2020届高考化学一轮复习化学能与热能学案Word版

1、第六章化学反应与能量第一节化学能与热能高考备考指南考纲定位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。核心素养1. 变化观念 认识化学变化的本质是有新物质生成， 并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学反应方程式， 运用热化学反应原理解决实际问题。2.模型认知 认识盖

2、斯定律应用及推导目标反应的热化学方程式的思维模型。3.社会责任 关注能源的合理开发利用， 具有可持续的能源发展意识， 利用化学知识开发利用新能源。焓变、反应热与能源(对应复习讲义第65 页 )1 化学反应的实质与特征(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。(2)特征：既有物质变化， 又伴有能量变化；能量转化主要表现为热量的变化。(3)两守恒：化学反应遵循质量守恒定律， 同时也遵循能量守恒定律。2 吸热反应与放热反应(1)从化学键的角度分析(2)吸热反应和放热反应的比较类型比较吸热反应放热反应定义吸收热量的化学反应放出热量的化学反应能量关系 E(反应物) E(生成物)表示方法H 0

3、H 0图示(3)常见的放热反应和吸热反应放热反应：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) 2 8H2O 与 NH 4Cl 反应；碳和水蒸气、C 和 CO2的反应。3 两种反应热 燃烧热与中和热(1)比较燃烧热中和热相同点能量变化放热H及其单位H 0）强酸与强碱反应的中和热 H157.3_kJ m ol(2)中和反应反应热的测定（m酸m碱） c （t终t始） H nc 4.18 J g 1 1 4.18 10 3kJ g 1 1； n 为生成 H2O 的物质的量。a 泡沫塑料板和碎泡沫

4、塑料(或纸条)的作用是保温隔热， 防止热量损失。b 为保证酸完全中和， 采取的措施是碱稍微过量。c 测定温度时， 应测反应过程的最高温度作为终止温度。4 能源(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)水结成冰放出热量的反应为放热反应。()(3)同一物质的三态能量中气态最高， 固态最低。()(4)同温同压下， 反应H2(g) Cl2(g)=2HCl(g) 在光照和点燃条件下反应的 H 不同。()(5)可逆反应的 H 表示完全反应时的热量变化， 与反应是否可逆无关。()(6)甲烷的标准燃烧热H890 kJ mol 1， 则甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g) 12O2

5、(g)=CO2(g) 2H2O(g) H890 kJ m ol 。 ()(7)在稀溶液中：H (aq) OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJ m ol 1， 若将含 0.5 mol H 2SO4的浓硫酸与含1 mol NaOH 的溶液混合，放出的热量为57.3 kJ。 ()提示 (1)(2)(3) (4)(5) (6)(7)角度 1 焓变的含义与基本计算5 (2018济南模拟)下列说法中正确的是()A 在化学反应过程中， 发生物质变化的同时不一定发生能量变化B 破坏生成物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应C 生成物的总焓大于反应物的总焓时，

6、 反应吸热， H 0D H 的大小与热化学方程式的化学计量数无关C 化学反应中一定有能量变化， A 项错误；由 H断开旧化学键吸收的能量形成新化学键放出的能量， 得H 0， C 项正确； H 的大小与热化学方程式的化学计量数成正比关系， D 项错误。6 (2019河南模拟)研究表明N2O 与 CO 在 Fe 作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示， 下列说法错误的是()A反应总过程H 0B Fe 使反应的活化能减小C FeO 也是该反应的催化剂D Fe N2O FeO N2、 FeO COFe CO2两步反应均为放热反应C A 项 ， 反应总过程为N2O CO=N2 CO2， 根据图示可知

7、， 反应物总能量高于生成物总能量， 为放热反应， H 0， 正确； B 项 ， 根据反应历程， Fe 为催化剂， 能够降低反应的活化能， 正确； C 项 ， FeO 为中间产物， 而不是催化剂， 错误； D 项 ， 根据图示，FeN 2OFeON2、FeOCO FeCO2两反应中反应物总能量均高于生成物总能量 ， 均为放热反应， 正确。 7 有关化学键的键能数据如表所示：化学键C=OO=OC C键能 /(kJ m ol 1)x498.8345.6碳的燃烧热为395 kJ mol 1， 假设单质碳中只存在C C 键且基本结构单元为正四面体，则 x 的值为 ()A 619.7B 1 239.4C

