2019高中化学 化学反应与能量全章复习与巩固（提高）知识讲解学案 新人教版选修4.doc

1化学反应与能量化学反应与能量全章复习与巩固全章复习与巩固【学习目标学习目标】 1、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式； 2、掌握热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式； 3、了解中和热、燃烧热的概念，并能进行简单的计算； 4、知道盖斯定律，能用盖斯定律进行反应热的简单计算；了解反应热计算的过程和方法。 【知识网络知识网络】 1、知识结构2、知识联系【要点梳理要点梳理】 要点一、反应热及燃烧热、中和热等概念要点一、反应热及燃烧热、中和热等概念 1、反应热：化学上规定，当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量为该反应在此温度下的热效2应。2、燃烧热(1)概念：在 101kPa 时，1mol 物质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 表示。(2)表示的意义：例如 C 的燃烧热为 393.5kJ/mol，表示在 101kPa 时，1molC 完全燃烧放出 393.5kJ 的 热量。要点诠释：要点诠释： 规定是在 101 kPa 压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在 101kPa 下测定出来的。 因为压强不同，反应热有所不同。 规定可燃物的物质的量为 1mol(这样才有可比性)。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中， 可燃物的化学计量数为 1，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18的燃烧热为 5518kJ/mol，用热化 学方程式表示则为C8H18(l)+O2(g)= 8CO2(g)+9H2O(l) H=5518kJ/mol 规定生成物为稳定的氧化物例如 C CO2、H H2O(l)、S SO2等。C(s)+O2(g)=CO(g) H=110.5kJ/molC(s)+O2(g)=CO2(g) H=393.5kJ/molC 的燃烧热为 393.5kJ/mol 而不是 110.5kJ/mol。 叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用H 表示时取负值。例如，CH4的燃烧热为 890.3kJ/mol，而H890.3kJ/mol。必须以 1mol 可燃物燃烧为标准。3、中和热(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1mol H2O，这时的反应热叫中和热。(2)中和热的表示：H(aq)+OH(aq)=H2O(l) H=57.3kJ/mol。要点诠释：要点诠释： 这里的稀溶液一般要求酸溶液中的 c(H)1mol/L，碱溶液中的 c(OH)1mol/L。这是 因浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。强酸与强碱的中和反应其实质是 H和 OH反应(即与酸、碱的种类无关)，通过许多次实验测定， 1molH和 1molOH反应生成 1molH2O 时，放出热量 57.3kJ。其热化学方程式为H(aq)+OH(aq)=H2O(l) H=57.3kJ/mol因此，所有中和反应的H 都相同，都为57.3kJ/mol。 中和热是以生成 1molH2O 为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为 1，其酸、 碱或盐的化学计量数可以为分数；中和反应对象为稀溶液；强酸与强碱中和时生成 1mol H2O 均放热 57.3kJ，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于 57.3kJ/mol。4、中和热的测定(1)主要仪器：大烧杯(500mL)、温度计、量筒(50mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中 心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。(2)实验步骤：组装仪器如图 6-1 所示。分别量取 50mL 0.50 mol/L 的盐酸和 50mL 0.55mol/L NaOH 溶液，记录起始温度 t1。混合反应并准确量取混合液最高温度，记录终止温度 t2。重复实验二次，取平均值。计算H=(3)可能的误差未及时测出最高温度其值偏小使用一个量筒且未洗干净其值偏小烧杯过大其值偏小要点二、化学反应的焓变要点二、化学反应的焓变31、焓的定义物质所具有的能量是性质，符号为 H。用焓变(H)来描述与反应热有关的能量变化。HH(生成物)H(反应物)H 为生成物的总焓与反应物的总焓之差，称为化学反应的焓变。注意：H >0，表示吸热；H <0，表示放热；单位：J/mol 或 kJ/mol2、反应热与焓变的关系热化学研究表明，对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化只转化成热能，而没有 转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的改变。