高三化学热化学知识精讲

高三化学热化学【本讲主要内容】热化学书写热化学方程式或判断热化学方程式的正误；有关反应热的计算；放热反应、吸热反应的判断。比较反应热的大小，结合反应热分析化学反应速率、化学平衡基本规律。反应热跟化学键的综合联系。最近又出现反应热与能源结合起来进行考查。由于能源问题已成为社会热点，有关能源的试题也将成为今后命题的重点：预计考查反应热的内容将不断拓宽，难度有所提高，题型也会有新的变化。【知识掌握】【知识点精析】1、化学反应及其能量变化任何一个化学反应中，反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。2、放热反应和吸热反应（1）放热反应：即有热量放出的化学反应，其反应物的总能量大于生成物的总能量。（2）吸热反应：即吸收热量的化学反应，其反应物的总能量小于生成物的总能量。3、化学反应中的能量变化示意图对于该“示意图”可理解为下列形式：由能量守恒可得：反应物的总能量：生成物的总能量热量（放热反应）应物的总能量：生成物的总能量热量（吸热反应）4、燃料充分燃烧的两个条件（1）要有足够的空气。（2）燃料与空气要有足够大的接触面。5、热化学方程式与普通化学方程式的区别有三点不同：（1）热化学方程式必须标有热量变化。（2）热化学方程式中必须标明反应物和生成物的状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应物和生成物的聚集状态有关。（3）热化学方程式中各物质的系数只表示各物质对应的物质的量，因此，有时可用分数表示，但要注意反应热也发生相应变化。6、书写热化学方程式时明确以下问题： （1）反应放出或吸收的热量的多少与外界的温度和压强有关，需要注明，不注明的指101kPa和25时的数据。（2）物质的聚集状态不同，反应吸收和放出的热量不同，因此要注明反应物和生成物的聚集状态。（3）热化学方程式中的热量数据，是与各化学计量数为物质的量时相对应的，不是几个分子反应的热效应。因此式中化学计量数可以是整数，也可以是分数。一般出现分数时是以某一反应物或生成物为“1mol”时其它物质才出现的。（4）无论热化学方程式中化学计量数为多少，H的单位总是KJ/mol，但H的数值与反应式中的系数有关。7、燃烧热（1）概念：在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJmol表示。 注意：完全燃烧，是指物质中下列元素完全转变成对应的物质：CCO2，HH2O，SSO2等。（2）表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJmol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。8、中和热（1）概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成 1 molH2O，这时的反应热叫中和热。（2）中和热的表示：H（aq）OH（aq）=H2O （1）； H=57.3kJmol。理解中和热时注意：稀溶液是指溶于大量水的离子。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。中和反应的实质是H和OH化合生成H2O，若反应过程中有其他物质生成，这部分反应热也不在中和热内。【解题方法指导】例1. 在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Ql的是（ ）A. 2H2（g）O2（g）=2H2O（g）； H=Q12H2（g）O2（g）=2H2O（1）； H=Q2B. S（g）O2（g）=SO2（g）； H=Q1S（s）O2（s）=SO2（g）； H=Q2C. C（s） O2 （g）=CO（g）； H=Q1C（s）O2（g）=CO2（s）； H=Q2D. H2（g）Cl2（g）=2HCl（g）； H=Q1H2（g）Cl2（g）=HCl（g）；H=Q2解析：首先分析同一物质不同聚集状态转化时的能量变化，其次分析不同聚集状态在反应物中和在生成物中对反应热的影响，最后得出比较结论。A中因H2O（g）H2O（l）放热，故Q2Ql；B中S（s）S（g）吸热，而且S在燃烧时必须由固态变为气态才能燃料，故Q2Q1；D中在聚集状态完全相同的条件下，可燃物H2的量与燃烧热的值成正比，因此Q2=1/2Q1。答案：AC。例2. 已知（l）H2O（g） H1a kJ（2）2H2O（g） H2b kJ（3）H2O（l） H3c kJ（4）2H2O（l） H4d kJ下列关系式中正确的是（ ）A. ac0 B. bd0 C. 2ab0 D. 2cd0解析：氢气跟氧气化合反应是放热反应，再根据反应物中的物质的量关系进行比较可以得出a、b、c、d之间的大小关系。答案：C。例3. 已知：溴乙烷与氢氧化钠在乙醇溶液中发生消去反应，脱掉溴化氢而成为乙烯：CH3CH2BrCH2=CH2HBr。电石法生产氯乙烯单体的主要缺点是：电石由生石灰与焦炭于电炉中在3000左右强热而制得，消耗的能量很大，不符合现代节能的要求。此外，电石与水反应生成的氢氧化钙无回收价值，造成了环境污染。还有乙炔与氯化氢的加成需用氯化汞作催化剂，氯化汞毒性很强，车间操作条件不好，也造成环境的汞污染。