2020版化学鲁科版选修4学案:第1章 微型专题重点突破(一) .docx
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1、微型专题重点突破(一)核心素养发展目标1.变化观念与平衡思想:能从能量变化和能量守恒的角度认识热化学反应的相关概念和定律,理解热化学方程式的含义,能根据不同的信息条件书写热化学方程式。2.证据推理与模型认知:构建运用盖斯定律解决具体问题的思维方法模型,如书写相关反应的热化学方程式、计算反应热或比较反应热的大小等。一、图像在化学反应能量变化中的应用例1(2018长沙期末)根据如图所示示意图,下列说法不正确的是()A反应的热化学方程式可表示为C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H(ba) kJmol1B该反应过程反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量Ca mol C和a mol H2O
2、反应生成a mol CO和a mol H2吸收的热量一定为131.3a kJD1 mol C(g)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ答案C解析由图可知,该反应为吸热反应,反应的热化学方程式可表示为C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H(ba) kJmol1,A正确;该反应过程中反应物断键吸收的能量大于生成物成键放出的能量,B正确;没有指明水的状态,C不正确;由图可知,1 mol C(g)、2 mol H、1 mol O转变成1 mol CO(g)和1 mol H2(g)放出的热量为a kJ,D正确。将化学反应中的能量变
3、化过程通过图像的方式呈现出来,是这类题目的最大特点。解答这类题目的关键:(1)读懂图像,明确图像所提供的信息;(2)根据图像提供的信息综合运用相关知识,分析、判断、计算。变式1下图表示乙烷、二甲醚燃烧过程中的能量变化。请回答下列问题:(1)a_。(2)乙烷的燃烧热为_kJmol1。(3)等物质的量的液态乙烷比气态乙烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量_(填“多”或“少”)。(4)根据题图写出二甲醚完全燃烧时的热化学方程式:_。(5)从环保角度分析,放出相同的热量时选择_(填“乙烷”或“二甲醚”)作为燃料产生的二氧化碳较少。答案(1)(2)1 560(3)少(4)CH3OCH3(g)3O2(g
4、)=2CO2(g)3H2O(l)H1 455 kJmol1或CH3OCH3(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l)H485 kJmol1(5)乙烷解析先根据原子守恒确定a、b、c、d的值,然后依据燃烧热的概念等分析解答。(1)反应生成1 mol H2O(l),根据原子守恒可确定a,b,c1,d。(2)由图可得C2H6(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l)H520 kJmol1,所以乙烷的燃烧热为520 kJmol131 560 kJmol1。(3)由于液态乙烷具有的能量小于气态乙烷具有的能量,故等物质的量时,液态乙烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量较少。(5)由热化学方程式可知放出相
5、同热量时,乙烷产生的二氧化碳较少。相关链接能量变化图像题的解题策略(1)根据下图(能量变化关系图)判断吸、放热反应:AB:H0;属于吸热反应。BC:H0;属于放热反应。(2)注意活化能在图示中的意义。从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能;从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能;催化剂只影响正、逆反应的活化能,而不影响反应的H。(3)进行反应热的有关计算时,要注意图示中反应物和生成物的物质的量。二、根据已知信息书写热化学方程式例2燃烧a g液态乙醇生成二氧化碳气体和液态水,放出Q kJ热量,经测定a g液态乙醇与足量钠反应生成标准状况下5.6 L氢气。则液态乙醇燃烧的热化学方程式表
6、示正确的是()AC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) HQ kJmol1BC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g) H2Q kJmol1CC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H2Q kJmol1DC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) HQ kJmol1答案C解析根据2C2H5OH2Na2C2H5ONaH2及生成标准状况下5.6 L H2可求出a g液态乙醇的物质的量为0.5 mol,根据0.5 mol液态乙醇燃烧放出Q kJ热量,可知1 mol液态乙醇燃烧放出2Q kJ热量,故可写出热化学方程式:C2
7、H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1。根据已知信息书写热化学方程式的方法思路(1)根据题目给出的信息,确定反应物和生成物,写出化学方程式,并标明各物质的状态。(2)根据题中一定量反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化,求出1 mol反应物(或生成物)反应(或生成)时对应的热量变化,标明该反应的H。(3)注意特殊要求。如表示中和热的热化学方程式中生成物H2O(l)的化学计量数必须是1。变式2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2 g SiH4自燃放出热量89.2
8、kJ。SiH4自燃的热化学方程式为:_。(2)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 、101 kPa下,已知该反应每消耗1 mol CuCl(s),放热44.4 kJ,该反应的热化学方程式为:_。(3)已知断开1 mol HH键、1 mol NH键、1 mol NN键需要的能量分别是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为:_。(4)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:_。(5)FeS2焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25 、101 kPa时:2SO2(g)O2
9、(g)2SO3(g) H1197 kJmol1;H2O(g)=H2O(l)H244 kJmol1;2SO2(g)O2(g)2H2O(g)2H2SO4(l) H3545 kJmol1。则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式为:_。答案(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1(2)4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s) H177.6 kJmol1(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92 kJmol1(4)A2(g)B2(g)=2AB(g) H(ab) kJmol1(5)SO3(g)H2O(l)=H2SO4(
