（浙江专版）2018年高中化学 专题2 化学反应与能量转化 第二单元 化学反应中的热量学案 苏教版必修2.doc

第二单元化学反应中的热量考试要求1化学反应中能量转化的主要形式(a/b)2吸热反应和放热反应(a/a)3从化学反应中的反应物的总能量与生成物的总能量变化理解反应中的热效应(b/b)4化学键的断裂和形成与反应中能量变化的关系(b/c)5热化学方程式的书写(a/b)6利用热化学方程式进行简单计算(b/c)7合理利用化石燃料，提高燃料燃烧效率的方法(a/a)1吸热反应和放热反应：吸收热量的化学反应叫吸热反应，有热量放出的化学反应叫放热反应。2反应吸热或放热的原因：(1)微观上：断开化学键吸收的能量与形成化学键放出的能量不同，若前者大为吸热反应，后者大为放热反应；(2)宏观上：反应物的总能量与生成物的总能量不同，若前者小于后者为吸热反应，前者大于后者为放热反应。3常见的放热反应和吸热反应：(1)放热反应：燃烧中和反应活泼金属与h2o或酸的反应大多数化合反应。(2)吸热反应：co、h2还原金属氧化物的反应ba(oh)28h2o与nh4cl的反应大多数分解反应。4书写热化学方程式的“三步骤”：(1)写出配平的化学方程式；(2)标明物质的状态；(3)计算并写出对应的反应热h。化学反应中的热量变化1化学反应中的能量变化(1)化学反应的基本特征都有新物质生成，常伴随着能量变化及发光、变色、放出气体、生成沉淀等现象。能量的变化主要表现为热量的放出或吸收。在化学反应中，反应前后能量守恒。(2)反应热含义：在化学反应中放出或吸收的热量通常叫做反应热。符号与单位：反应热用符号h表示，单位一般采用kjmol1。2放热反应与吸热反应(1)化学能与热能转化的实验探究镁与盐酸反应实验操作实验现象实验结论产生大量气泡、温度计指示温度升高镁与盐酸反应的离子方程式为mg2h=mg2h2，该反应放出热量ba(oh)28h2o与nh4cl晶体反应实验操作实验现象实验结论a.有刺激性气味气体产生b.用手摸烧杯底部有冰凉感觉c.用手拿起烧杯，玻璃片黏结到烧杯的底部d.烧杯内反应物成糊状化学方程式为ba(oh)28h2o2nh4cl=bacl22nh310h2o，该反应吸收热量由上述实验可知，化学反应都伴随着能量变化，有的放出能量，有的吸收能量。(2)放热反应：有热量放出的化学反应；吸热反应：吸收热量的化学反应。特别提醒需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应(如炭的燃烧)，不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应如ba(oh)28h2o与nh4cl的反应。3化学反应中能量变化的原因(1)从化学键角度分析化学反应中的能量变化请根据下列信息分析氢气燃烧生成水蒸气时，为什么会发生能量变化？从给出的信息可知，在化学反应过程中，反应物分子中旧键断裂需吸收能量，生成物分子中新键形成放出能量。断裂1 mol h2和 mol o2中化学键吸收的能量总和为436_kj249_kj685_kj。形成1 mol h2o中的共价键释放的能量为930_kj。因此反应放出的能量大于(填“大于”或“小于”)吸收的能量，故该反应放出能量。化学反应中的能量变化可以用右图形象地表示出来：a若e1e2，反应吸收能量；b若e1e2，反应放出能量。(2)从物质总能量高低角度分析化学反应中的能量变化从物质内部能量分析化学反应过程：化学反应的过程可看作“储存”在物质内部的能量(化学能)转化为热能、电能或光能等形式释放出来，或者是热能、电能或光能等转化为物质内部的能量(化学能)被“储存”起来的过程。物质总能量与化学反应能量变化的关系：a图中反应物的总能量大于生成物的总能量，反应释放能量；b图中反应物的总能量小于生成物的总能量，反应吸收能量。1化学反应的本质是什么？断裂化学键、形成化学键与物质能量之间有什么关系？提示：化学反应的本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。2已知下列物质的键能：hhclclhcl键能/(kjmol1)436.4242.7431.8对于反应：h2cl2=2hcl，若生成2 mol hcl，反应过程中断裂化学键共吸收的能量是多少？形成化学键共放出的能量是多少？依据以上两个数据判断该反应是放出还是吸收能量，并确定放出或吸收能量的多少？提示：反应过程中断裂化学键共吸收的能量是436.4 kj242.7 kj679.1 kj，形成化学键共放出的能量是431.8 kj2863.6 kj，由于863.6679.1，故该反应放出能量，放出的能量为863.6 kj679.1 kj184.5 kj。