优化方案（教师用书）高考化学一轮复习 第六章 第一讲 化学能与热能.doc

第一讲化学能与热能考纲展示1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。2.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。3.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。4了解热化学方程式的含义。5.了解焓变与反应热的含义。了解hh(反应产物)h(反应物)表达式的含义。6理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。考 点 一化学反应的热效应一、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。二、吸热反应和放热反应1反应特点(1)从能量高低的角度分析对于吸热反应：反应物的总能量生成物的总能量吸收的热量；对于放热反应：反应物的总能量生成物的总能量放出的热量。(2)从化学键的角度分析2常见的吸热反应和放热反应(1)吸热反应：大多数分解反应、盐的水解反应、ba(oh)28h2o和nh4cl反应、c与h2o(g)反应、c与co2反应。(2)放热反应：大多数化合反应、中和反应、金属与酸的反应、所有的燃烧反应。(1)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，其不属于吸热反应或放热反应。但在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。,(2)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系，如吸热反应nh4cl与ba(oh)28h2o在常温常压下即可发生反应，而很多放热反应需要在加热的条件下才能发生反应。(2015高考北京卷)最新报道：科学家首次用x射线激光技术观察到co与o在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下：下列说法正确的是()aco和o生成co2是吸热反应b在该过程中，co断键形成c和occo和o形成了具有极性共价键的co2d状态状态表示co与o2反应的过程解析a状态总能量为反应物总能量，状态总能量为生成物总能量，由图示知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。b.从状态、的图示可以看出，反应中co并未断裂成c和o，c、o原子间一直有化学键。c.由图示可以看出，co和o生成了co2，co2分子中c与o形成极性共价键。d.状态状态表示co与o反应生成co2的过程，并不是co与o2的反应过程。答案c1.(2014高考海南卷)(双选)某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是()a反应过程a有催化剂参与b该反应为放热反应，热效应等于hc改变催化剂，可改变该反应的活化能d有催化剂条件下，反应的活化能等于e1e2解析：选bc。解答本题，首先应该会看图像，清楚图像的横坐标、纵坐标表示的含义。然后看清反应物与生成物的相对能量的多少及反应热、活化能的含义。最后根据各个选项的问题逐一解答。a.由图示可知反应过程a需要的活化能较高，这是没有催化剂参与的过程，错误；b.由于反应物的能量高于生成物的能量，多余的能量就以热能的形式释放出来，所以该反应为放热反应，热效应等于反应物与生成物能量的差值h，正确；c.加入催化剂，改变了反应途径，降低了反应的活化能，正确；d.在有催化剂条件下整个反应的活化能为e1，错误。题组一放热反应和吸热反应1(教材改编)判断正误，正确的划“”，错误的划“”(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。()(5)nh4no3固体溶于水时吸热，属于吸热反应。()解析：(2)化学反应中的能量变化也有化学能与光能或电能间的相互转化。(3)物质在三态变化中涉及能量变化，但不属于化学变化。(4)该过程是物理变化过程，其能量变化不能称为反应热。(5)该过程中没有物质生成，不属于化学反应。答案：(1)(2)(3)(4)(5)2已知：h2(g)f2(g)=2hf(g)h270 kj/mol，下列说法正确的是()a氟化氢气体分解生成氢气和氟气的反应是放热反应b1 mol h2与1 mol f2反应生成2 mol液态hf放出的热量小于270 kjc在相同条件下，1 mol h2与1 mol f2的能量总和大于2 mol hf气体的能量d该反应中的能量变化可用上图来表示解析：选c。由热化学方程式可知h0，h2和f2反应生成hf(g)，该反应是放热反应，则hf(g)分解生成h2和f2的反应为吸热反应。hf(g)转变为hf(l)放热，则1 mol h2与1 mol f2反应生成2 mol hf(l)，放出的热量大于270 kj。