通用版2019版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量第1节化学能与热能学案新人教版.doc

第1节化学能与热能【考纲要求】 了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 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。 了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 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。 了解焓变(H)与反应热的含义。 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。考点一焓变反应热1化学反应的实质与特征(1)实质：反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化，通常主要表现为热量的变化。2反应热和焓变(1)反应热：化学反应中放出或吸收的热量。(2)焓变：在恒压条件下化学反应的热效应，其符号为H，单位是kJ/mol(或kJmol1)。3吸热反应和放热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析(2)从化学键的变化角度分析(3)常见放热反应可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟酸的置换反应；物质的缓慢氧化。(4)常见吸热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；碳和水蒸气、C和CO2的反应。1物质发生化学变化时都伴有能量的变化()2化学变化中的能量变化都是化学能和热能间的相互转化()3伴有能量变化的物质变化都是化学变化()4水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热()5NH4NO3固体溶于水时吸热，属于吸热反应()6需加热才能进行的反应是吸热反应，不需加热就能进行的反应是放热反应()7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()8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()答案：1.2.3.4.5.6.7.8.题组一考查反应热与能量变化的关系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()3C(石墨，s)=C(金刚石，s)H0，说明石墨比金刚石稳定()42H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2，则H1H2()5若N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1，则1 mol N2和3 mol H2在一定条件下发生反应，放出的热量等于92 kJ()6CO(g)O2(g)=CO2(g)HQ kJmol1表示标准状况下1 mol CO(g)和 mol O2(g)反应生成1 mol CO2(g)时放出Q kJ的热量()答案：1.2.3.4.5.6.题组一考查热化学方程式的书写1依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_。(2)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为_。(3)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。答案：(1)SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l) H1 427.2 kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l) H2Q kJmol1(3)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g) H216 kJmol12(1)已知如图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_。(2)已知化学反应A2(g)B2(g)=2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式：_。解析：(1)由图可知，产物总能量低于反应物总能量，该反应是放热反应，HE1E2134 kJmol1368 kJmol1234 kJmol1。(2)由图可知，生成物总能量高于反应物总能量，故该反应为吸热反应，H(ab) kJmol1。答案：(1)NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1(2)A2(g)B2(g)=2AB(g)H(ab) kJmol1题组二考查热化学方程式的正误判断3下列热化学方程式书写正确的是(H的绝对值均正确)()AC2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(g)H1 367.0 kJmol1(燃烧热)BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和热)CS(s)O2(g)=SO2(g)H296.8 kJmol1(反应热)D2NO2=O22NOH116.2 kJmol1(反应热)解析：选C。A项，表示燃烧热时，应生成稳定的氧化物，这时水的状态应为液态；B项，中和反应为放热反应，H值为负值；D项，各物质未注明聚集状态。4已知：101 kPa时1 mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出热量为5 518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是()2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(g)H5 518 kJmol12C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H11 036 kJmol1HOH=H2OH57.3 kJmol12NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1ABCD只有解析：选C。判断热化学方程式的书写时，要注意状态、H单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学计量数不对应，故错误；错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的热化学方程式为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。“六看法”判断热化学方程式正误(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H的数值与化学计量数是否对应。(6)看化学原理是否正确，如燃烧热和中和热的热化学方程式是否符合燃烧热和中和热的概念。考点三燃烧热和中和热能源1燃烧热和中和热的比较燃烧热中和热相同点能量变化放热H及其单位H0，单位均为kJmol1不同点反应物的量1 mol不一定为1 mol生成物的量不确定生成物水为1 mol反应热含义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在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量表示方法燃烧热为Ha kJmol1(a0)强酸与强碱在稀溶液中反应的中和热为57.3 kJmol1或H57.3 kJmol12.中和热的测定(1)装置(请在横线上填写仪器名称)(2)计算公式：H kJmol1(t1起始温度，t2终止温度)(3)注意事项泡沫塑料板(或硬纸板)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。