1放热反应与吸热反应的比较类型比较放热反应吸热反应概念有热量放出的化学反应，放热反应的h为“”或h0形成原因反应物的总能量生成物的总能量反应物的总能量生成物的总能量与断键、成键中能量变化关系断键吸收的总能量成键放出的总能量图示实例绝大多数化合反应，如caoh2o=ca(oh)2所有的燃烧反应，如ch42o2co22h2o酸碱中和反应，如naohhcl=naclh2o活泼金属与酸或水的反应，如2na2h2o=2naohh2部分特殊反应，如铝热反应、过氧化钠与水或co2的反应、氨的催化氧化等绝大多数分解反应，如caco3caoco2铵盐与碱的反应，如2nh4cl(s)ba(oh)28h2o(s)=bacl22nh310h2o以c、co和h2为还原剂的氧化还原反应，如c(s)h2o(g)co(g)h2(g)2.注意事项(1)并非所有的分解反应都为吸热反应，如双氧水的分解为放热反应。(2)并非所有的化合反应都为放热反应，如co2c2co为吸热反应。1下列变化一定是放热的化学反应的是()ah2o(g)=h2o(l)b2hi(g)=h2(g)i2(g)c形成化学键时共放出能量862 kj的化学反应d能量变化如图所示的化学反应解析：选da项，气态水变成液态水放出热量，但属于物理变化；b项，该反应为分解反应，是吸热反应；c项，未告诉断裂化学键吸收的能量，不能判断该反应是吸热反应还是放热反应；d项，反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。2(2016东阳中学期末)2a(g)b(g)h1(h10)；2a(g)b(l)h2；下列能量变化示意图正确的是()解析：选b反应的h10，为放热反应，即反应物的能量高于生成物的能量，且物质由气态转变为液态时，也将放热。对照选项图像可知b项符合。热化学方程式1概念表示化学反应中放出或吸收的热量的化学方程式。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。3实例8 g ch4气体完全燃烧生成co2和液态水，放出445 kj的热量，则反应的热化学方程式为ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890 kjmol1。氢气在氧气中燃烧的热量变化，可用下列热化学方程式分别表示：2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kjmol1h2(g)o2(g)=h2o(l)h285.8 kjmol1h2(g)o2(g)=h2o(g)h241.8 kjmol1问题思考1与化学方程式2h2o22h2o相比较，有何特点？提示：注明了反应物、生成物的状态；在化学方程式的右边注明了反应热h的正负、数值和单位。2与相比较，h不同的原因是什么？提示：化学计量数不同，参加反应h2的物质的量不同，h不同。3和相比较，h不同的原因是什么？提示：参加反应h2的物质的量相同，生成h2o的状态不同，h不同。4表示的意义是什么？提示：在一定条件下，1 mol氢气与 mol氧气完全反应，生成1 mol气态水放出241.8 kj的热量。1书写热化学方程式的“三步骤”2理解热化学方程式的“四注意”(1)反应条件书写热化学方程式时应注明h的测定条件，一般情况下h是在25 、1.01105 pa下测定的，可不注明温度和压强。(2)能量变化h表明反应放出或吸收的能量，h只能写在标有反应物和生成物状态的化学方程式的右边，并用空格隔开。若为放热反应，h0。h的单位一般为kjmol1。(3)物质状态反应物和生成物的聚集状态不同，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。热化学方程式中不标“”和“”。(4)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，因此化学计量数可以是整数，也可以是分数，且h与化学计量数对应成比例。1(2015浙江10月考试)已知1 mol ch4气体完全燃烧生成气态co2和液态h2o，放出890.3 kj热量，则表示该反应的热化学方程式正确的是()ach4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(g)h890.3 kjmol1bch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890.3 kjmol1cch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h890.3 kjmol1dch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(g)h890.3 kjmol1解析：选b因放热反应h为负，结合生成的水为液态，只有b选项正确。