2019-2020年高考化学一轮复习 专题7.1 化学反应中的能量变化讲案（含解析）.doc

2019-2020年高考化学一轮复习 专题7.1 化学反应中的能量变化讲案（含解析）复习目标：1、了解反应热的概念，吸热和放热反应。2、掌握热化学反应方程式的概念，能正确书写热化学反应方程式。3、了解中和热和燃烧热。掌握中和热的测定方法（实验）。4、掌握反应热的简单计算，能灵活运用盖斯定律。基础知识回顾：一、化学反应的焓变1、定义：化学反应过程中所释放或吸收的能量，都可以热量（或转换成相应的热量）来表示，称为焓变（H），单位：kJ/mol 或 kJmol-1在化学反应中，旧键的断裂需要吸收能量 ，而新键的形成则放出能量。总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。【注意】（1）反应热和键能的关系例如：1molH2和1molCl2反应生成2molHCl的反应热的计算。1moLH2分子断裂开HH键需要吸收436kJ的能量；1molCl2分子断裂开ClCl键需要吸收243kJ的能量，而2molHCl分子形成2molHCl键放出431kJmol-12mol=862kJ的能量，所以，该反应H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）的反应热H=生成物分子形成时释放的总能量反应物分子断裂时所需要吸收的总能量=862kJmol-436 kJmol-1-243 kJmol1=183kJmol-1由于反应后放出的能量使反应本身的能量降低，故规定H=反应物的键能总和生成物的键能总和（2）反应焓变与反应条件的关系焓是科学家们为了便于计算反应热而定义的一个物理量，它的数值与物质具有的能量有关。对于一定量的纯净物质，在一定的状态（如温度、压强）下，焓有确定的数值。在同样的条件下，不同的物质具有的能量也不同，焓的数值也就不同；同一物质所处的环境条件（温度、压强）不同，以及物质的聚集状态不同，焓的数值也不同。焓的数值的大小与物质的量有关，在相同的条件下，当物质的物质的量增加一倍时，焓的数值也增加一倍。因此，当一个化学放映在不同的条件下进行，尤其是物质的聚集状态不同时，反应焓变是不同的。2、放热反应和吸热反应比较类型比较放热反应吸热反应定义放出热量的化学反应吸收热量的化学反应形成原因反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量表示方法H0H0联系HH(生成物)H(反应物)，键能越大，物质能量越低，越稳定；键能越小，物质能量越高，越不稳定图示常见反应类型所有的燃烧反应大多数化合反应酸碱中和反应金属与酸或水的反应大多数分解反应盐的水解和弱电解质的电离Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应C和H2O或CO2的反应【注意】化学反应表现为吸热或放热与反应开始是否需要加热无关，需要加热的反应不一定是吸热反应(如CO2=CO2)，不需要加热的反应也不一定是放热反应。浓硫酸、NaOH固体溶于水放热；NH4NO3溶于水吸热。因不是化学反应，其放出或吸收的热量不是反应热。通过反应放热或吸热，可比较反应物和生成物的相对稳定性。3、化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式： 由能量守恒可得： 反应物的总能量：生成物的总能量+热量(放热反应)反应物的总能量：生成物的总能量-热量(吸热反应)4、燃料充分燃烧的两个条件 （1）要有足够的空气 （2）燃料与空气要有足够大的接触面。【典型例题1】下列说法中正确的是()A物质发生化学反应都伴随着能量变化B伴有能量变化的物质变化都是化学变化C在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量一定不同D在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量【迁移训练1】【xx 山东】下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是A生成物能量一定低于反应物总能量B放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率C应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变D同温同压下，H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同【答案】C二、反应热与热化学方程式：1、反应热：化学反应都伴有能量的变化，常以热能的形式表现出来，有的反应放热，有的反应吸热。反应过程中放出或吸收的热叫做反应热。反应热用符号H表示，单位是kJ/mol或（kJmol1）。放热反应的H为“”，吸热反应的H为“”。反应热（H）的确定常常是通过实验测定的。【注意】在进行反应热和H的大小比较中，反应热只比较数值的大小，没有正负之分；而比较H大小时，则要区别正与负。2H2(g)O2(g)=2H2O(g)；H1a kJmol1 反应热：a kJmol1，H=a kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l)；H2b kJmol1 反应热：b kJmol1，H：b kJmol1a与b比较和H1与H2的比较是不一样2、影响反应热大小的因素反应热与测定条件（温度、压强等）有关。不特别指明，即指25，1.01105Pa（101kPa）测定的。中学里热化学方程式里看到的条件（如：点燃）是反应发生的条件，不是测量条件。反应热的大小与物质的集聚状态有关。反应热的大小与物质的计量数有关。在反应：2H2(g)O2(g)2H2O(g)；H1a kJmol1中，2molH2燃烧生成气态水放出的热量a kJ，该反应的反应热是a kJmol1，该反应的H是a kJmol1。注意这三个单位。3、书写热化学方程式注意事项： A、注明反应的温度和压强（若在101kPa和298K条件下进行，可不予注明），注明H的“”与“”，放热反应为“”，吸热反应为“”。 B、H写在方程式右边，并用“；”隔开。 C、必须标明物质的聚集状态（气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”）。若用同素异形体要注明名称。 D、各物质前的计量系数不表示分子数目只表示物质的量的关系。H与计量数成正比关系。同样的反应，计量系数不同，H也不同，例如：2H2(g)O2(g)2H2O(g)；H483.6kJmol1 H2(g)O2(g)H2O(g)；H241.8kJmol1 上述相同物质的反应，前者的H是后者的两倍。