2014年高考化学专题复习——化学反应与能量变化

2014高考必备专题化学反应与能量变化【考纲解读】1、了解化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因. 能举例说明化学能与热能的相互转化,说出常见的能量转化形式；2、了解反应热和焓变的涵义，了解焓变的符号(H )、单位（kJ/mol），会书写热化学方程式及理解其表示意义。3、了解盖斯定律涵义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。围绕考纲我们应掌握如下要点：化学反应中的能量变化，吸热反应，放热反应 反应热的概念，化学反应过程中能量变化与放热、吸热的关系。热化学方程式的概念，正确书写热化学方程式。燃烧热、中和热的概念及简单计算化石燃料、新能源的开发，燃料的充分燃烧。本专题高考所占分数大约为6-10分。【高考预测】纵观近几年高考试题，化学反应与能量的内容是历年高考的重要知识点之一，备受命题者的青睐和关注。考试大纲要求注重理论联系实际，主要突出在能源、环保、化学工业等问题。理解反应热、燃烧热和中和热等概念；能正确书写热化学方程式。高考中有关试题以判断热化学方程式的书写是否正确、比较反应热的大小等为主，有关化学反应中的能量变化题型，在高考中以选择题为主。一、热化学方程式的书写书写热化学方程式除了要遵循书写化学方程式的要求外，还应注意以下几方面： 必须注明各反应物、生成物的状态（s、l、g、aq），另外不标“”和“”符号。 反应热H与测定条件温度、压强有关，若不说明则指常温（25）、常压（101KPa）。热化学方程式中常用摩尔焓变H表示，H只能写在标有反应物或生成物状态的化学方程式的右边，并用“；”隔开。若为吸热反应，H为“+”；若为放热反应，H为“-”。H的单位为KJmol-1，其中的“mol”是指该化学反应整个体系（即指每摩尔化学反应），而不是指该反应中的某种物质。如2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；H571.6KJmol-1指“每摩尔2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)反应放出571.6KJ的能量”，而不是指反应中H2(g)、O2(g)、H2O(l)的物质的量。 热化学方程式中的化学计量数仅表示该物质的物质的量，不表示物质的分子或原子数，可以是整数或分数。对相同化学反应，化学计量数不同，H也不同。 H与热化学方程式中化学式前面的化学计量数成正比。当反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 书写燃烧热的热化学方程式，应以燃烧1mol物质为标准来配平其他物质化学式前面的化学计量数。 二、燃烧热、中和热的简单计算 在101KPa时，1mo1物质完全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.在稀溶液中酸跟碱发生中和反应而生成1mo1H20，这时的反应热叫中和热.计算时注意:(1)各物质化学式前面的化学计量数与H(H取正值)成正比.(2)可燃物前的化学计量数为1;中和所得H2O前的化学计量数为1. (3)当用文字说明物质燃烧放出多少热量时，不标“一”符号(“一”仅表示放热). 一、燃烧热 1.燃烧热 (1)定义:在101 kPa时，1 mol物质完全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. (2)注意事项 燃烧热是以lmol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的化学方程式时，一般以燃烧物前系数为1的标准来配平其余物质的化学计量数. 燃烧产物必须是稳定的氧化物，例如CCO2, HH2O(1)等. (3)燃料的充分燃烧 化石燃料主要包括:煤、石油、天然气以及它们的产品等. 可燃物的燃烧条件是:温度达到着火点、与氧气充分接触. 充分燃烧的必要条件是:氧气要充足、可燃物与氧气接触面要大.实施方案:固体燃料粉碎，或液化、汽化. 不充分燃烧的危害是产热少、浪费资源、污染环境. (4)化石燃料提供能量的弊端以及预防措施: 弊端:化石燃料为不可再生能源、燃烧产物中含有SO2造成环境污染、CO2引起温室效应. 预防措施:开发新能源、对燃料进行脱硫或固硫处理.二、中和热 1.中和热 (1)定义:在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成lmol H2O，这时的反应热叫做中和热. (2)注意事项 中和反应的实质是H+和OH-反应生成H2O。若反应过程中有其他物质生成(生成沉淀或弱电解质)，则其反应热不等于中和热。 (3)对于强酸强碱的稀溶液反应.其中和热基本上是相等的。都约为57.3 kJ/mol (4)对于强酸与弱碱或弱酸与强碱的反应，中和热一般低于57.3 kJ/mol。因为弱电解质的电离属于吸热反应. 2。中和热的测定 (1)实验步骤: 保温装置的准备:大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)使放入的小烧杯口与大烧杯口相平。在大小烧杯之间同时填满碎泡沫塑料或纸条，大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。 用量筒量取50m1， 0.50moL/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量其温度。(3HCl) 另取一量筒量取50m1，0.55mo1/L NaOH溶液，用温度计测量NaOH溶液的温度:(tNaOH) 将量筒内的NaOH溶液全部倒入盛有HCI的小烧杯中，用玻璃棒轻轻搅动溶液,准确记录混合溶液的最高温度(t2). 计算:起始温度t1=(tHCl+tNaOH)/2，终止温度t2*，温度差=(t2-t1) (2)注意的几个问题， 作为量热器的仪器装置，其保温隔热的效果一定要好。因此可以用保温杯来做，也可按课本中方法做，一定要使小烧杯口与大烧杯口相平，这样可以减少热量的损失。 盐酸和NaOH溶液浓度的配制须准确，且NaOH溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。为使测得的中和热更准确，因此HC1和NaOH溶液的浓度宜小不宜大，如果浓度偏大。则溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，表观电离度就会减小。