2(2016温州普通高中联考)已知在101 kpa、298 k条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kj热量，下列热化学方程式正确的是()ah2o(g)=h2(g)o2(g)h(298 k)242 kjmol1bh2(g)o2(g)=h2o(l)h(298 k)484 kjmol1ch2(g)o2(g)=h2o(g)h(298 k)242 kjmol1dh2(g)o2(g)=h2o(g)h(298 k)484 kjmol1解析：选c热化学方程式以下几个方面容易错误，未注明物质的聚集状态，系数与h的值不相同，h的符号相反了。在298 k时，由“2 mol氢气燃烧生成水蒸气放出484 kj热量”知“1 mol氢气燃烧生成水蒸气放出242 kj热量”。所以选c。 方法技巧判断热化学方程式正误的方法“四看法”(1)看各物质的聚集状态是否正确。(2)看h变化的“”、“”是否正确。(3)看h的单位是否正确。(4)看h数值与化学计量数是否相对应。燃料燃烧释放的热量1热值已知下列几种燃料的热值：物质天然气焦炭氢气乙醇热值/(kjg1)563314330其热化学方程式分别为：c(s)o2(g)=co2(g)h396 kjmol1ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(l)h896 kjmol1h2(g)o2(g)=h2o(l)h286 kjmol1c2h5oh(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h1 380 kjmol1(1)完全燃烧相等物质的量的上述物质，放出热量的大小顺序是。(2)完全燃烧等质量的上述物质，放出热量的大小顺序是。(3)我国实施的“西气东输”工程中的“气”是指天然气，主要成分是甲烷，与煤等燃料相比较其优点是热值高，使用起来更经济，对环境污染小。(4)燃料燃烧放出热量的大小常用热值来衡量。燃料的热值是指在一定条件下单位质量的物质完全燃烧所放出的热量，单位是kjg1。2以煤为例，探究提高燃料燃烧效率问题(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的依据是与空气中o2的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率加快。(2)通入适当过量空气的依据是空气充足，煤粉燃烧充分，生成co2，放出热量多；若空气不足，煤燃烧不完全，生成co，产生热量减少，且会造成污染。(3)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失。(4)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。1煤、石油、天然气是可再生能源吗？提示：是不可再生能源。2氢气作为一种新型能源，未来发展潜力很大，请分析h2作为新型能源有哪些优点？提示：生产h2的原料来源广(如水)；h2的热值高，即单位质量的h2完全燃烧放出的热量多；h2的燃烧产物是水，无污染。3可燃物燃烧必须具备的条件是什么？提示：一是温度达到着火点以上；二是可燃物与o2充分接触。1燃料燃烧释放的热量(1)特点质量相同的不同燃料，由于它们的热值不同，完全燃烧后放出的热量不相同。(2)计算方法燃料燃烧放出的热量形成生成物中的化学键放出的总能量断裂反应物中的化学键吸收的总能量。2提高燃料的使用效率(1)当今世界上使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然气。(2)化石燃料需亟待解决的问题(3)解决燃料燃烧存在问题的研究方向研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施；防止燃料燃烧造成的环境污染；通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为洁净燃料；开发氢能、核能、太阳能等洁净、高效的新能源。1下列说法不正确的是()化石燃料在任何条件下都能充分燃烧化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的co、so2等有害气体直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低abc d解析：选a化石燃料充分燃烧的条件是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触，且空气或氧气要适当过量，不正确；固体煤变为气体燃料后，接触面积增大，燃烧更充分，燃烧效率更高，不正确。2已知反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)，有关物质的化学键键能(拆开1 mol化学键所需要的能量)如下：化学键nnnhhh 键能/(kjmol1)945.0391.0436.0计算该反应生成2 mol nh3时吸收或放出的热量是多少？解析：旧键断裂需要吸收的能量：q吸e(nn)3e(hh)945.0 kjmol13436.0 kjmol12 253.0 kjmol1。