8、792.5 D 1 138.1C 在碳的正四面体结构中， 每个碳原子形成4 个 C C 键 ， 每个 C C 键由 2 个碳原子共有 ， 故每个碳原子拥有的C C 键数目为2。 结合反应热与键能关系： H反应物键能之和生成物键能之和， 可得2 345.6 498.8 2x395， 计算得x 792.5。 H 的三种计算式(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(C H)P4(P P)SiO2(Si O)石墨金刚石S8(S S)Si键

9、数24641.5282角度 2 反应热的理解与能源(4) 下列说法正确的是()11A 葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ mol ， 则 2C6H12O6(s) 3O2(g)=3CO2(g) 3H2O(l) H11 400 kJ m ol 11B 已知 101 kPa 时 ， 2C(s) O2(g)=2CO(g) H221 kJ mol ， 则该反应的反应热为 221 kJ mol 11C 已知稀溶液中， H (aq) OH (aq)=H 2O(l) H57.3 kJ mol ， 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1D 已知 HCl 和 NaOH 反应的中

10、和热H57.3 kJ mol ， 则 98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水的中和热为57.3 kJ m ol 11A 燃烧热是指1 mol 纯物质完全燃烧放出的热量， 故 2 mol 葡萄糖燃烧放出热量1 400kJ， A 正确； B 项中反应的反应热应为221 kJ mol 1；醋酸为弱电解质， 不完全电离， 电离时吸热， 故稀醋酸与稀NaOH 反应生成1 mol 水放出的热量小于57.3 kJ；浓硫酸稀释时放热 ， 其与 NaOH 反应生成1 mol 水放出的热量大于57.3 kJ， B、 C、 D 错误。 5 能源危机是当前全球性的问题， “开源节流”是应对能源危机的重要

11、举措。 下列做法不利于能源“开源节流”的是 ()A 大力发展农村沼气， 将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源B 大力开采煤、石油和天然气， 以满足人们日益增长的能源需求C 开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源， 减少煤、石油等化石燃料的使用D 减少资源消耗， 增加资源的重复使用， 注重资源的循环再生B 化石燃料的开发利用不属于“ 开源节流”。 角度 3 中和热的测定6.测定稀硫酸和氢氧化钠溶液反应的中和热的实验装置如图所示。(1)图中尚缺少的一种仪器是。(2)实验时环形玻璃搅拌棒的运动方向是。a 上下运动b 左右运动c 顺时针运动d 逆时针运动(3) 反 应 的 热 化 学 方 程 式 为(中和

12、热为57.3 kJ mol 1)。(4)该同学每次分别取0.50 mol L 1 50 mL NaOH 溶液和 0.50 mol L 130 mL 硫酸进行实验 ， 通过多次实验测定中和热为53.5 kJ m ol 1， 与 57.3 kJ m ol 1 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 用量筒量取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硫酸溶液的温度解析 实验测定中和热为53.5 kJ mol 1 与 57.3 kJmol 1 有偏差 ， 是因为实验过程中热量有

13、散失。此实验中硫酸过量， 用量筒量取NaOH 溶液的体积时仰视读数使NaOH 的量偏多 ， 所测中和热数值不会偏小。答案 (1)温度计(2)a111(3)NaOH(aq) 2H2SO4(aq)=2Na2SO4(aq) H2O(l) H57.3 kJ mol 或 2NaOH(aq) H2SO4(aq)=Na2SO4(aq) 2H2O(l) H114.6 kJ mol 1(4)b中和热测定的注意事项(1)碎泡沫塑料(或纸条)及硬纸板(或泡沫塑料板)的作用是保温、隔热， 减少实验过程中热量的损失。(2)不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜传热快， 热量损失大。(3)中和热不包括难溶电解质的生

