（通用版）2020版高考化学一轮复习第六章第一节化学能与热能学案.docx

化学反应与能量第一节化学能与热能1.了解化学反应中能量转化的原因及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了解焓变(H)与反应热的含义。了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。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 【精讲精练快冲关】知能学通1焓变与反应热(1)反应热当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。(2)焓变焓(H)是与物质内能有关的物理量。焓变(H)为反应产物的总焓与反应物的总焓之差，即HH(反应产物)H(反应物)。(3)焓变与反应热恒压条件下的焓变等于反应热。在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量称为反应的焓变。(4)焓变的符号和单位符号H，单位kJmol1。(5)注意事项任何化学反应都伴随着能量的变化，不存在不发生能量变化的反应。化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。化学反应中既存在质量守恒，又存在能量守恒。2放热反应与吸热反应(1)吸热反应与放热反应的判断根据反应过程中能量变化图示判断根据反应过程中化学键的变化判断(2)常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应常见反应可燃物的燃烧；酸碱中和反应；金属与酸的置换反应；物质的缓慢氧化；铝热反应；大多数化合反应弱电解质的电离；盐类的水解反应；Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应；C和H2O(g)、C和CO2的反应；大多数的分解反应3.燃烧热与中和热(1)燃烧热(2)中和热(3)中和热的测定测定装置(请在横线上填写仪器名称)计算公式(以50 mL 0.5 molL1盐酸与50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液反应为例)H kJmol1t1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，采取的措施是碱稍过量。(4)能源题点练通基本概念辨析1.下列说法中正确的是()A在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化B破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C生成物的总焓大于反应物的总焓时，反应吸热，H0DH的大小与热化学方程式的化学计量数无关解析：选C化学反应中一定有能量变化，A错误；由H断开旧化学键吸收的能量形成新化学键放出的能量，得H0，C正确；H的大小与热化学方程式的化学计量数成正比关系，D错误。2(2019安平模拟)下列关于燃烧热的说法正确的是()A燃烧反应放出的热量就是该反应的燃烧热B1 mol可燃物质发生氧化反应所放出的热量就是燃烧热C1 mol可燃物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量就是燃烧热D在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是燃烧热解析：选D25 、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是燃烧热，故A、B、C错误，D正确。3下列有关中和热的说法正确的是()A中和热的热化学方程式：H(l)OH(l)=H2O(l)H57.3 kJmol1B准确测量中和热的实验过程中，至少需测定温度4次C环形玻璃搅拌棒材料若用铜代替，则测量出的中和热数值偏小D若稀酸溶液中H与稀碱溶液中OH的物质的量相等，则所测中和热数值更准确解析：选C中和热的热化学方程式为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，故A错误；准确测量中和热的实验过程，一般要测三次温度，故B错误；中和热测定实验成败的关键是保温工作，金属铜的导热效果好于环形玻璃搅拌棒，所以测量出的中和热数值偏小，故C正确；中和反应热的测定应使盐酸充分反应，需加入稍过量的NaOH溶液减少盐酸的挥发，减少误差，故D错误。焓变、活化能的图像分析4.由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是()A反应生成1 mol N2时转移4 mol eB反应物能量之和大于生成物能量之和CN2O(g)NO(g)=N2(g)NO2(g) H139 kJmol1D断键吸收能量之和小于成键释放能量之和解析：选AN2O和NO反应生成N2和NO2的化学方程式为N2ONO=N2NO2，反应生成1 mol N2时转移2 mol e，A不正确；根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，B正确；该反应的反应热为(209348)kJmol1139 kJmol1，C正确；由于该反应放热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D正确。5.已知某反应A(g)B(g) C(g)D(g)，反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)该反应是_反应(填“吸热”或“放热”)，该反应的H_ kJmol1(用含E1、E2的代数式表示)，1 mol 气体A和1 mol 气体B具有的总能量比1 mol气体C和1 mol 气体D具有的总能量_(填“一定高”“一定低”或“高低不一定”)。(2)若在反应体系中加入催化剂使反应速率增大，则E1和E2的变化是：E1_，E2_，H_(填“增大”“减小”或“不变”)。答案：(1)吸热E1E2一定低(2)减小减小不变活化能与焓变的关系(1)催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。(2)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。 考点(二)热化学方程式 【精讲精练快冲关】知能学通1概念表示参加反应的物质的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。例如：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，表示在25 和101 kPa下，1 mol氢气和0.5 mol氧气完全反应生成1 mol液态水时放出285.8 kJ的热量。3热化学方程式的书写步骤4注意事项(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聚集状态相对应。题点练通1下列热化学方程式正确的是()A表示硫的燃烧热的热化学方程式：S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1B表示中和热的热化学方程式：NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1C表示H2燃烧热的热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1 D表示CO燃烧热的热化学方程式：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1解析：选B表示燃烧热的热化学方程式，可燃物质的物质的量为1 mol，反应生成稳定的氧化物，A中应生成SO2；C中应生成H2O(l)；D中CO的物质的量应为1 mol。2(2014海南高考)标准状况下，气态分子断开1 mol化学键的焓变称为键焓。已知HH、HO和O=O键的键焓H分别为436 kJmol1、463 kJmol1和495 kJmol1。下列热化学方程式正确的是()AH2O (g)= H2(g)O2(g)H 485 kJmol1BH2O (g)=H2(g)O2(g)H485 kJmol1C2H2(g) O2 (g)=2H2O(g)H 485 kJmol1D2H2(g) O2(g)=2H2O(g)H 485 kJmol1解析：选D1 mol的气态水分解产生1 mol的氢气和 mol 的氧气的能量变化是2463 kJ436 kJ495 kJ242.5 kJ，因此热化学方程式为H2O(g)=H2(g)O2(g)H242.5 kJmol1，A、B错误；2 mol的气态水分解产生2 mol的氢气和1 mol的氧气的能量变化是485 kJ，物质分解吸收的热量与产物燃烧放出的热量数值相等，即热化学方程式是2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJmol1，C错误，D正确。3航天燃料从液态变为固态，是一项重要的技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知1 kg金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是()ABeO2=BeOH564.3 kJmol1BBe(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJmol1CBe(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJmol1DBe(s)O2(g)=BeO(g)H564.3 kJmol1解析：选C1 kg Be的物质的量为 mol，又因为1 kg铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ，则 1 mol铍完全燃烧放出的热量为 kJ564.3 kJ，Be与氧气反应生成BeO，则其热化学方程式为Be(s)O2(g)=BeO(s)H564.3 kJmol1。