4Ca5(PO4)3F(s)21SiO2(s)30C(s)=3P4(g)20CaSiO3(s)30CO(g)SiF4(g)；H。上述反应中，副产物矿渣可用来_。已知相同条件下：4Ca5(PO4)3F(s)3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)2CaSiO3(s)SiF4(g)；H1,2Ca3(PO4)2(s)10C(s)=P4(g)6CaO(s)10CO(g)；H2SiO2(s)CaO(s)=CaSiO3(s)；H3,用H1、H2 和H3 表示H，H_。,图 265,(2)三聚磷酸可视为三个磷酸分子(磷酸结构式见图 265)之间脱去两个水分子产物，其结构式为_。三聚磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂，其化学式为_。,利用中反应可在塑料镀件表面沉积镍磷合金，从而达到化学镀镍的目的，这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。,2H+,方法上的不同点：_；原理上的相同点：_；化学镀的优点：_。,答案：(1)水泥,H13H218H3,Na5P3O10,(3)1,1,1,H2O,1,1,化学镀无需通电，而电镀需要通电,都利用氧化还原反,应,化学镀对镀件的导电性无特殊要求,解析：(1)CaSiO3可以用来制水泥；把几个热化学方程式按一定的比叠加即得出所求热化学方程式。(2)一个磷酸中的羟基与另一个磷酸的 H 之间可以脱水。“五钠”即五个钠离子，以化合价代数和为零可求解。,1(2008 年全国卷)红磷 P(s)和 Cl2(g)发生反应生成 PCl3(g)和 PCl5(g)。反应过程和能量关系如图 266 所示(图中的H表示生成 1 mol 产物的数据)。,图 266,根据图 266 回答下列问题：,(1)P 和 Cl2 反应生成 PCl3 的热化学方程式：_。(2)PCl5 分解成 PCl3 和 Cl2 的热化学方程式：_。上述分解反应是一个可逆反应，温度 T1 时，在密闭容器中加入 0.80 mol PCl5，反 应 达 到 平 衡 时 PCl5 还 剩 0.60 mol，其 分 解 率 1 等 于_；若反应温度由 T1 升高到 T2，平衡时 PCl5 的分解率为2，2_1(填“大于”、“小于”或“等于”)。,(3)工业上制备 PCl5 通常分两步进行，先将 P 和 Cl2 反应生成中间产物 PCl3，然后降温，再和 Cl2 反应生成 PCl5。原因是_。,(4)P 和 Cl2 分两步反应生成 1 mol PCl5 的H3_，P 和 Cl2 一步反应生成 1 mol PCl5 的H4_H3(填“大于”、“小于”或“等于”)。,(5)PCl5 与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是_。,热点 2,能源问题,【典例2】(双选)下列有关能源和能量的说法正确的是,(,)A目前我国发电量中火力发电居于首位B蒸汽属于二次能源C凡经过加热而发生的化学反应都是吸热反应D酸碱中和反应属于吸热反应解析：略。答案：AB,2(双选)下列说法正确的是(,),A硫酸、纯碱、醋酸钠和生石灰分别属于酸、碱、盐和氧化物B蔗糖、硫酸钡和水分别属于非电解质、强电解质和弱电解质CMg、Al、Cu 可以分别用置换法、直接加热法和电解法冶炼得到D天然气、沼气和水煤气分别属于化石能源、可再生能源和二次能源解析：A 项纯碱不属于碱，C 项 Mg、Al 用电解法冶炼，Cu 用置换法等方法来冶炼。答案：BD,1(2011 年广东广州联考)化学与生活、社会密切相关。下,列说法不正确的是(,),A利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境B凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用C为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术D提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染答案：B,2(2011 年广东汕头质检)已知在 298 K 时下述反应的有关数据：,C(s)1/2O2(g)=CO(g)C(s)O2(g)=CO2(g),H1110.5 kJ/mol；H2393.5 kJ/mol；,),则 C(s)CO2(g)=2CO(g)的H 为(A283.5 kJ/molB172.5 kJ/molC172.5 kJ/molD504 kJ/mol答案：B,答案：D,4(2010 年广东汕头模拟)(1)请写出乙烷在高温、催化剂的作用下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳的化学方程式：_。(2)已知：C(s)、CO(g)和 H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为,试写出由 C 与水蒸气在高温条件下反应生成氢气和一氧化碳的热化学方程式：_。,1“低碳经济”是指通过技术创新、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源的消耗，减少温室气体的排放的一种经济发展形态、下列措施中，不符合“低碳经,济”的是(,),A开发太阳能、氢能等代替高碳能源B农作物收获后，就地焚烧秸秆，增加土壤中的钾肥C发展羰基合成等工艺技术，利用二氧化碳生产精细化工产品D以煤的气化为龙头，大力发展以一碳化学为基础的新一代煤化工技术答案：B,2C(石墨)在高温、高压及催化剂存在的条件下能转化为,C(金刚石)，该反应为吸热反应，由此可知(,),A石墨比金刚石稳定B石墨总能量比等质量的金刚石高C该变化属于物理变化D该反应的焓变H0，D 错。答案：A,3(双选)单斜硫和正交硫是硫元素形成的两种不同单质。已知：,S(单斜，s)O2(g)=SO2(g)S(正交，s)O2(g)=SO2(g),H1297.16 kJmolH2296.83 kJmol,11,S(单斜，s)=S(正交，s),H3,下列说法正确的是(,),AH1 mol S(单斜，s)和 1 mol O2(g)的总能量低于 1 molSO2(g)的能量解析：将写成逆反应，反应热取H2 的相反数，再和相加即可。答案：AB,4(2007 年广东)将 V1 mL 1.0 mol/L HCl 溶液和 V2 mL 未知浓度的 NaOH 溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图 2612 所示(实验中始终保持 V1V250 mL)。下列叙,述正确的是(,),图 2612,A做该实验时环境温度为 22,B该实验表明化学能可能转化为热能CNaOH 溶液的浓度约为 1.0 mol/L,D该实验表明有水生成的反应都是放热反应,6(2010 年天津理综改)二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题：(1)煤的气化的主要化学反应方程式为_。(2)煤的气化过程中产生的有害气体 H2S 用 Na2CO3 溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为_。(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：,