因为1 mol nh3中含有3 mol nh键，化学反应中生成2 mol nh3，共含有6 mol nh键，所以新键形成放出的能量：q放6e(nh)6391.0 kjmol12 346.0 kjmol1，q吸0dh的大小与热化学方程式的化学计量数无关解析：选c化学反应过程中，既有物质的变化，又有能量的变化，a错误；b项反应为放热反应，错误；h的大小与化学计量数对应成正比，d错误。3下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是()a氢氧化钠溶液与稀盐酸混合b氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合搅拌c乙醇燃烧d锌与稀硫酸的反应解析：选b生成物的总能量高于反应物的总能量，说明此反应是吸热反应。a项，反应属于放热反应，错误；b项，属于吸热反应，正确；c项，燃烧是放热反应，错误；d项，锌与稀硫酸的反应属于放热反应，错误。4下图为某化学反应的能量反应进程图，由此可判断该反应()a为放热反应b为吸热反应c属于燃烧反应 d属于中和反应解析：选b由图像可知，该反应反应物的总能量低于生成物的总能量，是吸热反应，而物质的燃烧反应、酸碱中和反应是放热反应。5(2016绍兴一中测试)在热化学方程式中，当h为负值时是放热反应，正值时是吸热反应。现有下面两个热化学反应：ch3oh(l)1.5o2(g)=co2(g)2h2o(l)h1ch3oh(l)o2(g)=co(g)2h2o(l)h2h1与h2关系正确的是()ah1h2 bh1h2 dh11.5h2解析：选b首先h，要带符号进行比较，ch3oh(l)1.5o2(g)=co2(g)2h2o(l)比ch3oh(l)o2(g)=co(g)2h2o(l)放出的热量多，所以h1更小，所以选b。6(2016杭州七校联考)下列说法正确的是()a若氢气和氧气化合是放热反应，则水电解生成氢气和氧气是吸热反应b需要加热才能进行的反应是吸热反应c反应放出的热量的多少与反应物的质量和状态无关d对放热反应abcd，a、b的能量总和小于c、d的能量总和解析：选a氢气和氧气化合是放热反应，水电解生成氢气和氧气是吸热反应，故a正确；吸热反应不一定需要加热才能进行，比如氯化铵和氢氧化钡之间的反应是吸热反应，不需加热即可进行，故b错误；反应放出的热量的多少与反应物的质量和状态有关，故c错误；对于放热反应abcd，a、b的能量总和大于c、d的能量总和，故d错误。7下列热化学方程式书写正确的是()a2so2o2=2so3h196.6 kjmol1b2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h517.6 kjmol1ch2(g)1/2o2(g)=h2o(l)h285.8 kjdc(s)o2(g)=co2(g)h393.5 kjmol1解析：选ba项，未注明物质状态，错误；b项正确；c项，h的单位是kjmol1，错误；d项，c(s)o2(g)=co2(g)是放热反应，he2，反应体系的总能量_(填“升高”或“降低”)，为_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)若e1e2，反应体系的总能量_(填“升高”或“降低”)，为_(填“吸热”或“放热”)反应。解析：当反应物的总能量大于生成物的总能量时，该反应为放热反应，反应后体系的能量降低；当反应物的总能量小于生成物的总能量时，该反应为吸热反应，反应后体系的能量升高。答案：(1)降低放热(2)升高吸热10甲硅烷(sih4)是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃。(1)甲硅烷中含有的化学键是_，其在固态时属于_晶体。(2)已知室温下1 g甲硅烷自燃生成sio2和液态水放出热量44.6 kj，则其热化学方程式为_。解析：(1)甲硅烷是非金属和非金属形成的化合物，属于共价化合物，其中只含共价键，在固态时依靠分子间作用力结合成分子晶体。(2)1 mol sih4完全燃烧，生成液态水放出的热量为44.6 kjg132 g1 427.2 kj。因此热化学方程式为sih4(g)2o2(g)=sio2(s)2h2o(l)h1 427.2 kjmol1。答案：(1)共价键分子(2)sih4(g)2o2(g)=sio2(s)2h2o(l)h1 427.2 kjmol11.有下列物质：naoh固体；浓硫酸；nh4no3晶体；cao固体。现将它们分别装入有水的锥形瓶里，立即塞紧带u形管的塞子，发现u形管内滴有红墨水的液面呈现如图所示状态，判断加入的物质可能是()a bc d解析：选bu形管内右侧液面高于左侧，说明锥形瓶中气体受热膨胀，naoh固体、浓硫酸溶于水放热，nh4no3晶体溶于水吸热，cao与水反应放热。2.