数学表达式： QP=H，其中：QP表示在压强不变的条件下化学反应的反应热。要点三、热化学方程式及其书写要点三、热化学方程式及其书写 1、概念：能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。2、意义：既表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。要点诠释：要点诠释：(1).热化学方程式必须标出能量变化。(2).热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应 物和生成物的聚集状态有关。(3).热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，因此可以用分数，但要注意反应热也发生相 应变化。3、书写注意事项：(1)要注明反应物和生成物的聚集状态(若为同素异形体，要注明名称)，因为物质呈现哪一种聚集状态， 与它们所具有的能量有关，即反应物的物质相同，状态不同，H 也不同。(2)要注明反应温度和压强。因为H 的大小和反应的温度、压强有关，如不注明，即表示在 101kPa 和 25°C。(3)热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也 可以是分数。相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其H 也同等倍数的改变。(4)H 的表示：在热化学方程式中H 的“”“”一定要注明，“”代表吸热，“”代表放热。 H 的单位是：kJ/mol 或 J/mol。要点四、焓变的计算要点四、焓变的计算盖斯定律及其应用盖斯定律及其应用 1、盖斯定律的涵义：化学反应不管是一步完成还是几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的 反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体的反应进行的途径无关。如果一个反应 可以分几步进行，则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同，这就是盖斯定律。2、盖斯定律的应用：盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行的很慢，有些反应不容易直 接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可 以间接的把它们的反应热计算出来。3、反应热计算根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据，可以计算一些反应的反应热。反应热、燃烧热的简单计 算都是以它们的定义为基础的，只要掌握了它们的定义的内涵，注意单位的转化即可。热化学方程式的简单计算的依据：(1)热化学方程式中化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，还等于反应热之比。(2)热化学方程式之间可以进行加减运算。当两个热化学方程式相加(减)时，反应热同时相加(减)，得 到一个新的热化学方程式。【典型例题典型例题】 类型一、类型一、热化学基本概念热化学基本概念 例 1 下列说法正确的是A. 在 101kPa 时，1mol 物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热；4B. 酸和碱发生中和反应生成 1mol 水，这时的反应热叫中和热；C. 燃烧热或中和热是反应热的种类之一；D. 在稀溶液中，1mol CH3COOH 和 1mol NaOH 完全中和时放出的热量为 57.3kJ。 【思路点拨】明确燃烧热、中和热的概念，熟练掌握热化学基本概念的要点。分析问题从基本概念入手。【答案】C 【解析】本题旨在考查对燃烧热、中和热的定义的理解，特别是两概念中应注意的问题。 【总结升华】热化学的基本概念是理解热化学相关问题的关键，只有熟练掌握这些基本概念才能使本部 分内容体系化。而准确掌握这些基本概念的要点才能对一些命题进行正确判断。举一反三：举一反三：【变式 1】 “碘受热升华，破坏的是分子间作用力，未破坏 I-I 共价键，因此未发生吸热反应”的说法 是否正确？【答案】化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应，把吸收热量的化学反应叫做吸热反应。而碘升 华属物理变化未发生化学反应，因此上述说法正确。【变式 2】中和热的测定实验中将 50mL 0.5mol/L 的盐酸改为 60mL 0.5mol/L 盐酸所放出的热量与所求 中和热与未改前是否相等？怎样判断？ 【答案】两者相等；中和热是指酸与碱发生中和反应生成 1mol 水所放出的热量，与酸碱的用量无关。 【解析】计算放出的热量：Q=mt·C=(m2-m1)(t2-t1)·C，由于原反应中碱稍过量，现增大盐酸的量， 生成的水增多，放出的热量增多，因此放热不等，又由于H=Q/n(H2O)，Q 增大，n(H2O)增多，而比值不变， 因此中和热值不变。