2019年高考化学专题05化学反应与能量变化教学案（含解析）.docx

化学反应与能量变化【2019年高考考纲解读】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。【重点、难点剖析】一、反应热1反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。2反应是否需要加热，只是引发反应的条件，与反应是放热还是吸热并无直接关系。许多放热反应也需要加热引发反应，也有部分吸热反应不需加热，在常温时就可以进行。3燃烧热：必须生成稳定的化合物，如C燃烧应生成CO2而不是CO，H2燃烧应生成液态水而不是气态水。4中和热：强酸和强碱在稀溶液中发生中和反应生成1 mol H2O，H57.3 kJmol1。弱酸代替强酸(或弱碱代替强碱)，因电离吸热，放出的热量减小，中和热减小。若用浓硫酸(或NaOH固体)，因溶解放热放出的热量增多，中和热增大。二、反应热和焓变1理解反应热的两个角度(1)从微观角度理解反应热从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键生成放出的热量的差值，在下图中a表示断裂旧化学键吸收的热量；b表示新化学键生成放出的热量；c表示反应热。(2)从宏观的角度说，反应热是反应物的总能量与生成物的总能量差值，在上图中a表示活化能；b表示活化分子结合成生成物所释放的能量；c表示反应热。2物质结构与稳定性和键能的关系(1)键能越大，物质所含能量越低，物质越稳定，反之亦然。如卤化氢的稳定性按氟、氯、溴、碘依次减弱，其氢化物的能量依次增大，氢卤键的键能依次减小。(2)物质所含能量越低，断裂其化学键所需能量越高，而形成其化学键所释放的能量也越多。三、热化学方程式的书写与判断1漏写反应物或生成物的聚集状态，其根本原因是没有认识到反应热与物质的聚集状态有关。2将H的正、负混淆，其关键是没有体会到“”“”分别表示吸收或放出热量后使体系本身的能量升高或降低了。3热化学方程式不用注明“点燃”、“加热”等条件。4未注意到化学计量数与反应热的数值的对应关系。 如：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H184.6 kJmol1H2(g)Cl2(g)=HCl(g) H92.3 kJmol15燃烧热的热化学方程式，可燃物的化学计量数必须为1，且完全燃烧生成稳定的氧化物，CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)。6中和热的热化学方程式，要注意生成1 mol H2O，强酸强碱反应的中和热数值恒定为57.3，若弱酸或弱碱参加，则中和热值小于57.3。四、热化学方程式书写的“七大”要点1注意H的符号和单位若为放热反应，H为“”；若为吸热反应，H为“”。H的单位为kJmol1。2注意反应热的测定条件书写热化学方程式时应注明H的测定条件(温度、压强)，但绝大多数H是在25 、101 325 Pa下测定的，此时可不注明温度和压强。3注意热化学方程式中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，并不表示物质的分子数或原子数。因此化学计量数可以是整数，也可以是分数。4注意物质的聚集状态反应物和产物的聚集状态不同，反应热H不同。因此，必须注明物质的聚集状态才能完整地体现出热化学方程式的意义。气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。热化学方程式中不用和。5注意H的数值与符号由于H与反应完成的物质的量有关，所以H必须与热化学方程式中化学式前面的化学计量数相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。互为逆反应的反应热数值相等，但符号相反。6注意燃烧热和中和热7对于可逆反应的反应热(H)是指完全反应时的反应热。五、反应热的计算及其大小的比较方法1利用盖斯定律进行H计算时的注意事项(1)合理进行热化学方程式的叠加。热化学方程式的叠加类似于整式的运算，叠加时应遵循数学的运算规则，当需要将某一热化学方程式同乘以某一化学计量数时，各物质前的化学计量数和H需同乘以该化学计量数，当某物质或H移到“=”另一边时就变为异号。(2)H在进行加、减、乘等运算时，一定要注意其符号的改变，即H的运算包括数值和符号的双重运算。2比较反应热大小的四个注意要点(1)反应物和生成物的状态 物质的气、液、固三态的变化与反应热量的关系(2)H的符号：比较反应热的大小时，不要只比较H数值的大小，还要考虑其符号。(3)参加反应物质的量：当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，放热反应的H越小，吸热反应的H越大。(4)反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。六、有关反应热计算的六种方法1利用热化学方程式进行求解先写出热化学方程式，再根据热化学方程式中物质与反应热之间的比例关系直接求算反应热。2依据燃烧热数据直接求算反应热Q燃烧热n(可燃物的物质的量)3根据反应物和生成物的总能量计算HE(生成物)E(反应物)。4根据反应物和生成物的键能计算H反应物键能总和生成物键能总和。5根据盖斯定律计算方法一：热化学方程式相加或相减，如由C(s)O2(g)=CO2(g)H1；C(s)O2(g)=CO(g)H2；可得CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2方法二：合理设计反应途径如由图可得：HH1H2。6根据比热公式进行计算。QcmT【题型示例】题型一、考查反应热和焓变 【例1】 (2016海南化学，11)由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是(双选)()A由XY反应的HE5E2B由XZ反应的H0C降低压强有利于提高Y的产率D升高温度有利于提高Z的产率答案BC【方法技巧】解答能量变化图像题的“4关键”1反应热不能取决于部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小，即部分反应物能量和部分生成物能量的相对大小不能决定反应是吸热还是放热。2.注意活化能在图示(如右图)中的意义。(1)从反应物至最高点的能量数值表示正反应的活化能，即E1；(2)从最高点至生成物的能量数值表示逆反应的活化能，即E2。3催化剂只能影响正、逆反应的活化能，而不影响反应的H。4设计反应热的有关计算时，要切实注意图示中反应物和生成物的物质的量。【举一反三】(2016江苏化学，8)通过以下反应均可获取H2。下列有关说法正确的是()太阳光催化分解水制氢：2H2O(l)=2H2(g) O2(g)H1571.6 kJmol1焦炭与水反应制氢：C(s) H2O(g)=CO(g) H2(g)H2131.3 kJmol1甲烷与水反应制氢：CH4(g) H2O(g)=CO(g)3H2(g)H3206.1 kJmol1A反应中电能转化为化学能B反应为放热反应C反应使用催化剂，H3减小D反应CH4(g)=C(s)2H2(g)的H74.8 kJmol1答案D【变式探究】(2015海南化学，4，2分)已知丙烷的燃烧热H2 215 kJmol1。若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为()A55 kJ B220 kJ C550 kJ D1 108 kJ解析由丙烷的燃烧热H2 215 kJmol1，可写出其燃烧的热化学方程式C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215 kJmol1，丙烷完全燃烧产生1.8 g水，n(H2O)mM1.8 g18 g/mol0.1 mol，所以反应放出的热量是Q(2 215 kJ4 mol)0.155.4 kJ，A选项正确。 【答案】(1)3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJmol1(2)(ab2c)【变式探究】【2017江苏卷】通过以下反应可获得新型能源二甲醚(CH3OCH3 )。