2020化学新苏教必修：专题二第二单元化学反应中的热量含解析.doc

教学资料范本2020化学新苏教必修：专题二第二单元化学反应中的热量含解析编 辑：_时 间：_学习目标核心素养建构1.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应等概念。2.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因、能说出常见的能量转化形式。3.了解热化学方程式的含义。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料的重要性。知 识 梳 理一、 放热反应和吸热反应1.反应中化学能与其他能的转化CaCO3的高温分解：热能化学能；植物的光合作用：光能化学能；电解水制H2：电能化学能；物质的燃烧：化学能热能、光能2.吸热反应、放热反应(1)实验探究实验操作实验现象有关化学方程式及结论产生大量气泡、混合液的温度升高离子方程式：2Al6H=2Al33H2结论：反应过程中释放热量有刺激性气味气体产生、烧杯温度降低化学方程式：Ba(OH)28H2O2NH4Cl=BaCl22NH310H2O结论：反应过程中吸收热量结论每一个化学反应都伴随着能量的变化、有的释放能量、有的吸收能量(2)概念：有热量放出的化学反应称为放热反应、吸收热量的化学反应称为吸热反应。3.常见的放热反应和吸热反应(1)常见的放热反应：所有的燃烧反应；酸碱中和反应；大多数的化合反应；铝热反应；活泼金属与酸或H2O的反应。(2)常见的吸热反应：氢氧化钡与氯化铵晶体的反应；大多数的分解反应(如碳与水蒸气的反应)；以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应。【自主思考】1.根据下列图像、分析图、图中能量的变化、并说明理由。提示图中反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量、反应释放能量；图中反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量、反应吸收能量。2.从化学键变化的角度分析在化学反应中为什么会有能量的变化？提示化学反应包含两个过程：一是要断开反应物中的化学键、这一过程需要吸收能量克服原子间的相互作用；二是要形成生成物中的化学键、这一过程会释放能量、吸收与放出的能量不同、对外表现为能量的变化。化学反应中的能量变化可以用下图形象地表示出来：若E1E2、反应吸收能量；若E1。(2)完全燃烧相等质量的上述物质、放出热量的大小顺序为。(3)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。(4)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。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。【自主思考】6.已知：1 mol HH键断裂时吸收热量为436 kJ、1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ、1 mol HO键形成时放出热量463 kJ。计算反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)中的能量变化为多少？说明燃料燃烧放出热量的多少与形成生成物分子的化学键放出的总能量与燃烧时断裂反应物分子的化学键吸收的总能量有什么关系？提示断开2 mol HH键和1 mol O=O键需要吸收的能量为2436 kJ496 kJ1 368 kJ、生成2 mol H2O(g)放出的量为4463 kJ1 852 kJ。所以反应2H2(g)O2(g)=2H2O(g)中、放出的能量为1 852 kJ1 368 kJ484 kJ。燃料燃烧放出的热量形成生成物分子的化学键放出的总能量断裂反应物分子的化学键吸收的总能量。7.在生产和生活中应根据什么标准来选择燃料？ 提示燃料的热值、燃料的价格、燃料对环境的影响、燃料的储量、燃料的开采、运输。效 果 自 测1.判断正误、正确的打“”、错误的打“”。(1)化学变化过程中既有物质变化又有能量变化。()(2)化学反应中都会伴有能量的变化。()(3)伴有能量变化的过程一定是化学变化。()(4)化学反应中的能量变化全部是以热量的形式变化的。()(5)只要有化学键的断裂、一定发生化学反应。()(6)断裂化学键释放出能量而生成新键则吸收能量。()(7)当反应物的总能量大于生成物的总能量时、化学反应吸收能量。()(8)化学反应的过程实际上是一个旧键断裂的过程。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.