下列反应或过程中能量的变化如图所示的是()ahhhhb2nh4clba(oh)28h2o=bacl22nh310h2ocmg2hcl=mgcl2h2dh2so42koh=k2so42h2o解析：选b图像中，生成物的总能量大于反应物的总能量，说明是吸热反应或吸热过程。a项，属于形成化学键，过程中放出能量，错误；b项，属于铵盐和碱的反应，是吸热反应，正确；c项，属于金属与酸的反应，是放热反应，错误；d项，属于酸碱中和反应，是放热反应，错误。3热化学方程式c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h131.3 kjmol1表示()a炭和水反应吸收131.3 kj能量b1 mol炭和1 mol水反应生成一氧化碳和氢气并吸收131.3 kj热量c1 mol固态炭和1 mol水蒸气反应生成一氧化碳气体和氢气，并吸热131.3 kjd1个固态炭原子和1分子水蒸气反应吸热131.3 kj解析：选c热化学方程式的含义是1 mol固体炭与1 mol水蒸气完全反应生成co气体和h2时，吸收131.3 kj的热量。4下列能正确表示氢气与氯气反应生成氯化氢过程中能量变化的示意图是()解析：选b氢气与氯气的反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应物断键先吸收能量，能量增大，然后形成化学键时放出能量，能量降低。5(2016绍兴一中期中)如图所示，对a生成c的反应，下列结论正确的是()a该反应为吸热反应b该反应进行时，一定有能量放出ca比c稳定d该反应不需要加热就可以进行解析：选ba选项错误，该反应为放热反应；c选项错误，能量低的物质稳定， c比a稳定；d选项错误，该反应是放热反应，放热反应是反应过程放出热量，并不代表反应不需要加热，有些放热反应也需要加热才能进行，如铝热反应需要加热才能进行。6(2016温州普通高中联考)已知1 g丙烷(c3h8)完全燃烧生成co2和液态水，放出50.405 kj热量，则下列热化学方程式正确的是()ac3h8(g) 5o2(g)=3co2(g)4h2o(l)h50. 405 kjmol1bc3h8(g)5o2(g)=3co2(g)4h2o(l)h2217. 82 kjmol1cc3h8(g)5o2(g)=3co2(g)4h2o(l)h50. 405 kjmol1dc3h8(g)5o2(g)=3co2(g)4h2o(l)h2217.82 kjmol1解析：选d1 g丙烷(c3h8)完全燃烧生成co2和液态水，放出50.405 kj热量，可知1 mol丙烷燃烧放出的热量为q50.405 kj442 217.82 kj。反应热h的数值不对，应为h2217.82 kjmol1，故a、c错误；反应热h的正负不对，因为反应放热，反应热h应为负值，即h2 217.82 kjmol1，故b错误；因为反应放热，反应热h应为负值，即h2 217.82 kjmol1，故d正确。7化学反应a2b2=2ab的能量变化如图所示，则下列说法正确的是()a该反应是吸热反应b断裂1 mol aa键和1 mol bb键共放出x kj能量c断裂2 mol ab键需要吸收y kj能量d2 mol ab的总能量大于1 mol a2和1 mol b2的总能量解析：选ca项，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，错误；b项，断键时吸收能量，所以断裂1 mol aa键和1 mol bb键应吸收x kj能量，错误；c项，据图可知，断裂2 mol ab键成为2 mol a和2 mol b吸收y kj能量，正确；d项，2 mol ab的总能量小于1 mol a2和1 mol b2的总能量，错误。8(2016余姚中学期中)根据如图所示的n2(g)和o2(g)反应生成no(g)过程中能量变化情况，判断下列说法正确的是() an2(g)与o2(g)反应生成no(g)是放热反应b2 mol o原子结合生成o2(g)时需要吸收498 kj能量c1 mol no(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kj能量dn2(g)o2(g)=2no(g)的反应热h1 444 kjmol1解析：选ca选项错误，h(946498)2632180 kjmol1，所以反应是吸热反应；b选项错误，2 mol o原子结合生成o2(g)时需要放出498 kj能量；c选项正确，根据键能的定义，1 mol no(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632 kj能量；d选项错误，n2(g)o2(g)=2no(g)的反应热h180 kjmol1。 9如图是某同学设计的放热反应的观察装置。其实验操作步骤如下：按图所示将实验装置连接好；在u形管内加入少量红墨水(或品红溶液)，打开t形管活塞，使u形管内两边的液面处于同一水平面，再关闭t形管活塞；在盛有1.0 g氧化钙的小试管里滴入2