2021版新高考化学一轮复习 第5章 化学反应与能量转化 第1节 化学反应的热效应教学案 鲁科版.doc

第1节化学反应的热效应课标解读要点网络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了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。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。5了解焓变(h)与反应热的含义。了解活化能的概念。6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。 焓变热化学方程式1化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。(3)化学反应中的能量转化形式吸热反应：热能化学能。放热反应：化学能热能。光合作用：光能化学能。燃烧反应：化学能热能，化学能光能。原电池反应：化学能电能。电解池反应：电能化学能。(4)化学反应的实质与特征2焓变、反应热(1)焓(h)用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变(h)hh(生成物)h(反应物)。单位kjmol1或kj/mol。(3)反应热指当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量，通常用符号q表示，单位kjmol1。(4)焓变与反应热的关系对于恒压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有关系：hqp。3吸热反应和放热反应(1)从反应物和反应产物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。反应吸热反应放热(2)从反应热的量化参数键能的角度分析提醒：熟记常见的放热与吸热反应放热反应：可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟水或酸的置换反应；物质的缓慢氧化；铝热反应。吸热反应：大多数分解反应；盐类的水解反应；ba(oh)28h2o与nh4cl反应；碳和水蒸气、c和co2的反应。注意：有能量变化的物理变化不属于放热或吸热反应。4活化能与焓变的关系(1)e1为正反应活化能，e2为逆反应活化能，he1e2。(2)催化剂能降低正、逆反应的活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不影响焓变的大小。5热化学方程式(1)定义：表示参加反应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。如2h2(g)o2(g)=2h2o(l)h571.6 kjmol1表示在25 、101 kpa条件下，2_mol_h2和1_mol_o2反应生成2_mol液态水时放出571.6_kj的热量。(1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。()(2)燃烧反应既有热能的变化又有光能的变化。()(3)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。()(4)n2(g)3h2(g)2nh3(g)h92 kjmol1中的h与可逆反应、反应物的物质的量无关。()(5)可逆反应的h(正反应)与h(逆反应)互为倒数。()答案(1)(2)(3)(4)(5)1已知：2so2(g)o2(g)2so3(g)ha kjmol1，该反应的正反应活化能为b kjmol1，则该反应的逆反应活化能为_kjmol1。答案ab2常温常压下，1 g h2完全燃烧，放出a kj的热量，则h2燃烧的热化学方程式为_。答案h2(g)o2(g)=h2o(l)h2a kjmol13h2与icl的反应分、两步进行，其能量曲线如图所示。(1)反应、分别属于_反应、_反应，反应、谁的反应较快？_。(2)总反应的热化学方程式为_。答案(1)放热放热反应(2)h2(g)2icl(g)=i2(g)2hcl(g)h218 kjmol1命题点1能量变化图像与活化能1某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是 ()a反应过程可表示为 be1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能c正反应的热效应he1e20，所以正反应为放热反应d此图中逆反应的热效应he1e20，反应后气体分子数减小，s0，故该反应不能自发进行，a项错误；该反应为吸热反应，h(ab) kjmol1，b项正确；使用催化剂可以降低正、逆反应的活化能，但反应热不变，即a、b的差值不变，c项错误；1 mol a2(g)和1 mol b2(g)完全分解为气态原子需吸收a kj能量，d项错误。4(2019三晋名校联考)在苯中，ha发生二聚：2ha(ha)2，反应在较低温度下自发进行，则h_(填“”“”或“”)0。已知该二聚反应的反应热数值约为活化能的。下列能量关系图最合理的是_(填字母序号)。ab cd解析反应在较低温度下自发进行， 说明h0，故2ha的能量比(ha)2的能量高，又因为该二聚反应的反应热数值约为活化能的，故选b。答案b命题点2反应热的基本计算5(双选)用cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物hcl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：4hcl(g)o2(g)2cl2(g)2h2o(g)h115.6 kjmol1。下列说法正确的是()a该反应的活化能为115.6 kjmol1b使用催化剂能使该反应的焓变增大c该反应的正反应活化能比逆反应活化能小d断裂h2o(g)中1 mol ho键比断裂hcl(g)中1 mol hcl 键所需能量多cda项，活化能不等于反应热，错误。b项，催化剂对反应焓变的大小无影响，错误。c项，h正反应活化能逆反应活化能0，故正反应活化能比逆反应活化能小，正确。d项，4e(hcl)498 kjmol12243 kjmol14e(ho)115.6 kjmol1，整理得e(ho)e(hcl)31.9 kjmol1，故断开1 mol ho键比断开1 mol hcl键所需能量多，正确。6一定条件下，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。(1)d是_(填离子符号)。(2)bac反应的热化学方程式为_(用离子符号表示)。解析(1)根据化合价可知，a为cl，b为clo，c为clo，d为clo。(2)bac的热化学方程式为3clo(aq)=2cl(aq)clo(aq)h(2063360) kjmol1117 kjmol1。