【典型例题2】已知在1105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kJ的热量，下列热化学方程式正确的是()AH2O(g)=H2(g)O2(g)； H242 kJmol1B2H2(g)O2(g)=2H2O(l)； H484 kJmol1CH2(g) O2(g)=H2O(g)； H242 kJmol1D2H2(g)O2(g)=2H2O(g)； H484 kJmol1【迁移训练2】下列热化学方程式书写正确的是(H的绝对值均正确)()AS(s)O2(g)=SO3(g) H315 kJmol1(燃烧热)BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l) H57.3 kJmol1(中和热)CC2H5OH3O2=2CO23H2O H1 368.8 kJmol1(反应热)D2H2O(g)=2H2(g)O2(g) H483.6 kJmol1(反应热)三、燃烧热与中和热1、燃烧热（1）概念：在101kPa时，1mol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。燃烧热的单位一般用kJmol表示。注意：完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：CCO2，HH2O，SSO2等。（2）表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJmol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。2、中和热 （1）概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 molH2O，这时的反应热叫中和热。 （2）中和热的表示：H+(aq)+OH-(aq)=H2O （1）； H=-57.3kJmol。理解中和热时注意：稀溶液是指溶于大量水的离子。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。中和反应的实质是H+和OH-化合生成 H2O，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。3、燃烧热和中和热反应方程式的书写燃烧热中和热不同点能量变化放热反应HH0，单位：kJ/mol反应物的量1 mol (O2的数量不限)可燃物可能是1 mol，也可能是0.5 mol生成物的量不限量H2O是1 mol反应热的含义25 、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；不同反应物，燃烧热不同稀溶液中酸跟碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量；不同反应物的中和热大致相同，均约为57.3 kJ/mol【典型例题3】【河北石家庄市xx届高考化学猜题试卷】甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可以直接用作燃料。已知：CH3OH（l）+O2（g）= CO（g）+2H2O（g） =-443.64 kJmol-1 2CO（g）+ O2（g）= 2CO2（g） = -566.0kJmol-1 下列说法或热化学方程式正确的是ACO的燃烧热为566.0 kJmol-1B2 mol CO和1 mol O2的总能量比2 mol CO2的总能量低C完全燃烧20g甲醇，生成二氧化碳和水蒸气时放出的热量为908.3 kJD2CH3OH（l）+3O2（g） = 2CO2（g）+4H2O（g） =-1453.28 kJmol-1【答案】D【迁移训练3】下列关于热化学反应的描述中正确的是()A已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热H2(57.3) kJmol1B燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJmol1CH2(g)的燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1D葡萄糖燃烧热是2 800 kJmol1，则C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1400 kJmol1四、使用化石燃料的利弊及新能源的开发再生能源非再生能源常规能源新能源常规能源新能源一级能源水能、生物能等太阳能、风能、地热能、等煤、石油、天然气等核能等二级能源煤制品、石油制品、电能、氢能、沼气、火药等（1）重要的化石燃料：煤、石油、天然气（2）煤作燃料的利弊问题煤是重要的化工原料，把煤作燃料简单烧掉太可惜，应该综合利用。煤直接燃烧时产生S02等有毒气体和烟尘，对环境造成严重污染。煤作为固体燃料，燃烧反应速率小，热利用效率低，且运输不方便。可以通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，以及实行烟气净化脱硫等，大大减少燃煤对环境造成的污染，提高煤燃烧的热利用率。（3）新能源的开发调整和优化能源结构，降低燃煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加强科技投入，加快开发水电、核电和新能源等就显得尤为重要和迫切。最有希望的新能源是太阳能、燃料电池、风能和氢能等。这些新能源的特点是资源丰富，且有些可以再生，为再生性能源，对环境没有污染或污染少。【典型例题4】xx年哥本哈根气候大会，是被称作“人类拯救地球的最后一次机会”的联合国气候变化大会。下列措施有利于节能减排、改善环境质量的是()回收再利用废弃的塑料、金属、纸制品及玻璃等资源发展低碳经济、循环经济，开发推广太阳能、水能、风能等能源，减少煤、石油等化石燃料的使用使用填埋法处理未经分类的生活垃圾推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染研制开发新型燃料电池汽车，减少机动车尾气污染A BC D【迁移训练4】【山东省济南一中xx届高三12月月考】下列设备工作时，将化学能转化为热能的是考点详析：考点一：热化学方程式的书写及正误的判断1、热化学方程式书写注意事项（1）注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 、101 kPa下进行的，可不注明。（2）注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。（3）注意符号单位：H应包括“”或“”、数字和单位(kJmol1)。（4）注意守恒关系：原子守恒和得失电子守恒；能量守恒。(H与化学计量数相对应)（5）区别于普通方程式：一般不注“”、“”以及“点燃”、“加热”等。（6）注意热化学方程式的化学计量数。热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。2、热化学方程式正误的判断“五看”法判断热化学方程式的正误（1）看方程式是否配平；（2）看各物质的聚集状态是否正确；（3）看H的“”、“”符号是否正确；（4）看反应热的单位是否为kJmol1；（5）看反应热的数值与化学计量数是否对应。