通用版2019版高考化学微一轮复习第20讲化学能与热能学案_1.pdf
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1、 通用版 2019 版高考化学微一轮复习第 20 讲化学能与热能学案20180509136 第 2 页 第 20 讲 化学能与热能 考纲要求 1.了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。2了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。4 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。考点一 焓变与反应热 1化学反应的实质与特征(1)实质:反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。(2)特征:既有物质变化,又伴有能量变化;能量转化主要表现为热量的变化。2焓变与反应热(1
2、)反应热:化学反应过程中放出或吸收的热量。第 3 页(2)焓变:生成物与反应物的内能差,HH(生成物)H(反应物),单位:kJ/mol(或kJmol 1)。(3)反应热与焓变的关系:恒压条件下的反应热等于焓变。3吸热反应与放热反应(1)从能量守恒的角度理解(2)从化学键变化角度理解 4中和反应的反应热(简称中和热)(1)含义:酸与碱发生中和反应生成 1_mol H2O(l)时所释放出的热量,其值为 kJmol1。(2)中和反应反应热的测定 装置(请在横线上填写仪器名称)计算公式 Ht2t1,0.025)kJ/mol。t1起始温度,t2终止温度。注意事项 a泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作
3、第 4 页 用是保温隔热,减少实验过程中的热量损失。b为保证酸完全中和,采取的措施是使碱稍过量。【感悟测评】1(2019张家界模拟)下列变化中,属于放热反应的是()AH2O(g)=H2O(l)H44 kJ/mol B2HI(g)=H2(g)I2(g)H14.9 kJ/mol C能量变化如图所示的化学反应 D形成化学键时放出能量的化学反应 答案:C 2判断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应。()(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化。()第 5 页(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化。()(4)同 温 同 压 下,反 应H2(g)Cl
4、2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的 H 不同。()(5)可逆反应的 H 表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关。()(6)测定中和热时可用稀硫酸和稀 Ba(OH)2溶液。()答 案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)1正确理解活化能与反应热的关系 催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。2反应热答题规范指导(1)用“焓变(H)”表示反应热时,H0表示吸热,H0 表示放热,因而,H 后所跟数值需要带“”、“”符号。第 6 页(2)描述反应热时,无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用 H 表示,其后所跟数值需要带“”、“”符号。3利用键能计算反应热,其关键是算清物质中化学
5、键的数目 在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体:1 mol 金刚石中含 2 mol CC 键,1 mol 硅中含 2 mol SiSi 键,1 mol SiO2晶体中含 4 mol SiO 键:分子晶体:1 mol P4中含有 6 mol PP 键,1 mol P4O10(即五氧化二磷)中,含有 12 mol PO 键、4 mol P=O 键,1 mol CH3CH3中含有 6 mol CH 键和1 mol CC 键。考向一 反应过程与能量变化图象分析 1(2019抚顺期末)已知某化学反应 A2(g)2B2(g)=2AB2(g)的能量变化如图所示,下列有关叙述中正确的是
6、()A该反应的进行一定需要加热 第 7 页 B该反应的 H(E1E2)kJ/mol C该反应中反应物的键能总和大于生成物的键能总和 D断裂 1 mol AA 和 2 mol BB 放出 E1 kJ能量 解析:吸热反应进行时不一定都要加热,例如氢氧化钡晶体和氯化铵在常温下就反应,故 A错误;该反应的焓变为 H(E1E2)kJ/mol,故 B 错误;断裂化学键吸收热量,所以断裂 1 mol AA 和 2 mol BB 吸收 E1 kJ 能量,故 D 错误。答案:C 2据报道,科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是()解析:水的分解为吸热反应,即产物能