10、l) H130 kJmol1解析(1)2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ,1 mol SiH4自燃放出热量1 427.2 kJ,故热化学方程式为SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1。(2)由题意知,生成的黑色固体是氧化铜,根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式。再根据反应每消耗1 mol CuCl(s)放热44.4 kJ可写出该反应的热化学方程式:4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s)H177.6 kJmol1。(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H(94643633916) kJmol192 kJmol1
11、。(4)由图可知,生成物总能量高于反应物总能量,故该反应为吸热反应,热化学方程式为A2(g)B2(g)=2AB(g)H(ab) kJmol1。(5)2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H1197 kJmol1;H2O(g)=H2O(l)H244 kJmol1;2SO2(g)O2(g)2H2O(g)2H2SO4(l) H3545 kJmol1。根据盖斯定律,由(2)得SO3(g)H2O(l)=H2SO4(l)H130 kJmol1。相关链接(1)“五步法”书写热化学方程式一写方程式写出配平的化学方程式。二标状态用s、l、g、aq标明物质的聚集状态。三标条件标明反应的温度和压强(101 kPa
12、、25 时可不标注)。四标H在方程式后写出H,并根据信息注明H的“”或“”。五标数值根据化学计量数计算并写出H的值。(2)“五审法”判断热化学方程式的正误一审“”“”放热反应H一定为“”,吸热反应H一定为“”。二审单位单位一定为“kJmol1”,易错写成“kJ”或漏写。三审状态物质的状态必须正确,特别是溶液中的反应易写错。四审数值反应热的数值必须与方程式中的化学计量数相对应,即H与化学计量数成正比。当反应逆向进行时,其反应热与正反应的反应热值相等,符号相反。五审是否符合概念如燃烧热(燃料的化学计量数为1,生成稳定的氧化物)、中和热(H2O的化学计量数为1)的热化学方程式。(3)热化学方程式的书
13、写和判断不准确的常见原因:忽略了同素异形体的名称的标注。没有判断物质的聚集状态的标注是否正确。忽略了可逆反应不能完全转化的判断。H的正、负及单位书写错误,放热反应的H为“”,吸热反应的H为“”。H与热化学方程式中化学计量数不对应,相同的反应,化学计量数不同时,H不同。三、应用盖斯定律计算反应热(H)例3黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)Hx kJmol1已知:碳的燃烧热H1a kJmol1S(s)2K(s)=K2S(s)H2b kJmol12K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s)H3c kJ
14、mol1则x为()A3abc Bc3abCabc Dcab答案A解析本题已知的三个热化学方程式为:C(s)O2(g)=CO2(g)H1a kJmol1S(s)2K(s)=K2S(s)H2b kJmol12K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s)H3c kJmol1由盖斯定律可推出,3可得热化学方程式S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)Hx kJmol1(3abc) kJmol1。思维模型应用盖斯定律计算H的一般步骤解题步骤解题思路第一步:观察对比已知的反应与需要求H的反应,找出需要消去的物质第二步:思考怎样消去这些物质,是相加还是相减或需要乘以某一个
15、数后再相加减,此过程中要特别注意“剔除无关反应”第三步:运算将热化学方程式按第二步的思路进行运算,得出新的热化学方程式第四步:计算列出算式,代入数据计算变式3由盖斯定律结合下述反应方程式,回答问题:(1)已知:C(s)O2(g)=CO2(g)H1;2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H2;TiO2(g)2Cl2(g)=TiCl4(s)O2(g)H3。则TiO2(g)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g)的H_(列出关于H1、H2、H3的表达式)。(2)已知:温度过高时,WO2(s)转变为WO2(g)。WO2(s)2H2(g)W(s)2H2O(g) H166.0 kJmol1W
16、O2(g)2H2(g)W(s)2H2O(g) H2137.9 kJmol1则WO2(s)WO2(g)的H_。答案(1)2H1H2H3(2)203.9 kJmol1解析(1)将热化学方程式2即得目标方程式,故H2H1H2H3。(2)由可得WO2(s)WO2(g)HH1H266.0 kJmol1(137.9 kJmol1)203.9 kJmol1。相关链接运用盖斯定律计算反应热计算反应热最基本的方法是应用盖斯定律。其题目往往给出几个已知的热化学方程式,然后要求计算与之有关的目标热化学方程式的反应热,此时可应用盖斯定律进行计算。应用盖斯定律计算反应热的关键在于设计反应过程。计算时应注意以下几点:(1
17、)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23个),进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒或乘、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H与原热化学方程式H之间的换算关系。(2)当热化学方程式乘、除以某一个数时,H也应相应地乘、除以某一个数;热化学方程式进行加、减运算时,H也同样要进行加、减运算,且要带“”“”符号,即把H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,H的符号也随之改变,但绝对值不变。(4)在设计反应过程时,会遇到同一物质三种状态(固、液、气)的相互转化,当物质的状态由固液气变化时,会吸热,反之会放热。其
18、思维导图如下:四、反应热(H)的大小比较方法例4(2018福州期中)下列各组热化学方程式的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(aq)H8A BC D答案C解析中第一个热化学方程式减去第二个热化学方程式可得CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2,该反应为放热反应,即H1H20,所以H1H2;固态硫变
19、为气态硫时需要吸收热量,故固态硫和气态硫与O2反应产生同样多的SO2(g)时,气态硫放出的热量多,即H3H4;同一燃烧反应,其他条件相同时,参与反应的反应物的物质的量越大,放出的热量越多,故H5H6;碳酸钙分解吸收热量,H70,CaO(s)与H2O(l)反应放出热量,H80,显然H7H8。(1)产物相同时,气态物质燃烧放出的热量比等量的同种固态物质燃烧放出的热量多;反应物相同时,生成液态物质放出的热量比生成等量的同种气态物质放出的热量多。(2)生成等量的水时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱(或弱碱和强酸,或弱酸和弱碱)的稀溶液反应放出的热量多。(3)对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反
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