答案(1)clo(2)3clo(aq)=2cl(aq)clo(aq)h117 kjmol1h的三种基本计算公式(1)h反应物总键能之和生成物总键能之和。(2)h生成物总能量反应物总能量h(生成物)h(反应物)。(3)h正反应活化能逆反应活化能。注意：常见物质(1 mol)中化学键数目物质co2(c=o)ch4(ch)p4(pp)sio2(sio)石墨金刚石s8 (ss)si键数24641.5282命题点3热化学方程式的书写7根据信息书写热化学方程式(1)化合物ax3和单质x2在一定条件下反应可生成化合物ax5。回答下列问题：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_。(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)在一定条件下，将1 mol n2和3 mol h2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时n2的转化率为25%，放出q kj的热量，写出n2与h2反应的热化学方程式为_。(4)nabh4(s)与h2o(l)反应生成nabo2(s)和氢气，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_。解析(1)室温时ax3为液态(l)，ax5为固态(s)。(2)根据碳原子守恒有：c2h5oh2co22caco3。生成100 g caco3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。(3)1 mol n2完全反应放出的热量为 kj4q kj，故n2(g)3h2(g)2nh3(g)h4q kjmol1。(4)消耗1 mol nabh4(s)放热38 kj216 kj。答案(1)ax3(l)x2(g)=ax5(s)h123.8 kjmol1(2)c2h5oh(l)3o2(g)=2co2(g)3h2o(l)h2q kjmol1(3)n2(g)3h2(g)2nh3(g)h4q kjmol1(4)nabh4(s)2h2o(l)=nabo2(s)4h2(g)h216 kjmol18已知：p4(s)6cl2(g)=4pcl3(g)ha kjmol1，p4(s)10cl2(g)=4pcl5(g)hb kjmol1，p4具有正四面体结构，pcl5中pcl键的键能为c kjmol1，pcl3中pcl键的键能为1.2c kjmol1。请回答：pcl3(g)和氯气反应生成pcl5(g)的热化学方程式为_。解析设已知中的两个热化学方程式分别为：p4(s)6cl2(g)=4pcl3(g)ha kjmol1，p4(s)10cl2(g) =4pcl5(g)hb kjmol1，根据盖斯定律，()4得：pcl3(g)cl2(g)=pcl5(g)h kjmol1。答案pcl3(g)cl2(g)=pcl5(g)h kjmol1书写热化学方程式注意事项(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25 、101 kpa下进行的，可不注明。(2)注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。(3)注意符号、单位：h应包括“”或“”、数值和单位(kjmol1)。(4)区别于普通方程式：一般不注“”“”以及“点燃”“加热”等。(5)注意热化学方程式的系数：热化学方程式中各物质化学式前面的系数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。且系数必须与h相对应，如果系数加倍，则h也要加倍。(6)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。 燃烧热中和热能源1燃烧热和中和热燃烧热中和热相同点能量变化放热h及其单位h0)强酸与强碱反应的中和热h57.3_kjmol12.中和反应热(简称中和热)的测定(1)实验装置(2)测定原理qc(t2t1)。其中c表示溶液及量热计的热容，t1、t2分别表示反应前和反应后体系的温度。(3)注意事项中和热测定实验关键是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失。为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍微过量。3能源(1)分类(2)科学开发利用能源的措施提高能源的利用率科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧：一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大o2浓度等；二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等。开发新的能源开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等。(1)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是ch3oh(g)o2(g)=co2(g)2h2(g)h192.9 kjmol1，则ch3oh(g)的燃烧热为192.9 kjmol1。()(2)已知稀溶液中，h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kjmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kj的热量。()(3)在中和热测定时，加酸液或碱液的动作缓慢，或用铁丝搅拌，所测中和热均减小。()(4)天然气与沼气的主要成分均为ch4，二者均为绿色能源。()(5)为了使燃烧更充分，空气的量越多越好。()(6)固体可燃物粉碎可以使可燃物燃烧更完全。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)1已知丙烯(c3h6)的燃烧热为a kjmol1，则表示丙烯燃烧热的热化学方程式为_。答案c3h6(g)o2(g)=3co2(g)3h2o(l)ha kjmol12已知h(aq)oh(aq)=h2o(l)h57.3 kjmol1。(1)h2so4(aq)ba(oh)2(aq)=baso4(s)2h2o(l)h_114.6 kjmol1(填“”“”或“”)。(2)naoh与h2so4反应时，表示中和热的热化学方程式为_。答案(1)(2)naoh(aq)h2so4(aq)=na2so4(aq)h2o(l)h57.3 kjmol1命题点1燃烧热、中和热与能源1(2019昆明模拟)已知：h(aq)oh(aq)=h2o(l) h157.3 kjmol1，2h2(g)o2(g)=2h2o(l) h2571.6 kjmol1，下列有关说法正确的是()a向含0.1 mol naoh的溶液中加入一定体积的0.1 moll1乙二酸，反应中的能量变化如图所示bnh3h2o(aq)h(aq)=nh(aq)h2o(l)h57.3 kjmol1c氢气的标准燃烧热为571.6 kjmol1d若反应中水为气态，则同样条件下的反应热：h57.3 kjmol1，b项错误；反应消耗1 mol h2(g)放出的热量为285.8 kj，故h2的燃烧热为285.8 kjmol1，c项错误；d项，水为气态时，放出的热量少，但h大，即hh2，d项错误。