已知HH键、ClCl键和HCl键的键能分别为436 kJmol1、243 kJ mol1和431 kJ mol1、则由Cl2(g)和H2(g)反应生成1 mol HCl(g)时的能量变化是()A.放热183 kJ B.放热91.5 kJC.吸热183 kJ D.吸热91.5 kJ解析反应的能量变化等于断键吸收的能量和成键放出的能量之差、则Cl2(g)和H2(g)反应生成2 mol HCl(g)时的能量变化为436 kJ243 kJ2431 kJ183 kJ、即该反应是放热反应、则生成1 mol HCl(g)时放出热量91.5 kJ。答案B探究一、化学反应中热量的变化【合作交流】1.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应吗？提示不一定。加热、点燃、高温等反应条件是反应发生的引发条件、一个反应是吸热还是放热最终取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小、因此、开始需要加热的反应也可能是放热反应、吸热反应在常温下也有可能发生。2.已知反应：2H2O2=2H2O。已知断开1 mol HH键吸收能量436 kJ、断开1 mol HO键吸收能量498 kJ、断开1 mol HO键吸收能量465 kJ。1 mol H2完全燃烧放出的能量是多少？提示245 kJ。【点拨提升】1.反应热(H) 2.反应热与键能的关系 (1)键能： 共价键的键能是指生成1 mol共价键所放出的能量或破坏1 mol共价键所消耗的能量。 (2)键能与物质的稳定性： 键能越大、共价键越牢固、形成的物质越稳定、则该物质本身所具有的能量越低。 (3)利用键能计算反应热：H反应物的键能之和生成物的键能之和。3.放热反应与吸热反应的比较 放热反应吸热反应 能量变化反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量 键能变化生成物的总键能大于反应物的总键能生成物的总键能小于反应物的总键能 图示 实例 金属和水或酸的反应；金属氧化物和水或酸的反应；可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；酸和碱的中和反应；铝热反应；大部分化合反应大部分分解反应；以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应；Ba(OH)28H2O和NH4Cl的反应【典题例证1】已知反应H2Cl2=2HCl、破坏1 mol H2中的化学键消耗的能量为Q1 kJ、破坏1 mol Cl2中的化学键消耗的能量为Q2 kJ、形成1 mol HCl中的化学键释放的能量为Q3 kJ。则下列说法中正确的是()A.该反应反应物的总能量高于生成物的总能量B.该反应的能量关系为Q1Q20、则为吸热反应、若H0、体系能量升高；放热反应H0、B、D 错。答案C1.下列反应属于吸热反应的是()A.钠与水反应B.碳与二氧化碳在高温下反应C.盐酸与氢氧化钠溶液反应D.甲烷在空气中燃烧解析A项、钠与水反应生成氢氧化钠和氢气、属于放热反应、故错误；B项、碳在高温下与二氧化碳的反应是吸热反应、故正确；C项、中和反应是放热反应、故错误；D项、甲烷燃烧是放热反应、故错误。答案B2.利用含碳化合物合成新燃料是发展低碳经济的重要方法、已知：CO(g) 2H2(g)%&CH3OH(g)是合成甲醇(CH3OH)的反应、该反应过程的能量变化如图所示、下列判断正确的是()A.CO(g)与H2(g)反应生成1 mol CH3OH(g)释放出91 kJ的能量B.用碳制备原料气CO、H2的反应属于放热反应C.反应物总键能高于生成物的总键能D.若该反应生成液态CH3OH、则放出的能量更少解析A.由图可知、生成1 mol CH3OH(g)放出510 kJ419 kJ91 kJ的能量、A正确；B.碳与水蒸气反应制备CO、H2的反应属于吸热反应、B错误；C.反应是放热反应、则反应物总键能低于生成物的总键能、C错误；D.同种物质的气态比液态能量高、则如果生成液态CH3OH、则放出的能量更多、D错误；答案选A。答案A3.1 g氢气燃烧生成液态水时、放出142.9 kJ的热量、下列表示该反应的热化学方程式中、正确的是()A.2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H142.9 kJmol1B.H2(g)1/2O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1C.2H2O2=2H2OH571.6 kJmol1D.2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1解析1 g氢气燃烧生成液态水时、放出142.9 kJ的热量、H4Q3B.2Q1Q24Q3C.Q1Q2Q3 D.2Q1Q24Q3解析(1)化学反应发生时、首先断裂反应物中的化学键、再形成生成物中的化学键、H2(g)和O2(g)与2H(g)和O(g)之间的能量差是H22H(g)和O2(g)O(g)过程中断开HH键和O=O键需吸收的能量。