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.doc
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1、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)反应热:化学反应过程中放出或吸收的热量。(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/m
2、ol(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57.3 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H 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(2018张家界模拟)下列变化中,属于放热反应的是()A
3、H2O(g)=H2O(l)H44 kJ/molB2HI(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:C2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。()(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)Cl2(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)(
4、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。(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
5、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(2018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()A该反应的进行一定需要加热B该反应的H(E1E2)kJ/molC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
6、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:C2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【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
7、反应(过程)的判断3(2018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()AHClHClBHHHHCZnH2SO4=ZnSO4H2DHClNaOH=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。答案:A4(2018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CO2ABC 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
8、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酸碱中和反应燃烧反应多数化合反应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:HS364 kJmol1,SS266 kJmol1,S=O522 kJmol1,HO464 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_
9、。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(生成物键能)4364 kJmol12522 kJmol13266 kJmol14464 kJmol1154 kJmol1。答案:154 kJmol16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 kJmol1B926 kJmol1C1 852 kJmol1 D920 kJmol1解析:由题意可得:2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJmol1又由:
10、H2E(HH)E(O=O)4E(OH)484 kJmol12436 kJmol1496 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)P4C(金刚石)SiSiO2键数(mol)6224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)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1表示:在25 、101 kPa
11、条件下,1 mol H2(g)和 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?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,放出热量小于a kJ。3实验室用4 mol SO2与2
12、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2 mol3.2 mol,故SO2的转化率为100%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()A密闭容器中,9.6 g硫粉与11.2 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 kJmol1B稀醋酸与0.1 molL1 Na
13、OH溶液反应:H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1C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)H285.5 kJmol1D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 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)
14、=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:A2(2018贵州模拟)根据如图所给信息,得出的结论正确的是()A48 g碳完全燃烧放出热量为1 574 kJ/mol B2C(s)O2(g)=2CO(g)H221.0 kJ/molC2CO2(g)=2CO(g)O2(g)H283.0 kJ/molDC(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,故A错误;
15、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,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
16、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)N2O4C2H8N2(l)2N2O4(l)=
17、2CO2(g)4H2O(g)3N2(g)H10a kJmol14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_。解析:通过图分析起点 mol N2(g) 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: N2(g) 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“”
18、“”,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聚集状态相对应。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/mol1 molC CO2(g)3能源【感悟测评】1试比较下列三组H的大小(1)A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H2”“”或“”,下同)。(2)P4(g)5O2(
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- 通用版 2019 高考 化学 一轮 复习 20 化学能 热能 20180509136
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