7、量应高于反应物能量。另外,催化剂可降低反应所需的活化能。答案:B 第 8 页【题后悟道】活化能与焓变的关系图解(1)在无催化剂的情况下:E1为正反应的活化能;E2为逆反应的活化能;HE1E2为此反应的焓变。(2)催化剂的作用:降低 E1、E2,但不影响H,反应放热还是吸热取决于起点(反应物)和终点(生成物)能量的高低。考向二 吸热、放热反应(过程)的判断 3(2019南京校级模拟)下列变化中生成物的总能量大于反应物的总能量的是()AHClHCl BHHHH CZnH2SO4=ZnSO4H2 DHClNaOH=NaClH2O 解析:断键要吸热,故 A 正确;形成化学键要放热,故 B 错误;金属与
8、酸的反应是放热反应,故 C 错误;酸碱中和反应是放热反应,故 D 错误。第 9 页 答案:A 4(2019邢台校级月考)下列变化过程,属于放热反应的是()液态水变成水蒸气 酸碱中和反应 浓硫酸稀释 固体NaOH溶于水 H2在Cl2中燃烧 碳高温条件下还原 CO2 A B C D 解析:液态水变成水蒸气要吸收热量,是物理变化,故错误;浓硫酸稀释要放出热量,是物理变化,故错误;固体 NaOH 溶于水要放出热量,是物理变化,故错误;碳高温条件下还原 CO2,属于吸热反应,故错误。答案:C【题后悟道】(1)常见的放热反应(过程)活泼金属与水或酸的反应 第 10 页 酸碱中和反应 燃烧反应 多数化合反应
9、 铝热反应 化学键的形成过程(2)常见的吸热反应(过程)多数分解反应 盐的水解 碳和水蒸气、C 和 CO2的反应 Ba(OH)28H2O 与 NH4Cl 的反应 弱电解质的电离过程 化学键的断裂过程 考向三 利用键能计算反应热 5以下是部分共价键键能数据:HS 364 kJmol1,SS 266 kJmol1,S=O 522 kJmol1,HO 464 kJmol1。试根据这些数据计算下面这个反应的 H。2H2S(g)SO2(g)=3S(g)2H2O(g)H 第 11 页 _。解析:根据题图 8 个 S 原子有 8 个共价键,则一个 S 原子平均有一个共价键。HE(反应 物 键 能)E(生 成
10、 物 键 能)4364 kJmol12522 kJmol13266 kJmol14464 kJmol1154 kJmol1。答案:154 kJmol1 6 已知 1 g H2完全燃烧生成水蒸气放出 121 kJ 的热量。有关数据如下:O=O(键能为 496 kJmol1)、HH(键能为 436 kJmol1)试求 H2O(g)中 HO 键的键能为()A463 kJmol1 B926 kJmol1 C1 852 kJmol1 D920 kJmol1 解 析:由 题 意 可 得:2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJmol1 又由:H2E(HH)E(O=O)4E(OH)484 kJm
11、ol12436 kJmol1496 第 12 页 kJmol14E(OH)解得 E(OH)463 kJmol1 答案:A【题后悟道】(1)熟记反应热 H 的计算公式 HE(反应物的总键能之和)E(生成物的总键能之和)(2)注意特殊物质中键数的判断 物质(1 mol)P4 C(金刚石)Si SiO2 键数(mol)6 2 2 4 考点二 热化学方程式 1热化学方程式(1)定义: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:不仅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。如 H2(g)第 13 页 12O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1表示:在 25、1
12、01 kPa 条件下,1 mol H2(g)和12 mol O2(g)生成 1 mol H2O(g)时释放 241.8 kJ 的热量。2热化学方程式的书写(1)书写步骤(2)注意事项【多维思考】1H 的单位:“kJ/mol”中每摩尔的含义是什么?提示:H 单位 kJ/mol 中“每摩尔”指的不是每摩尔某物质,而是指每摩尔反应。2已知:N2(g)3H2(g)2NH3(g)Ha kJ/mol,现向一密闭容器中加入1 mol N2和 3 mol H2,反应完全后放热 a kJ,对吗?第 14 页 提示:热化学方程式中 H 的数值代表反应进行到底的热效应,在密闭容器中反应时考虑该反应是可逆反应,放出热
13、量小于 a kJ。3实验室用 4 mol SO2与 2 mol O2在一定条 件 下 进 行 下 列 反 应:2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64 kJ/mol,当放出 314.624 kJ热量时,SO2的转化率为多少?提示:当放出热量为 314.624 kJ 时,参加反应的 SO2的物质的量为314.624 kJ196.64 kJ2 mol3.2 mol,故 SO2的转化率为3.2 mol4 mol100%80%。热化学方程式的书写方法 考向一 热化学方程式的正误判断 1下列有关热化学方程式的书写及对应的表述均正确的是()第 15 页 A密闭容器中,9.6 g 硫粉与 11.