该反应为放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，c正确。d项图中1 mol h2和1 mol f2的能量应高于2 mol hf气体的能量。题组二反应热的大小比较3试比较下列三组h的大小。(1)同一反应，生成物状态不同时：a(g)b(g)=c(g)h10a(g)b(g)=c(l)h2”、“”或“”，下同)。(2)同一反应，反应物状态不同时：s(g)o2(g)=so2(g)h10s(s)o2(g)=so2(g)h20则h1_h2。(3)两个有联系的不同反应相比：c(s)o2(g)=co2(g)h10c(s)o2(g)=co(g)h20则h1_h2。解析：比较h时一定要注意“”、“”符号。(1)因为c(g)=c(l)h30，则h3h2h1，所以h2h1。(2)由 (g)可知h1h2。(3)根据常识可知co(g)o2(g)=co2(g)h3h1。答案：(1)(2)(3)0表示吸热，h0表示放热，因而h后所跟数值需要带“”、“”符号。(2)描述反应热时，无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用h表示，其后所跟数值需要带“”、“”符号。(3)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“”号。3.(2015安徽池州模拟)下列关于热化学反应的描述中正确的是()ahcl和naoh反应的中和热h57.3 kjmol1。则h2so4和ca(oh)2反应的中和热h2(57.3) kjmol1bco(g)的燃烧热是283.0 kjmol1，则2co2(g)=2co(g)o2(g)反应的h(2283.0) kjmol1c1 mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热d稀醋酸与稀naoh溶液反应生成1 mol水，放出57.3 kj 热量解析：选b。 中和热是以生成1 mol h2o作为标准的，因此a不正确；燃烧热是指1 mol燃料完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，因此b正确，c不正确；稀醋酸是弱酸，电离过程需要吸热，放出的热量要小于57.3 kj，d不正确。题组一燃烧热、中和热的含义及辨析1(教材改编)判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)甲烷的燃烧热h890.3 kj/mol，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为ch4(g)2o2(g)=co2(g)2h2o(g)h890.3 kj/mol。()(2)在稀溶液中：h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kj/mol，若将含0.5 mol h2so4的浓硫酸与含1 mol naoh的溶液混合，放出的热量大于57.3 kj。()解析：(1)燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时的反应热，甲烷燃烧生成的稳定的氧化物应是二氧化碳气体和液态水。(2)浓硫酸在稀释时还要放出一部分热量。答案：(1)(2)2(2015湖南郴州四校联考)已知反应：25 、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h(257.3) 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。由2c(s)o2(g)=2co(g)h221 kj/mol知1 mol碳燃烧生成co放热110.5 kj，则生成co2放热大于110.5 kj，则燃烧热对应的h110.5 kj/mol，故a正确；的反应热h应为221 kj/mol，b错；中和热是指生成1 mol水时的对应热量，故仍为h57.3 kj/mol，c错；醋酸电离吸热，故用醋酸与naoh反应生成1 mol h2o，放热小于57.3 kj，d错。题组二对能源的认识3能源分类相关图如下图所示，下列四组选项中，全部符合图中阴影部分的能源是()a煤炭、石油、沼气b水能、生物能、天然气c太阳能、风能、潮汐能d地热能、海洋能、核能解析：选c。a中煤炭、石油都是不可再生能源，b中天然气是不可再生能源，d中核能是不可再生能源。4全球科技经济瞭望报道了美国氢燃料电池技术的发展。目前，我国的能源结构主要是煤，还有石油、天然气、核能等，这些能源都是不可再生且污染环境的能源，研究和开发清洁而又用之不竭的能源是未来发展的首要任务。科学家预测“氢能”将是21世纪最理想的新能源，氢能是利用氢气的燃烧反应放热提供能量。即h2(g)1/2o2(g)=h2o(l)h285.5 kjmol1。(1)试分析为什么“氢能”将是21世纪最理想的新能源？(指出两条优点即可)_。