4写出下列反应的热化学方程式。(1)(2018北京高考)近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图：反应：2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g) H1551 kJmol1反应：S(s)O2(g)=SO2(g)H3297 kJmol1反应的热化学方程式： _。(2)(2017全国卷)如图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_。(3)(2017天津高考)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ，该反应的热化学方程式为_。(4)(2016天津高考)Si与Cl两元素的单质反应生成 1 mol Si的最高价化合物，恢复至室温，放热687 kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为69 和58 。写出该反应的热化学方程式：_。(5)(2014全国卷)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。已知AX3的熔点和沸点分别为93.6 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。(6)(2014安徽高考)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是_。解析：(1)由题图可知，反应的化学方程式为3SO22H2O2H2SO4S。根据盖斯定律，反应(反应反应)可得3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJmol1。(2)将系统()三个热化学方程式相加，整理可得系统()的热化学方程式：H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJmol1；将系统()三个热化学方程式相加，整理可得系统()的热化学方程式：H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol1。(3)该还原性气体为CO，易水解生成 TiO2xH2O 的液态化合物为TiCl4，反应的化学方程式为2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H285.6 kJmol1。(4)Si与Cl2反应生成SiCl4，因其熔、沸点分别为69 和58 ，故室温下，SiCl4的状态为液态。反应的热化学方程式为Si(s)2Cl2(g)=SiCl4(l)H687 kJmol1。(5)由AX3和AX5的熔、沸点可知室温下AX3为液态，AX5为固态，反应的热化学方程式为AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1。(6)CuCl(s)与O2反应生成的黑色固体为CuO，每消耗 1 mol CuCl(s)放出44.4 kJ热量，则消耗4 mol CuCl(s)放出177.6 kJ热量，反应的热化学方程式为4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s)H177.6 kJmol1。答案：(1)3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJmol1(2)H2O(l)=H2(g)O2(g)H286 kJmol1H2S(g)=H2(g)S(s)H20 kJmol1(3)2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H85.6 kJmol1(4)Si(s)2Cl2(g)=SiCl4(l)H687 kJmol1(5)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1(6)4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s)H177.6 kJmol1易错提醒书写热化学方程式时的注意事项考点(三)盖斯定律反应热的计算 【多角探明无盲点】盖斯定律是每年高考的必考内容，主要考查形式是以工业生产中的化学反应为载体，利用盖斯定律计算反应热或书写热化学方程式，反应热大小的比较和计算也是高考的常考点，如根据反应物和生成物的键能求算反应热。利用盖斯定律计算反应热1.盖斯定律(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应的焓变都一样。即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。如图，HH1H2。(2)实例：如已知反应、，求CO燃烧生成CO2的反应热。C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2由可得：CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2。2利用盖斯定律计算反应热的一般步骤对点练1(2018全国卷节选)已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJmol1则反应N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)的H_kJmol1。解析：把已知两反应按顺序编号为a、b，根据盖斯定律，由a式b式可得N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)H53.1 kJmol1。答案：53.12(2018全国卷节选)CH4CO2催化重整反应为CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)。已知：C(s)2H2(g)=CH4(g)H75 kJmol1C(s)O2(g)=CO2(g)H394 kJmol1C(s)O2(g)=CO(g)H111 kJmol1该催化重整反应的H_kJmol1。解析：将题给已知三个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由2可得CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247 kJmol1。答案：2473(2018全国卷节选)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)H148 kJmol13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)2SiHCl3(g)H230 kJmol1则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g)的H为_kJmol1。解析：将题给两个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由3可得4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g)，则有H3H1H2348 kJmol1(30 kJmol1)114 kJmol1。答案：1144(2017全国卷节选)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反应的H1为_kJmol1。解析：根据盖斯定律，可得，则H1H2H3119 kJmol1242 kJmol1123 kJmol1。答案：123根据键能计算反应热1.依据键能计算H的方法(1)计算公式：H反应物的键能总和生成物的键能总和。(2)根据键能计算反应热的关键是正确找出反应物和生成物所含共价键的物质的量。如1 mol NH3中含有3 mol NH 键。2常见物质中化学键的数目1 mol物质CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨(CC)金刚石(CC)Si(SiSi)化学键数2NA4NA6NA4NA1.5NA2NA2NA对点练5(2018天津高考节选)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)。已知上述反应中相关的化学键键能数据如表：化学键CHC=OHHCO(CO)键能/kJmo075则该反应的H_。解析：反应的H413 kJmol14745 kJmol121 075 kJmol12436 kJmol12120 kJmol1。答案：120 kJmol16(2015全国卷节选)已知反应2HI(g)=H2(g)I2(g)的H11 kJmol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_kJ。解析：设1 mol HI(g)分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x436 kJ151 kJ11 kJ，x299 kJ。答案：2997(2015全国卷节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：已知反应中相关的化学键键能数据如表：化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此计算H1_kJmol1；已知H258 kJmol1，则H3_kJmol1。