由于这种种原因，现代工业生产聚氯乙烯的发展趋势是逐步淘汰电石法，改用由石油裂化得到的乙烯作原料。（1）请用化学方程式分步表示用乙烯法制取聚氯乙烯树脂的有关反应。（2）如果用乙烯法为主而以电石法作配合生产聚氯乙烯树脂，有什么可取之处？（3）氯乙烯的聚合是放热反应还是吸热反应？为什么？解析：（1）根据卤代烃、烯烃的性质就可完成下列反应的化学方程式：CH2=CH2Cl2CH2ClCH2Cl；CH2ClCH2ClCH2=CHClHCl； （2）乙烯法生产聚氯乙烯有副产品氯化氢，电石法生产聚氯乙烯需要氯化氢，两者结合正好可以利用由1,2二氯乙烷消去反应生成的氯化氢作为乙炔加成的原料，所以两种方法可以联合生产。（3）从化学键变化的角度分析，氯乙烯聚合生成聚氯乙烯的过程实质上n个碳碳双键转化成2n个碳碳单键，而n个碳碳双键的总键能小于2n个碳碳单键的总键能。所以，氯乙烯的聚合反应是放热反应。例4. 白磷（P4）是正四面体构型的分子，当与氧气作用形成P4O10时，每两个磷原子之间插入一个氧原子，此外，每个磷原子又以双键结合一个氧原子。（1）化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。现提供以下化学键的键能（kJmol1）。PP键：198 kJmol1；PO键：360 kJmol1；O=O键：498 kJmol1；P=O键：585 kJmol1。试根据这些数据，计算出以下反应的反应热Q的值：P4（白磷）5O2=P4O10Q。（2）P4O10极易与水化合，反应过程可表示为如下形式：POPH2O2POH。若每个P4O10分子与四个水分子发生化合反应，写出该反应的化学方程式。解析：（1）题中的新信息可分成三部分：一是从化学键角度剖析化学反应实质；二是给出了PP、PO等四种共价键的键能数据；三是有关P4、P4O10分子结构的信息。要求解题者从众多的信息中抽象出计算反应热的规律，并计算出白磷燃烧反应的反应热。化学反应过程是旧的化学键断裂、新的化学键形成的过程，所以可以用反应物、生成物的键能来计算反应热：反应热=新键的键能总数旧键的键能总数（2）在前一小题的基础上，又给出两条信息：第一，P4O10的水解反应实质上是“POP”转化为“2POH”；第二，1个P4O10分子可与4个水分子发生化合反应。分析后可得出，4个H2O参加反应会断裂4个OP键。再结合P4O10分子结构示意图分析（如右图所示）得出可能有两种断裂方式：第一种情况是断掉处的PO键断裂（或等）产物有两种H3PO4和H5P3O10；若在处断裂（或等）产物只有一种H4P2O7，由于题中指出发生的是“化合反应”，所以应是后一种情况。答案：（1）要根据化学键变化来计算白磷燃烧的反应热，必须弄清P4、P4O10分子中的共价键类型、共价键数目。根据题给信息可分别画出白磷和P4O10分子结构示意图（如下图所示），观察后可得，P4中共有6个PP键，P4O10中有12个PO键、4个P=O键。P4燃烧的化学方程式为：P45O2=P4O10Q所以，旧键断裂时共吸收能量：61985498=3678（kJ）。新键形成时共放出能量：123604585=6660（kJ）。因此，1mol白磷转化为P4O10放出：66603678=2982（kJ）。（2）反应的化学方程式为：P4O104H2O=2H4P2O7。【考点突破】【考点指要】近几年高考试题体现的考查特点：1. 考查的内容常有书写热化学方程式或判断热化学方程式的正误，有关反应热的计算，比较反应热的大小，反应热与能源的结合等，试题以选择题和填空题为主。2. 今后考查的内容将不断拓宽，难度也有提高，也有与物理、生物学科结合的趋势。复习的方法1. 归纳总结化学反应中能量变化的有关内容。2. 通过比较，正确记忆有关概念，掌握热化学方程式的书写和有关计算。【典型例题分析】例1. （2020年高考重庆卷）25、101 kPa下，碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2800 kJ/mol,则下列热化学方程式正确的是（）A. C（s）O2（g）=CO（g）；H=393.5 kJ/molB. 2H2（g）O2（g）=2H2O（g）；H=571.6 kJ/molC. CH4（g）2O2（g）=CO2（g）2H2O（g）；H=890.3 kJ/molD. C6H12O6（s）3O2（g）=3CO2（g）3H2O（l）；H=1 400 kJ/mol 解析：注意热化学方程式的书写，化学计量数即各物质的物质的量并与H数值对应各物质状态。答案D 。【达标测试】一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）1. 液化石油气所含的可燃性物质是：在加压不高的条件下即变为液态而便于储存在钢瓶中，当打开钢瓶阀门时，又易变成气态的碳氢化合物。则下列物质中符合这一要求的是（ ）编号ABCD化学式CH4C2H6C4H10C6H14沸点/164880.5692. 下列叙述中正确的是（ ）A. 需加热的反应一般都是吸热反应 B. 放热反应一般都不要加热或点燃等条件C. 化合反应一般都是放热反应，分解反应一般都是吸热反应D. 燃烧反应一般都是放热反应3. 下列变化不符合科学原理的是（ ）A. 稻草变酒精 B. 废塑料变汽油 C. 