为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍过量。因为弱酸或弱碱存在电离平衡，电离过程需要吸热，实验中若使用弱酸或弱碱则测得的反应热数值偏小。3能源1化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能()22H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，则氢气的燃烧热为571.6 kJmol1()32C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，则C(s)的燃烧热为110.5 kJmol1()4弱酸、弱碱中和生成1 mol液态水时，放出的热量小于57.3 kJ()5测定中和反应反应热的过程中，搅拌溶液时可用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒()6将固体粉碎成粉末或将液体喷成雾状可使燃料燃烧更充分()7农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用()8开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含量()答案：1.2.3.4.5.6.7.8.题组一考查燃烧热、中和热的概念1已知反应：101 kPa时，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJ/mol；稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJ/mol。下列结论正确的是()A碳的燃烧热H110.5 kJ/molB的反应热为221 kJ/molC稀硫酸与稀NaOH溶液反应的中和热H257.3 kJ/molD稀醋酸和稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O，放出57.3 kJ的热量解析：选A。强酸、强碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol H2O的中和热H57.3 kJ/mol，C错误；由于2C(s)O2(g)=2CO(g)生成的CO不是稳定的氧化物，因此110.5 kJ/mol不是碳的燃烧热，由于CO转化为CO2放出热量，故碳的燃烧热H110.5 kJ/mol，A正确；反应热的表示包含三部分“符号”“数值”和“单位”，而B项中没有表示出符号，B错误；由于稀醋酸是弱电解质，电离时吸收热量，故稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ，D错误。2下列有关燃烧热及中和热的叙述正确的是()A已知2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H483.6 kJmol1，则氢气的燃烧热H为241.8 kJmol1B已知充分燃烧a g乙炔(C2H2)气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出b kJ热量，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式是C2H2(g)5/2O2(g)=2CO2(g)H2O(l)H2b kJmol1C含0.5 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出 26.7 kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式为OH(aq)H(aq)=H2O(l)H53.4 kJmol1D在稀溶液中：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，若向含0.5 mol H2SO4的稀硫酸溶液中加入1 mol NaOH固体，放出的热量为57.3 kJ解析：选B。氢气的燃烧热是指1 mol H2(g)完全燃烧生成 H2O(l)放出的热量，而题目中所给反应的产物是气态水，A错误；生成1 mol二氧化碳气体时反应的乙炔的物质的量为0.5 mol，故乙炔的燃烧热数值为2b，B正确；醋酸是弱电解质，在反应过程中还能继续电离吸热，C错误；NaOH固体溶于水的过程也放热，D项中放出的热量大于57.3 kJ，D错误。(1)燃烧热定义中的“完全燃烧”是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)等。(2)燃烧热是以1 mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的，因此在书写它的热化学方程式时，应以燃烧1 mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如：C8H18(l)O2(g)=8CO2(g)9H2O(l)H5 518 kJmol1，即C8H18的燃烧热H5 518 kJmol1。(3)中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1 mol液态H2O放出的热量，为57.3 kJmol1，弱酸、弱碱电离时吸热，放出的热量小于57.3 kJ，浓硫酸稀释时放热，放出的热量大于57.3 kJ。 题组二考查中和热的测定3为了测量某酸碱反应的中和热，计算时至少需要的数据有()酸的浓度和体积碱的浓度和体积比热容反应后溶液的质量生成水的物质的量反应前后温度变化操作所需的时间 ABCD全部解析：选C。在测量并计算反应放出的热量时用到的公式为QmCt，理解各符号表示的物理意义即可：m表示反应后溶液的质量，C表示比热容，t表示反应前后温度变化，C正确。4将V1 mL 1.0 molL1HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1V250)。下列叙述正确的是()A做该实验时环境温度为22 B该实验表明化学能可转化为热能CNaOH溶液的浓度约为1.0 molL1D该实验表明有水生成的反应都是放热反应解析：选B。中和反应为放热反应，B对；中和反应有水生成，但有水生成的反应不一定是放热反应，如H2CuOH2OCu是吸热反应，D错；从表中分析可知当加入HCl溶液5 mL、NaOH溶液45 mL反应后温度为22 ，故实验时环境温度低于22 ，A错；加入HCl溶液30 mL反应放热最多，应是酸碱正好中和，故c(NaOH)1.0 molL130 mL/20 mL1.5 molL1，C错。题组三考查能源的开发和利用5未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。下列能源符合未来新能源标准的是()天然气煤核能石油太阳能生物质能风能氢能ABCD解析：选D。新能源要符合污染小，可再生性强等特点，选D。6氢能是一种既高效又干净的新能源，发展前景良好。氢能具有的优点包括()资源丰富易燃烧、热值高储存方便制备工艺廉价易行ABCD解析：选A。氢能是易燃烧、热值高、资源丰富的新能源；但它也有储存难、制备成本高等缺点。考点四盖斯定律及反应热的计算与比较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，其反应热是相同的。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。(2)意义：间接计算某些反应的反应热。2反应热的计算(1)利用热化学方程式进行有关计算根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应热当作“产物”，计算反应放出或吸收的热量。(2)根据燃烧热数据，计算反应放出的热量计算公式：Q燃烧热n(可燃物的物质的量)(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焓变若反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的HE1E2。(4)利用盖斯定律计算反应热热化学方程式相加或相减，如：.C(s)O2(g)=CO2(g)H1；.C(s)O2(g)=CO(g)H2；可得CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2。