下列说法不正确的是C(s) + H2O(g)=CO(g) + H2 (g) H1 = akJmol1CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2 (g) H2 = bkJmol1CO2 (g) + 3H2 (g)=CH3OH(g) + H2O(g) H3 = ckJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g) H4 = dkJmol1A反应、为反应提供原料气B反应也是CO2资源化利用的方法之一C反应CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) +H2O(l)的H =kJmol1D反应2CO(g) + 4H2 (g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g)的H = ( 2b + 2c + d ) kJmol1【答案】C【变式探究】(2015广东理综，31，16分)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。(1)传统上该转化通过如下图所示的催化循环实现。其中，反应为2HCl(g) CuO(s)H2O(g)CuCl2(s)H1反应生成1 mol Cl2的反应热为H2，则总反应的热化学方程式为_，(反应热用H1和H2表示)。(2)新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性，实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的HClT曲线如下图：则总反应的H_0(填“”、“”或“”)；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是_。在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应HClT曲线的示意图，并简要说明理由_。下列措施中，有利于提高(HCl)的有_。A增大n(HCl) B增大n(O2)C使用更好的催化剂 D移去H2O(3)一定条件下测得反应过程中 n(Cl2)的数据如下： t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103 mol01.83.75.47.2计算2.06.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以molmin1为单位，写出计算过程)。(4)Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学方程式。答案(1) 2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g)HH1H2 (2) K(A) 见下图增大压强，平衡右移，(HCl)增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前的大 BD(3) 设2.06.0min时间内，HCl转化的物质的量为n，则 2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g) 2mol 1mol n (5.41.8)103moln7.2103 mol所以v(HCl) 1.8103molmin1(4) 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O【变式探究】已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1HH、OO和OH键的键能分别为436、496和462 kJmol1，则a为()A332 B118 C350 D130答案：D【误区警示】用键能计算反应热时，错误地应用生成物的总键能减去反应物的总键能，或计算H2O的总键能时，忽视1 mol H2O中含有2 mol HO键，导致计算错误。【变式探究】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 kJ/mol、463 kJ/mol、495 kJ/mol，下列热化学方程式正确的是()AH2O(g)=H2(g)1/2O2(g)H485 kJ/molBH2O(g)=H2(g)1/2O2(g)H485 kJ/molC2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJ/molD2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJ/mol答案：D题型3、盖斯定律的重要应用 1图示：盖斯定律的理解热化学方程式焓变之间的关系aA=BH1A=BH2H2H1或H1aH2aA=BH1B=aAH2H1H2HH1H22.比较：反应热大小(1)利用盖斯定律比较：如比较H1与H2的大小的方法。因H10，H20，H30(均为放热反应)，依据盖斯定律得H1H2H3，即|H1|H2|，所以H1H2。(2)同一反应的生成物状态不同时，如：A(g)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(l)H2，则H1H2。(3)同一反应物状态不同时，如：A(s)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(g)H2，则H1H2。【例3】(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。(2)(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。【答案】(1)53.1(2)114【变式探究】【2017新课标1卷】近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：（2）下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_、_，制得等量H2所需能量较少的是_。【答案】H2O(l)=H2(g)+ O2(g) H=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) H=+20 kJ/mol 系统（II） 【举一反三】(2015重庆理综，6，6分)黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)Hx kJmol1已知：碳的燃烧热H1a kJmol1S(s)2K(s)=K2S(s)H2b kJmol12K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s)H3c kJmol1，则x为()A3abc Bc3abCabc Dcab解析由碳的燃烧热H1a kJmol1，得C(s) O2(g)=CO2(g)H1a kJmol1，目标反应可由3得到，所以H3H1H2H3，即x3abc。 【变式探究】已知：25 、101 kPa时，Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520 kJ/molS(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJ/molMn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJ/molSO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_。 答案：MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s) H248 kJ/mol【变式探究】向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 molL1 Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100