(2)目前世界上的氢气绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取。请写出工业上由天然气和高温水蒸气反应制氢气的化学方程式：_。(3)目前，有人提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系，如下图所示：这是一种最理想的氢能源循环体系，类似于生物的光合作用，太阳能和水是用之不竭的，而且价格低廉。急需化学家研究的是_。(4)列举两种方法简单安全地输送氢气：_。解析：(1)氢是宇宙中含量最丰富的元素之一，可提取出无穷无尽的氢气。氢气用作燃料不会污染环境。(2)该反应式的书写要注意工业上充分利用天然气，获得更多的氢气，必须利用廉价的水来提供氢，而不是直接分解。另外产物是二氧化碳，而不是一氧化碳，这样甲烷的利用率才更高。其反应式为ch42h2o(g)co24h2。(3)由图可见，科学家需研究出合适的光分解催化剂，它能在光照条件下促使水的分解速率加快。(4)管道运输(可以把现有的天然气和城市煤气管道输送系统改造为氢气输送系统)；用金属储氢材料储存后再运输。答案：(1)氢气来源广泛，作燃料不会产生污染等(答案合理即可)(2)ch42h2o(g)高温,co24h2(3)合适的光分解催化剂，在光照下加快h2o的分解速率(4)管道运输、用金属储氢材料储存后再运输(答案合理即可)题组三中和热的测定实验5(教材改编)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 moll1naoh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揭开泡沫塑料板用玻璃棒搅拌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上下搅动(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_。解析：(1)在中和热的测定实验中为了确保一种反应物被完全中和，常常使加入的一种反应物稍微过量一些。(2)为了减小热量损失，倒入naoh溶液应该一次迅速倒入。(3)使盐酸与naoh溶液混合均匀的正确操作是用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地上下搅动。(4)稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离，它们的中和热相同，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量，故中和热要小一些(注意中和热与h的关系)。(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。(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。答案：(1)确保盐酸被完全中和(2)c(3)d(4)h1h20，b错误，c正确；断键需要吸热，d错误。2一定条件下，充分燃烧一定量的丁烷放出热量161.9 kj，经测定完全吸收生成的co2需消耗5 moll1的koh溶液100 ml，恰好生成正盐，则此条件下热化学方程式：c4h10(g)13/2o2(g)=4co2(g)5h2o(g)的h为()a2 590.4 kjmol1 b2 590.4 kjmol1c1 295.2 kjmol1 d1 295.2 kjmol1解析：选b。据题意，放出161.9 kj热量时生成的co2的物质的量为5 moll10.1 l20.25 mol，所以h161.9 kjmol1162 590.4 kjmol1。题组二利用盖斯定律计算反应热3(2015广东梅州模拟)已知h2so4(aq)与ba(oh)2(aq)反应的h1 584.2 kjmol1；hcl(aq)与naoh(aq)反应的h55.6 kjmol1，则生成baso4(s)的反应热等于()a1 528.6 kjmol1 b1 473 kjmol1c1 473 kjmol1 d1 528.6 kjmol1解析：选b。h(aq)oh(aq)=h2o(l)h155.6 kjmol1ba2(aq)so(aq)=baso4(s)h22h(aq)2oh(aq)ba2(aq)so(aq)=baso4(s)2h2o(l)h31 584.2 kjmol1根据盖斯定律知，h32h1h2，h21 473 kjmol1。4(1)已知：温度过高时，wo2(s)转变为wo2(g)：wo2(s)2h2(g)w(s)2h2o(g)h66.0 kjmol1wo2(g)2h2(g)w(s)2h2o(g)h137.9 kjmol1则wo2(s)wo2(g)的h_。(2)碘可用作心脏起搏器电源锂碘电池的材料。该电池反应为2li(s)i2(s)=2lii(s)h已知：4li(s)o2(g)=2li2o(s)h14lii(s)o2(g)=2i2(s)2li2o(s)h2则电池反应的h_；碘电极作为该电池的_极。