空气变肥料 D. 水变油4. 近年来，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中你认为不妥当的是（ ）A. 硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B. 硅的来源丰富，易于开采，且可再生C. 硅燃料放出的热量大，且燃料产物对环境污染较低，容易有效控制D. 寻找高效催化剂，使二氧化硅分解产生硅的同时释放能量，是硅能源大规模开发利用的一项关键技术二、填空题5. 如图所示，烧杯甲中盛放100mL 6molL1的HCl溶液，烧杯乙中盛放100mL冷水，现向烧杯甲的溶液中放入25gNaOH固体，同时向烧杯乙中放入25gNH4NO3固体，搅拌使之溶解。（1）A瓶中气体颜色 ，简述理由： 。（2）B瓶气体颜色 ，简述理由： 。6. （1）电工使用的“试电笔”内充有一种气体，此气体的名称是_，它在通电时发出一种_色的光。（2）火柴头上主要含有氯酸钾、二氧化锰、硫磺和玻璃粉等。火柴杆（含碳的有机物）上涂有少量石蜡。火柴盒两边的摩擦层是红磷和玻璃粉调和而成。火柴头在火柴盒上划动时产生的热量使红磷转变为白磷，白磷易燃，放出的热量使氯酸钾分解，氯酸钾分解的化学方程式是_，二氧化锰的作用是_。产生的氧气与硫反应，放出的热量使石蜡引燃，最终使火柴杆着火。石蜡燃烧的反应方程式为：C17H3626O217CO218H2O此反应_（填“是”或“不是”）化合反应，_（填“是”或“不是”）氧化反应。【综合测试】一、选择题（每小题只有一个选项符合题意） 1. 已知充分燃烧a g乙炔气体时生成1 mol二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式正确的是（ ）A. B. C. D. 2. 氢气（H2）、一氧化碳（CO）、辛烷（C8H18）、甲烷（CH4）的热化学方程式分别为：相同质量的完全燃烧时，放出热量最少的是（ ）A. B. C. D. 3. 在同温同压下，下列各组热化学方程式中，H2H1的是（ ）A. 2H2（g）O2（g）2H2O（g）；H12H2（g）O2（g）2H2O（l）；H2B. S（g）O2（g）SO2（g）；H1S（s）O2（g）SO2（g）；H2C. CO（g）1/2O2（g）= CO2（g）；H12CO（g）O2（g）= 2CO2（g）；H2D. H2（g）Cl2（g）2HCl（g）；H21/2H2（g）1/2Cl2（g）HCl（g）；H1 4. 在一定条件下，CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为：2CO（g）O2（g）=2CO2（g）；H=566kJCH4（g）2O2（g）=CO2（g）2H2O（l）；H=890kJ由1molCO和3molCH4组成的混和气体在上述条件下完全燃烧时，释放的热量为（ ）A. 2912kJ B. 2953kJ C. 3236kJ D. 3867kJ5. 一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出的热量为Q，它所生成的CO2用过量饱和石灰水完全吸收，可得100gCaCO3沉淀，则完全燃烧1mol无水乙醇时放出的热量是（ ）A. 0.5Q B. QC. 2QD. 5Q6. 下列燃料中，不属于化石燃料的是（ ）A. 煤 B. 石油 C. 天然气 D. 水煤气7. 已知下列两个热化学方程式2H2（g） O2（g） = 2H2O（l）；H =571.6kJC3H8（g） 5O2（g） = 3CO2（g） 4H2O（l）；H =2220.0kJ实验测得氢气和丙烷的混和气体共5mol完全燃烧时放热3847kJ，则混和气体中氢气与丙烷的体积比是（ ）A. 1:3B. 3:1C. 1:4D. 1:18. 已知：CH4（g） 2O2（g） = 2H2O（l） CO2（g）；H =890.3kJ，1克氢气和1克甲烷分别燃烧后，放出的热量之比约是（ ）A. 1:3.4B. 1:1.7C. 2.3:1D. 4.6:1二、计算题9. 假定液化气只由C3H8和C4H10组成，且假定每完全燃烧lg C3H8或C4H10生成CO2和H2O（g）时均能放出热量50.00kJ。写出它们燃烧的热化学方程式。10. 50 mL 1.0mol/L盐酸跟50mL 1.1mol/L氢氧化钠溶液在下图装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。试回答下列问题。（1）大小烧杯间填满碎纸条的作用是什么？（2）大烧杯上如不盖硬纸板，对求得中和热的数值有何影响?（3）改用60 mL 1.0mol/L盐酸跟50mL 1.1mol/L氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放热量是否相等?所求中和热数值是否相等？简述理由。（4）用相同浓度和体积的氨水代替氢氧化钠溶液进行上述实验，为什么测得中和热的数值偏低？【达标测试答案】1. 沸点比温室略低的物质在常温常压条件下再加压容易液化，根据题给表中数据可看出丁烷的沸点最适宜。事实上打火机中、家用液化气的主要成份之一都是丁烷。答案：C2. 很多放热反应开始时也需要加热，有的化合