故a表示断裂1 mol HH键和0.5 mol O=O键所吸收的总能量。同理、b表示形成2 mol HO键所放出的总能量、c表示1 mol H2(g)和0.5 mol O2(g)完全反应生成1 mol H2O(g)放出的能量。(3)氢气在氧气中燃烧的反应为2H2(g)O2(g)=2H2O(g)、反应释放能量。在该反应中破坏2 mol HH键、1 mol O=O键、形成4 mol HO键、所以2Q1Q20)解析由图可知、由A和B生成C时、要吸收能量、即H0、由C转化为A和B时、要放出能量、即H0、故A项正确、B项错误。C、D项中未注明各物质的聚集状态、C、D项错误。答案A5.已知1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ、氧气中1 mol O=O键完全断裂时吸收热量496 kJ、水蒸气中1 mol HO键形成时放出热量463 kJ、则氢气中1 mol HH键断裂时吸收热量为()A.920 kJ B.557 kJ C.436 kJ D.188 kJ解析1 g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121 kJ、则2 mol的氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量484 kJ；根据反应方程式2H2(g)O2(g)=2H2O(g)、可知：2EHH496 kJ4463 kJ484 kJ。解得E436 kJ、所以选择C。答案C6.沼气是一种能源、它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O(l)时、放出445 kJ热量、则下列热化学方程式正确的是()A.2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H890 kJmol1B.CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1C.CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1D.CH4(g)O2(g)=CO2(g)H2O(l)H890 kJmol1解析放热反应的H为负值、所以A、B项错误；热化学方程式中的化学计量数表示对应物质的物质的量、0.5 mol CH4完全燃烧时放出445 kJ热量、所以D项错误。答案C7.下列说法中、不正确的是()A.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B.煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径C.在使用化石燃料时、为使其充分燃烧、需要通入过量的空气D.增大燃料与空气的接触面积可以提高燃料的燃烧效率解析燃料燃烧时、由于空气不足、燃料与空气接触面积有限等因素会导致燃料燃烧不充分、这样造成的后果是产生的热量少、造成资源的浪费、同时还会产生有害气体污染环境、要消除这些缺点、可采取如下措施：一是增大燃料与空气的接触面积；二是发展洁净煤技术、如煤的气化和液化；三是通入足量的空气、但是过量的空气又会带走部分热量、造成损失。综上所述、只有C不正确。答案C8.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是()提高燃料的着火点降低燃料的着火点将固体燃料粉碎将液体燃料雾化处理将煤进行气化处理通入适当过量的空气A. B.C. D.解析理论上、提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积、并通入适当过量的空气。对于和、由于燃料的着火点是其固有的性质、不可改变、故这两项措施不可行。所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。答案C9.某化学反应的能量变化如图所示、下列说法正确的是()A.该反应一定要加热才能发生B.该反应的反应物比生成物更稳定C.该反应断开化学键吸收的能量比形成化学键放出的能量多D.该反应(A2B2=2AB)是放热反应解析该反应不一定要加热才能发生、如H2和F2在阴暗处可迅速化合爆炸、A项错误；反应物的总能量比生成物的高、生成物更稳定、B项错误；该反应生成物的总能量低、该反应是放热反应、断开化学键吸收的能量比形成化学键放出的能量少、C项错误、D项正确。答案D10.已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1；CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890 kJmol1。