这样酸碱中和时产生的热里势必要用去一部分来补未电离分子的离解热，造成较大误差。 宜用有0.1分刻度的温度计，且测量应尽可能读准，并估读小数点后第二位。温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中，而且要稳定一段时间后再读数，以提高所测温度的精度。 不宜用弱酸、弱碱代替强酸、强碱，来测中和热.否则会因中和过程中电离吸热，使测得的中和热数值不准确。 实验操作时动作要快.以尽量减少热里的散失。 实验过程要至少重复两次，取测里所得数据的平均值作为计算依据，可以使中和热测定尽量准确。三 、盖斯定律的应用盖斯定律：当某一物质在定温定压下经过不同的反应过程，生成同一物质时，无论反应是一步完成还是分几步完成，总的反应热是相同的。即反应热只与反应始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应的途径无关。应用盖斯定律进行简单计算，关键在于设计反应过程，同时注意： 当反应式乘以或除以某数时，H也应乘以或除以某数。 反应式进行加减运算时，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。 通过盖斯定律计算比较反应热的大小时，同样要把H看作一个整体。 在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。 当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。 考点四、放热反应与吸热反应 1.基本概念: (1)反应热:在化学反应过程中放出或吸收的热量。反应热用符号“H”表示.单位kJ/mol. (2）吸热反应和放热反应: 在化学反应过程中，通常用E反反应物所具有的总能量，E生表示生成物所具有的总能量. 若E反E生，为放热反应，当H为“一“，或H0. 若E反0. 2.吸热反应和放热反应的判断方法 (1)根据反应类型判断:通常情况下燃烧反应、中和反应、金属和酸反应制氢气的反应为放热反应，电解质的电离、盐类水解、大多数的分解反应等为吸热反应。若正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应. (2）根据实验现象判断:使反应体系沮度升高的反应，为放热反应。反之为吸热反应. 如:钠与水反应的现象:钠“熔”成一个小球，可以说明这一反应为放热反应；Fe粉与硫的混合物稍微受热后反应继续剧烈进行，且保持红热状态，说明这一反应为放热反应。 在燃烧很旺的炉火中加入煤，炉火马上“暗”下来，说明CO2与C反应为吸热反应:Ba(OH)2与NH4C1反应，烧杯与玻璃片粘在一起，说明该反应为吸热反应 (3)由物质的聚集状态判断:同种物质的聚集状态不同，其本身具有的能量也不相同。一般情况下:气态物质所具有的能量大于液态，液态具有的能量大于固态；物质处与稳定状态的能量小于不稳定状态的能量.如:硫蒸气在氧气中完全燃烧放出的能量大于固态硫完全燃烧放出的能量.石墨比金刚石稳定，所以由石墨转化为金刚石的反应为吸热反应. (4）由盖斯定律判断: 如一个反应可分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同，通过化学反应的能量变化值来进行计算，若H0.则反应为吸热反应.反之则为放热反应. (5)用仪器来测量：量热计热点一、热化学方程式的书写例1、25 ，101 k Pa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是A.2H+(aq) +(aq)+(aq)+2OH(aq)=BaSO4(s)+2HO(1);H=57.3 kJ/molB.KOH(aq)+H SO4(aq)= KSO4(aq)+HO(I); H=57.3kJ/molC.C8H18(I)+ O (g)=8CO (g)+ 9HO; H=5518 kJ/molD.2C8H18(g)+25O (g)=16CO (g)+18HO(1); H=5518 kJ/mol【答案】B 【解析】A项中因有BaSO4沉淀的生成而使反应热大于中和热；C项中生成物水为气态，D项中辛烷的物质的量不是1mol，所以ACD错误。热点二、燃烧热、中和热的简单计算例2、25 ，101 k Pa时，强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ/mol，辛烷的燃烧热为5518 kJ/mol。下列热化学方程式书写正确的是A.2H+(aq) +(aq)+(aq)+2OH(aq)=BaSO4(s)+2HO(1);H=57.3 kJ/molB.KOH(aq)+H SO4(aq)= KSO4(aq)+HO(I); H=57.3kJ/molC.C8H18(I)+ O (g)=8CO (g)+ 9HO; H=5518 kJ/molD.2C8H18(g)+25O (g)=16CO (g)+18HO(1); H=5518 kJ/mol【答案】B 【解析】A项中因有BaSO4沉淀的生成而使反应热大于中和热；C项中生成物水为气态，D项中辛烷的物质的量不是1mol，所以ACD错误。考点三 、盖斯定律的应用例3、2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) 反应过程的能量变化如图所示。已知青1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)的DH = 99 kJmol-1。 请回答下列问题：（1）图中A、C分别表示、，E的大小对该反应的反应热有无影响？。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？，理由是；（2）图中H=kJmol-1；（3）V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式；（4）如果反应速率V（SO2）为0.05 molL-1min-1,则V（O2）=molL-1min-1、V(SO3)= molL-1min-1；（5）已知单质硫的燃烧热为296 kJmol-1，计算由S(S)生成3 molSO3(g)的H（要求计算过程）。考点四、放热反应与吸热反应例4、已知氯气、溴蒸气分别跟氢气反应的热化学方程式如下(、均为正值)：有关上述反应的叙述正确的是 （ ）A B生成物总能量均高于反应物总能量C生成1molHCl气体时放出热量D1mol HBr(g)具有的能量大于1mol HBr(1)具有的能量6