14、2 g 铁粉混合加热生成 17.6 g 硫化亚铁时,放出 19.12 kJ 热量,则 Fe(s)S(s)=FeS(s)H95.6 kJmol1 B稀醋酸与 0.1 molL1 NaOH 溶液反应:H(aq)OH(aq)=H2O(l)H 57.3 kJmol1 C已知 1 mol 氢气完全燃烧生成液态水所放出的热量为 285.5 kJ,则水分解的热化学方程 式 为 2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H 285.5 kJmol1 D已知 2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1,则可知 C 的燃烧热H110.5 kJmol1 解析:稀醋酸是弱酸,电离过程是吸热过程,与 0.1
15、molL1 NaOH 溶液反应放出的热量小于中和热,结合焓变是负值,则 H57.3 kJmol1,故 B 错误;已知 1 mol 氢气完全燃 第 16 页 烧生成液态水所放出的热量为 285.5 kJ,则水分解的热化学方程式:2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H571 kJmol1,故C错误;燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,碳燃烧生成的一氧化碳不是稳定氧化物,故 D 错误。答案:A 2(2019贵州模拟)根据如图所给信息,得出的结论正确的是()A 48 g 碳完全燃烧放出热量为 1 574 kJ/mol B2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJ/mo
16、l C2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H283.0 kJ/mol DC(s)O2(g)=CO2(s)H393.5 kJ/mol 解析:48 g C 完全燃烧放热为 393.5 kJ/mol4 mol1 574 kJ,不是 1 574 kJ/mol,第 17 页 故 A 错误;据图示可知,1 mol C 燃烧生成 CO放热 393.5 kJ283.0 kJ110.5 kJ,所以 2 mol C 燃烧生成 CO 放热 221.0 kJ,故 B 正确;1 mol CO 燃烧生成 1 mol 二氧化碳放热 283.0 kJ,所以 2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H566.0 kJ/mol,
17、故 C 错误;应该生成二氧化碳气体,不是固态,故 D 错误。答案:B【技法归纳】判断热化学方程式正误的方法 考向二 热化学方程式的书写 3(1)由 C、S 形成的液态化合物 CS2 0.2 mol 在 O2中完全燃烧,生成两种气态氧化物,298 K时放出热量 215 kJ。该反应的热化学方程式为_。(2)我国两次成功发射“神舟”载人飞船,火箭用的燃料是液态的偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮,若 0.1 mol 液态偏二甲肼与液态 N2O4 第 18 页 完全反应,生成气态 N2、H2O 和 CO2,同时放出 a kJ 热量,该反应的氧化剂是_(填化学式);试 写 出 该 反 应 的 热 化
18、 学 方 程 式:_。解析:1 mol CS2(l)完全燃烧放出的热量为1 075 kJ;1 mol C2H8N2(l)与 N2O4(l)完全反应生成气态 N2、H2O、CO2放出的热量为 10a kJ,由此可写出反应的热化学方程式,书写时注意物质的状态。答 案:(1)CS2(l)3O2(g)=CO2(g)2SO2(g)H1 075 kJmol1(2)N2O4 C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H10a kJmol1 4 化学反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是_。第 19 页 解析:通过图分析起点12
19、mol N2(g)32 mol H2(g),变化三阶段为吸收能量 a kJ;放出能量 b kJ;放出能量 c kJ 到 1 mol NH3(l)。故 可 得 热 化 学 方 程 式:12 N2(g)32 H2(g)NH3(l)H(abc)kJmol1,扩大化学计量数后得到答案。答案:N2(g)3H2(g)2NH3(l)H2(abc)kJmol1【题后悟道】热化学方程式与化学(离子)方程式的 3 个不同点(1)热化学方程式不注明反应条件;(2)热化学方程式不标“”“”,但必须用 s、l、g、aq 等标出物质的聚集状态。(3)热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,其 H 必须与化学方程式及物质的
20、聚集状态相对应。第 20 页 考点三 盖斯定律 燃烧热和能源 1盖斯定律(1)含义 不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的,它只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关。(2)应用 间接计算某些反应(反应热无法直接测得)的反应热。如,则有 HH1H2。2燃烧热 1 mol 稳定的氧化物 kJ/mol 1 molC CO2(g)3能源【感悟测评】1试比较下列三组 H 的大小 第 21 页(1)A(g)B(g)=C(g)H10 A(g)B(g)=C(l)H2”“”或“”,下同)。(2)P4(g)5O2(g)=P4O10(s)H10 P4(s)5O2(g)=P4O10(s)H20
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