现有H2与CH4的混合气体112 L(标准状况)、使其完全燃烧生成CO2和H2O(l)、若实验测得反应放热3 695 kJ、则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是()A.11 B.13C.14 D.23解析设H2与CH4的物质的量分别是x和y、则xy5 mol、571.6 kJmol1890 kJmol1y3 695 kJ、解得x1.25 mol、y3.75 mol、故两者之比为13。答案B能力提升11.写出下列反应的热化学方程式：(1)1 mol C2H4(g)与适量O2(g)反应、生成CO2(g)和H2O(l)、放出1 411 kJ的热量。_。(2)1 mol Al(s)与适量O2(g)发生反应、生成Al2O3(s)、放出834.9 kJ的热量。_。(3)23 g某液态有机物和一定量的氧气混合点燃、恰好完全反应、生成27 g液态水和22.4 L(标准状况下)CO2并放出683.5 kJ的热量。_。解析(3)结合题意、首先确定某液态有机物的化学式为C2H6O、书写出化学方程式后注明每种物质的状态、再计算H即可。答案(1)C2H4(g)3O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H1 411 kJmol1(2)2Al(s)O2(g)=Al2O3(s)H1 669.8 kJmol1(3)C2H6O(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 367 kJmol112.在25 、101 kPa的条件下、断裂1 mol HH键吸收436 kJ能量、断裂1 mol ClCl键吸收243 kJ能量、形成1 mol HCl键放出431 kJ能量。H2Cl2=2HCl的化学反应可用下图表示：请回答下列有关问题：(1)反应物断键吸收的总能量为_。(2)生成物成键放出的总能量为_。(3)判断H2Cl2=2HCl是_(填“吸收”或“放出”)能量。(4)反应物的总能量_(填“”、“”或“”)生成物的总能量。解析(1)反应物断键吸收的总能量应该是断裂1 mol HH键与1 mol ClCl键吸收的能量之和、即436 kJ243 kJ679 kJ。(2)生成物成键放出的总能量为2431 kJ862 kJ。(3)、(4)由于吸收的总能量小于放出的总能量、所以反应放热、即反应物的总能量大于生成物的总能量。答案(1)679 kJ(2)862 kJ(3)放出(4)13.(1)下列条件的改变能增大活化分子百分数的是_。A.增大压强 B.增大反应物的浓度C.升高温度 D.使用催化剂(2)破坏(或形成)1 mol化学键所吸收(或放出)的能量称为键能。已知白磷和PCl3的分子结构如图所示、现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP 198、ClCl 243、PCl 331。则反应P4(s、白磷)6Cl2(g)=4PCl3(s)的反应热H_ kJmol1。.2SO2(g)O2(g)%&2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的H99 kJmol1。请回答下列问题：(1)图中C表示_、E表示_；该反应通常用V2O5作催化剂、加V2O5会使图中B点降低、理由是_；(2)图中H_ kJmol1。解析本题考查反应热的计算、化学反应中能量变化的图像分析。.(1)升高温度、使用催化剂能增大活化分子百分数；增大压强、增大反应物的浓度能增大单位体积内分子总数、不能增大活化分子百分数；答案选CD。(2)由白磷的分子结构知1 mol白磷分子中含6 mol PP键、反应P4(s、白磷)6Cl2(g)=4PCl3(s)的反应热H反应物的键能总和生成物的键能总和6E(PP)6E(ClCl)12E(PCl)6198 kJ/mol6243 kJ/mol12331 kJ/mol1 326 kJ/mol。.(1)根据图示知、图中C表示生成物总能量、E表示反应的活化能；该反应通常用V2O5作催化剂、加V2O5会使图中B点降低、理由是催化剂能改变反应的历程、催化剂能降低反应的活化能。(2)1 mol SO2(g)氧化为1 mol SO3(g)的H99 kJmol1、则2 mol SO2(g)氧化为2 mol SO3(g)的H198 kJmol1、图中H198 kJmol1。答案.(1) CD(2)1 326.(1)生成物总能量反应的活化能催化剂能改变反应的历程(或过程或路径)、降低反应所需要的能量(2)19814.某小组同学设计了如下实验装置并开展研究(部分夹持装置已略去)。(1)当将A慢慢滴入甲瓶后、观察到甲瓶上的气球慢慢鼓起、则A和B分别可能是下列组合中的_(填选项序号)。稀硫酸和NaHC