【典型例题5】实验测得：101 kPa时，1 mol H2完全燃烧生成液态水，放出285.8 kJ的热量；1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2，放出890.3 kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是()CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H890.3 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1A仅有 B仅有C仅有 D全部符合要求【迁移训练5】【xx浙江卷，12】下列热化学方程式或离子方程式中，正确的是：A甲烷的标准燃烧热为-890.3kJmol-1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) H=-890.3kJmol-1B 500、30MPa下，将0.5mol N2和1.5molH2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为： H=-38.6kJmol-1C氯化镁溶液与氨水反应：D氧化铝溶于NaOH溶液：考点二：反应热的相关计算 盖斯定律（一）盖斯定律：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓（热量）变是一样的。在使用盖斯定律时，伴随着两个或多个方程式的加减处理时，H的计算一定要带上（二）化学反应热的计算1、计算的基本方法（1）热化学方程式与数学上的方程式相似，可以移项同时改变正、负号；各项的系数(包括H的数值)可以同时扩大或缩小相同的倍数。（2）根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其H相加或相减，得到一个新的热化学方程式。盖斯定律：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓（热量）变是一样的。在使用盖斯定律时，伴随着两个或多个方程式的加减处理时，H的计算一定要带上盖斯定律计算的模型：（3）可燃物完全燃烧产生的热量可燃物的物质的量其燃烧热。2、注意事项（1）反应热数值与各物质的化学计量数成正比，因此热化学方程式中各物质的化学计量数改变时，其反应热数值需同时作相同倍数的改变。（2）热化学方程式中的反应热是指按所给形式完全进行时的反应热。（3）正、逆反应的反应热数值相等，符号相反。【典型例题6】已知下列热化学反应方程式：Fe2O3(s) 3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g) H24.8 kJ/molFe2O3(s)CO(g)= Fe3O4(s) CO2(g) H15.73 kJ/molFe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g) H640.4 kJ/mol则14 g CO气体还原足量FeO固体得到Fe固体和CO2气体时对应的H约为()A218 kJ/mol B109 kJ/mol C218 kJ/mol D109 kJ/mol【迁移训练6】【xx年广州普通高中毕业班综合测试(一)】已知： Cu (s)+2H+ (aq)Cu2+(aq)+ H2 (g) H 1 2H2O2(l)2H2O(l) + O2 (g) H 22H2 (g) + O2 (g)2H2O(l) H 3则反应 Cu (s)+H2O2(l)+2H+ (aq)Cu2+(aq)+ 2H2O(l) 的H是AHH 1+H 2+H 3 BHH 1+H 2-H 3CHH 1+2H 2+2H 3 DH2H 1+H 2+H 3考点：本题考查盖斯定律。考点三：中和热的测定1、实验用品大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、两个量筒(50 mL)、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、测量方法与步骤：测量原理：Hn(m酸m碱)c(t终t始)操作步骤a量取50 mL 0.50 mol/L的盐酸，倒入小烧杯中，测定其温度，记作tHCl，然后将温度计上的酸用水冲洗干净(洗液不倒入小烧杯)。b用另一个量筒最取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，测定其温度，记作tNaOH，然后将温度计上的碱用水冲洗干净。c先将温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中，然后把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯中(注意不要洒到外面)，用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液并准确读取混合溶液的最高温度，记作t终。d重复上述实验两次，取测量所得数据的平均值作为计算数据。e根据实验数据计算：t始(若实验过程中保证盐酸与NaOH溶液温度相同，则无需用该公式计算)H=KJ/mol3、误差分析【典型例题7】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用另一温度计测出其温度；将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：（1）为什么所用NaOH溶液要稍过量？_。（2）倒入NaOH溶液的正确操作是_(填序号)。A沿玻璃棒缓慢倒入B分三次少量倒入C一次迅速倒入（3）使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_(填序号)。A用温度计小心搅拌B揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C轻轻地振荡烧杯D用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动（4）现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为_。（5）假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反应后生成溶液的比热容c4.18 Jg11。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：实验序号起始温度t1/ 终止温度t2/ 盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热H_(结果保留一位小数)。（6）_(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是_。（6）因为硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。