中和热相等也可从概念判断得出。类型二、类型二、热化学方程式热化学方程式例 2 在一定的条件下，当 64g SO2气体被氧化成 SO3气体时，共放出热量 98.3kJ。据此，下列热化学方 程式正确的是A. B. C. D. 【思路点拨】本题考查热化学方程式的书写，注意题目中给出的量出放出热量的对应关系。 【答案】C【解析】此题旨在考查H 与物质的量的关系，及书写热化学反应方程式的注意事项。1mol SO2完全氧 化为 SO3气体时放出热量为 98.3kJ/mol，即H 为负值。【总结升华】热化学方程式的正确书写是学好热化学版块的基本功。书写时注意物质的状态、化学计量 数、反应热数值的关系，并且要求准确理解热化学方程式的含义。举一反三：举一反三：【变式 1】往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚 乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型 Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。已知热化学方程式：Mg(OH)2(s)=MgO(s)+H2O(g) H1=+81.5kJ·mol-1Al(OH)3(s)=Al2O3(s)+H2O(g) H2=+87.7kJ·mol-1Mg(OH)2和 Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是_等质量 Mg(OH)2和 Al(OH)3相比，阻燃效果较好的是_，原因是_。常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四溴乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类，主要是 Mg(OH)2 和 Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是_(填代号)，理由是_。【解析】Mg(OH)2和 Al(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定5性好的 MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。Mg(OH)2 Mg(OH)2的吸热效率为：81. .5kJ·mol-1/58g·mol-1=1. .41 kJ·g-1；Al(OH)3的吸热效率为： 87. .7kJ·mol-1/78g·mol-1=1. .12 kJ·g-1 等质量的 Mg(OH)2比 Al(OH)3吸热多。C 四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。 无机类阻燃剂 Mg(OH)2和 Al(OH)3无烟、无毒、腐蚀性小。【总结升华】热化学方程式的书写常见错误 未标明物质的聚集状态 没有配平反应热计算错误反应热的值与方程式中的化学计量数不匹配反应热没有单位反应热没有带上“+”号或“”号。类型三、类型三、反应热的有关计算反应热的有关计算例 3 0.3mol 的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出 649.5kJ 热量，写出其热化学方程式_。【思路点拨】本题考查化学反应热的计算以及热化学方程式的书写。解题过程中注意可燃物的物质的量 以及放出热量的对应关系。书写热化学方程式时要特别注意标明物质状态。【答案】 【解析】根据书写热化学方程式的要求，写出热化学方程式并配平：可列出等式：解得 【总结升华】常见的吸热反应：(1)电离过程；(2)水解反应；(3)大多数的分解反应；(4)特例：二氧化 碳与碳生成一氧化碳；氢气与碘蒸气生成碘化氢；氮气与氧气生成一氧化氮；碳与水蒸气生成一氧化碳和氢 气。举一反三：举一反三：【变式 1】含 11.2g KOH 的稀溶液与 1L 0.1mol/L H2SO4溶液反应放出 11.46kJ 的热量，该反应中和热 的热化学方程式正确的是( )。【答案】D【解析】根据中和热的定义：在稀溶液中，酸和碱反应生成“1mol 水”时的反应热。n(KOH)=0.2mol，则 1mol KOH 发生中和反应生成 1mol 水时放热【变式 2】已知：，且 H1H2，若 A 和 D 的 混合气体 1mol 完全与 B 反应，反应热为 H3，则 A 和 D 的物质的量之比为( )。A. B. C. D. 【答案】B6【解析】由题意可知 1molA 与 B 完全反应的反应热为 H1，1molD 与 B 完全反应的反应热为 H2，而 1molA 和 D 的混合气体完全与 B 反应，反应热为 H3，运用十字交叉法：热量的差值之比，即为 A 和 D 的物质的量之比。【变式 3】根据热化学方程式(在 101kPa 时)：，分析 下列说法中不正确的是( )。A. S 的燃烧热为 297.23kJ/molB. 放出热量大于 297.23kJC. 放出热量小于 297.23kJD. 形成 1mol SO2的化学键所释放的总能量大于断裂 1mol S(s)和 1mol O2(g)的化学键所吸收的总能量【答案】C【解析】根据题给燃烧热的热化学方程式可知 A、D 正确。若想确定 B 与 C，需将题设热化学方程式拆 分为：，即放出热量的数值小于 297.23kJ。