2(双选)(2019黑龙江哈尔滨三中期中)一些烷烃的燃烧热如下表：化合物燃烧热/(kjmol1)化合物燃烧热/(kjmol1)甲烷890.3正丁烷2878.0乙烷1560.8异丁烷2869.6丙烷2221.52甲基丁烷3531.3下列说法正确的是 ()a乙烷燃烧的热化学方程式为2c2h6(g)7o2(g)=4co2(g)6h2o(g)h1 560.8 kjmol1b稳定性：正丁烷异丁烷c正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kjmol1d相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多bc表示乙烷燃烧的热化学方程式中，h2o应为液态，且该反应的h3 121.6 kjmol1，a错误；由表中燃烧热数据可知，1 mol 正丁烷、异丁烷分别完全燃烧时，正丁烷放出的热量多，说明等量的两种物质，正丁烷具有的能量高于异丁烷，则异丁烷更稳定，b正确；2甲基丁烷的稳定性强于正戊烷，由于2甲基丁烷的燃烧热为3 531.3 kjmol1，故正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kjmol1，c正确；由表中数据分析可知，相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，d错误。3化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是()a直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同b天然气、水能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源c人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值d地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源ba项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果好，错误；c项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温度，有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；d项，地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是化石燃料，不属于新能源，错误。命题点2中和热的实验测定4某实验小组用0.50 moll1 naoh溶液和0.50 moll1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中碎泡沫塑料的作用是_。(2)写出该反应的热化学方程式生成1 mol h2o(l)时的反应热为57.3 kjmol1：_。(3)取50 ml naoh溶液和30 ml硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。请填写表格中的空白：温度次数起始温度t1/终止温度t2/温度差平均值(t2t1)/h2so4naoh平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.50 moll1 naoh溶液和0.50 moll1硫酸溶液的密度都是1.0 gml1，中和后生成溶液的比热容c4.18 j(g)1。则生成1 mol h2o(l)时的反应热h_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kjmol1有偏差，产生偏差的原因不可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔热效果差b量取naoh溶液的体积时仰视读数c分多次把naoh溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d用温度计测定naoh溶液起始温度后直接测定h2so4溶液的温度(4)若将一定量的稀氢氧化钠溶液和稀氨水分别和1 l 1 moll1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为h1、h2，则h1、h2的大小关系为_，理由是_。解析(3)第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值约为4.0 。h(5030)ml1.0 gml14.0 4.18103 kjg110.025 mol53.5 kjmol1。放出的热量少可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(4)稀氢氧化钠溶液中溶质都完全电离，稀氨水中的溶质是弱电解质，它与盐酸的反应中nh3h2o的电离要吸收热量，故中和热要小一些，h2要大一些，即h1h2。答案(1)隔热保温，防止热量的损失(2)h2so4(aq)2naoh(aq)=na2so4(aq)2h2o(l)h114.6 kjmol1(3)4.053.5 kjmol1b(4)h1”“0。(2)醋酸和naoh的中和反应(反应热h)，可以分为ch3cooh的电离(反应热h1)、h和oh的中和(反应热h2)两步，故h1hh246.8 kjmol1(57.3 kjmol1)10.5 kjmol1。(3)由有机物的结构可知，乙苯催化脱氢反应的h等于ch2ch3的总键能与ch=ch2、h2的总键能之差，故乙苯催化脱氢反应的h(54123483412612436) kjmol1124 kjmol1。根据h2和苯乙烯的燃烧热可以写出：h2(g)o2(g)=h2o(l)h1290 kjmol1，ch=ch2(g)10o2(g)=8co2(g)4h2o(l)h24 400 kjmol1。根据盖斯定律可求ch2ch3(g)o2(g)=8co2(g)5h2o(l)的hhh1h24 566 kjmol1。答案(1)(2)10.5 kjmol1(3)124 kjmol14 5662(2019北京高考，节选)已知反应器中还存在如下反应：.ch4(g)h2o(g)=co(g)3h2(g)h1.co(g)h2o(g)=co2(g)h2(g)h2.ch4(g)=c(s)2h2(g)h3为积炭反应，利用h1和h2计算h3时，还需要利用_反应的h。解析根据盖斯定律，由或可确定目标反应。答案c(s)2h2o(g)=co2(g)2h2(g)或c(s)co