合理设计反应途径，如：顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，即HH1H2。3反应热的比较(1)利用盖斯定律比较如比较H1与H2的大小的方法。因H10，H20，H3|H2|，所以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。(4)两个有联系的反应相比较时，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1，C(s)1/2O2(g)=CO(g)H2。则可得CO(g)O2(g)=CO2(g)H3H1H20，即H1Q2Q3BQ1Q3Q2CQ3Q2Q1DQ2Q1Q3解析：选A。由得：S(s)O2(g)=SO2(g)H(H1H2)0，所以(Q1Q2)Q2。由得：H2O(g)=H2O(l)H(H2H3)0，所以(Q2Q3)Q3。故Q1Q2Q3。6已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H43CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10，H30BH20，H40CH1H2H3DH3H4H5解析：选C。C与O2生成CO2的反应是放热反应，H10，CO与O2生成CO2的反应是放热反应，H30，铁与氧气的反应是放热反应，H40，A、B项错误；前两个方程式相减得：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3H1H2，即H1H2H3，C项正确；由4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H4和6CO(g)2Fe2O3(s)=6CO2(g)4Fe(s)2H5相加并除以3得：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3(H42H5)/3，D项错误。1(2017高考江苏卷)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)H1a kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2b kJmol1CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H3c kJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H4d kJmol1A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(2b2cd) kJmol1解析：选C。反应的产物为CO和H2，反应的产物为CO2和H2，反应的原料为CO2和H2，A项正确；反应将温室气体CO2转化为燃料CH3OH，B项正确；反应中生成物H2O为气体，C项中生成物H2O为液体，故C项中反应的焓变不等于 kJmol1，C项错误；依据盖斯定律，由22，可得所求反应的焓变，D项正确。2(2016高考海南卷)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)80O2(g)=57CO2(g)52H2O(l)已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热H为()A3.8104 kJmol1B3.8104 kJmol1C3.4104 kJmol1D3.4104 kJmol1解析：选D。燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8104 kJ，则1 mol油酸甘油酯完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量为1 mol884 gmol13.4104 kJ，所以H3.4104 kJmol1。3(2015高考上海卷改编)已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如图所示。下列说法正确的是()A加入催化剂，减小了反应的热效应B加入催化剂，可提高H2O2的平衡转化率CH2O2分解的热化学方程式：H2O2=H2OO2H0BH50，H4H3CH1H2H3DH3H4H5解析：选B。燃烧反应都是放热反应，故H30，A错误；将上述反应分别编号为，反应是铝热反应，显然是放热反应，H50，将反应反应可得反应，即H5H4H30，B正确，D错误；将反应反应可得反应3H2(g)O2(g)=3H2O(g)，故H1(H2H3)，C错误。7用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。已知：Cu(s)2H(aq)=Cu2(aq)H2(g)H64.39 kJmol12H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)H196.46 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.84 kJmol1在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2(aq)和H2O(l)的反应热的H等于()A417.91 kJmol1B319.68 kJmol1C546.69 kJmol1D448.46 kJmol1解析：选B。 将已知热化学方程式依次编号为，则得：Cu(s)2H(aq)H2O2(l)=2H2O(l)Cu2(aq)H319.68 kJmol1。8在1 200 时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)O2(g)=SO2(g)H2O(g)H12H2S(g)SO2(g)=S2(g)2H2O(g)H2H2S(g)O2(g)=S(g)H2O(g)H32S(g)=S2(g)H4则H4的正确表达式为()AH4(H1H23H3)BH4(3H3H1H2)CH4(H1H23H3)DH4(H1H23H3)解析：选A。根据盖斯定律，由第一个反应第二个反应第三个反应2可得第四个反应，则H4H1H2H32(H1H23H3)。9一定条件下，在水溶液中1 mol Cl、ClO(x1，2，3，4)的能量(kJ)相对大小如图所示，下列有关说法正确的是()Ae是ClOBbac反应的活化能为60 kJmol1Ca、b、c、d、e中c最稳定Dbad反应的热化学方程式为3ClO(aq)=ClO(aq)2Cl(aq)H116 kJmol1解析：选D。A项，e中Cl元素化合价为7价，而ClO中Cl元素化合价为5价，错误；B项，根据图中数据无法计算bac反应的活化能，错误；C项，a、b、c、d、e中a能量最低，所以最稳定，错误；D项，bad，根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO=ClO2Cl，反应热64 kJmol120 kJmol1360 kJmol1116 kJmol1，所以该热化学方程式为3ClO(aq)=ClO(aq)2Cl(aq)H116 kJmol1，正确。10参考下表键能数据，估算晶体硅在氧气中燃烧生成二氧化硅晶体的热化学方程式：Si(s)O2(g)=SiO2(s)中，H的值为()化学键SiOO=OSiSiSiClSiC键能/kJmol1460498.8176360347A989.2 kJmol1B989.2 kJmol1C61.2 kJmol1D245.2 kJmol1解析：选A。硅和二氧化硅均是原子晶体，其中在晶体硅中每个硅原子形成422个SiSi键，在二氧化硅晶体中每个硅原子形成4个SiO键。由于反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则该反应的反应热H2176 kJmol1498.8 kJmol14460 kJmol1989.2 kJmol1，故选A。二、非选择题11催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。(1)人们常用催化剂来选择反应进行的方向。图1所示为一定条件下1 mol CH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量