(3)真空碳热还原氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：al2o3(s)alcl3(g)3c(s)=3alcl(g)3co(g)ha kjmol13alcl(g)=2al(l)alcl3(g)hb kjmol1反应al2o3(s)3c(s)=2al(l)3co(g)的h_kjmol1(用含a、b的代数式表示)。解析：(1)根据题意可知，反应wo2(s)2h2(g)w(s)2h2o(g)h66.0 kjmol1和wo2(g)2h2(g)w(s)2h2o(g)h137.9 kjmol1，可得wo2(s)wo2(g)h203.9 kjmol1。(2)已知：4li(s)o2(g)=2li2o(s)h14lii(s)o2(g)=2i2(s)2li2o(s)h2根据盖斯定律，由()可得：2li(s)i2(s)=2lii(s)h(h1h2)。由电池反应可知，i2得电子被还原，则碘电极作为该电池的正极。(3)已知：al2o3(s)alcl3(g)3c(s)=3alcl(g)3co(g)ha kjmol1；3alcl(g)=2al(l)alcl3(g)hb kjmol1，根据盖斯定律，由可得：al2o3(s)3c(s)=2al(l)3co(g)h(ab) kjmol1。答案：(1)203.9 kjmol1(2)(h1h2)正(3)ab题组三利用键能计算反应热5通常把断开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可用于估算化学反应的反应热(h)，化学反应的h等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据，供计算使用。化学键siosiclhhhclsisisic键能/kjmol1460360436431176347工业上的高纯硅可通过下列反应制取：sicl4(g)2h2(g)=si(s)4hcl(g)，该反应的反应热h为_。解析：sicl4、h2和hcl分子中共价键的数目容易计算，而产物硅属于原子晶体，可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol晶体硅中所含的sisi键为2 mol，即制取高纯硅反应的反应热h4360 kjmol12436 kjmol1(2176 kjmol14431 kjmol1)236 kjmol1。答案：236 kjmol16(2012高考北京卷节选)用cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物hcl。利用反应a，可实现氯的循环利用。反应a：4hclo22cl22h2o已知：.反应a中，4 mol hcl被氧化，放出115.6 kj的热量。.(1)h2o的电子式是_。(2)反应a的热化学方程式是_。(3)断开1 mol ho 键与断开 1 mol hcl 键所需能量相差约为_kj，h2o中ho 键比hcl中hcl键_(填“强”或“弱”)。答案：(1) (2)4hcl(g)o2(g)2cl2(g)2h2o(g)h115.6 kj/mol(3)32强(1)熟记反应热h的基本计算公式h生成物的总能量反应物的总能量h反应物的总键能之和生成物的总键能之和(2)规避两个易失分点旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化学变化。计算物质中键的个数时，不能忽略物质的结构，如1 mol晶体硅中含2 mol sisi键，1 mol sio2中含4 mol sio键。1(2014高考新课标全国卷)室温下，将1 mol的cuso45h2o(s)溶于水会使溶液温度降低，热效应为h1，将1 mol 的cuso4(s)溶于水会使溶液温度升高，热效应为h2；cuso45h2o受热分解的化学方程式为cuso45h2o(s)cuso4(s)5h2o(l)，热效应为h3。则下列判断正确的是()ah2h3bh1h3解析：选b。1 mol cuso45h2o(s)溶于水会使溶液温度降低，为吸热过程，故h10,1 mol cuso4(s)溶于水会使溶液温度升高，为放热过程，故h20。根据盖斯定律得到关系式h1h2h3，分析得到答案：h1h3。2(2014高考上海卷)1,3丁二烯和2丁炔分别与氢气反应的热化学方程式如下：ch2=chch=ch2(g)2h2(g)ch3ch2ch2ch3(g)236.6 kjch3ccch3(g)2h2(g)ch3ch2ch2ch3(g)272.7 kj由此不能判断()a1,3丁二烯和2丁炔稳定性的相对大小b1,3丁二烯和2丁炔分子储存能量的相对高低c1,3丁二烯和2丁炔相互转化的热效应d一个碳碳三键的键能与两个碳碳双键的键能之和的大小解析：选d。根据盖斯定律可知即得到ch2=chch=ch2(g)ch3ccch3(g)36.1 kj，这说明1,3丁二烯转化为2丁炔是吸热反应，因此在质量相等的条件下1,3丁二烯的总能量低于2丁炔的总能量。能量越低越稳定，因此1,3丁二烯比2丁炔稳定性强，所以选项a、b、