14、成热、物质的溶解热等。(4)用弱酸或弱碱代替强酸或强碱做中和热测定时， 测得的中和热 H 偏大。热化学方程式(对应复习讲义第67 页 )1 热化学方程式及其意义(1)定义：表示参加反应的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。例如：1 15H2(g) 2O2(g)=H2O(l) H285.8 kJ mol 表示在 25 和 1.01 105 Pa下 ， 1_mol 氢气和0.5_mol 氧气完全反应生成1_mol 液态水时放出285.8_kJ 的热量。2 热化学方程式的书写提醒 H 与反应的“ 可逆性 ”与反应是否可

15、逆无关， 如N2(g)可逆反应的 H 表示反应完全时的热量变化3H2(g)2NH 3(g) H92.4 kJ mol 1， 表示在 298 K、 101 kPa 时 ， 1 mol N2(g)和 3 molH2(g)完全反应生成2 mol NH 3(g)时放出92.4 kJ 的热量。但实际上1 mol N 2(g)和 3 mol H 2(g)， 不可能生成2 mol NH 3(g)， 故实际反应放出的热量小于92.4 kJ。判断正误1 1(1)对于SO2(g) 2O2(g)SO3(g) H Q kJ mol ， 增大压强平衡右移， 放出， H 减小。 ()(2)已知N2(g)3H2(g)2NH

16、 3(g)Ha kJ mol1， 现向一密闭容器中加入1 molN2和 3 mol H2， 充分反应后， 放热为 a kJ。 ()(3)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种反应原理如下：1CH3OH(g) H2O(g)=CO2(g) 3H2(g) H49.0 kJ mol 1 L CH3OH 蒸气与 1 L 水蒸气反应生成1 L CO2气体与 3 L 氢气吸收热量49.0 kJ。() 1 个 CH3OH 分子与 1 个水分子反应生成1 个 CO2分子与3个 H2分子吸收49.0 kJ 热()相同条件下1 mol CH 3OH(g) 与 1 mol H2O(g)的能量总和小于1 m

17、ol CO2(g)与3 molH2(g)的能量总和。() 1 mol CH 3OH 蒸气与 1 mol 液态水反应生成1 mol CO2气体与 3 mol 氢气吸收的热量49.0 kJ。 ()提示 (1)(2)(3) 1航天燃料从液态变为固态， 是一项重要的技术突破。铍是高效率的火箭材料， 燃烧， 已知 1 kg 金属铍完全燃烧放出的热量为62 700 kJ。则铍燃烧的热化学()1 1ABe 2O2=BeO H564.3kJ mol1 1BBe(s) 2O2(g)=BeO(s)H564.3kJ mol11CBe(s) 2O2(g)=BeO(s)H564.3kJ mol11DBe(s)2O2(g

18、)=BeO(g) H 564.3kJ molC 1 kg Be的物质的量为1 000 g 1 1 0900 mol， 又因为 1 kg 铍完全燃烧放出的热量9 g mol 9为 62 700 kJ， 则 1 mol 铍完全燃烧放出的热量为62 7001 0009kJ 564.3 kJ，Be 与氧气反应生成BeO， 则其热化学方程式为Be(s) 2O2(g)=BeO(s) H 564.3 kJ mol 1。 2 (2019 昆明模拟)已知： H (aq) OH (aq)=H 2O(l)1 H 157.3 kJ m ol ， 2H2(g) O2(g)=2H2O(l)1 H2571.6 kJ mol

19、 ，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 mol L 1 乙二酸 ， 反应中的能量变化如图所示8 NH3 H2O(aq) H (aq)=NH4(aq) H2O(l)1 H57.3 kJ mol 11C 氢气的标准燃烧热为571.6 kJ molD 若反应中水为气态， 则同样条件下的反应热： H 57.3 kJ mol 1， B 项错误；反应消耗1 mol H 2(g)放出的热量为285.8 kJ， 故H2的燃烧热为285.8 kJmol 1， C 项错误； D 项 ， 水为气态时， 放出的热量少， 但 H 大 ， 即 H H2， D 项错误。

20、3 NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g)， 在 25 、101 kPa 下 ， 已知每消耗3.8 gNaBH 4(s) 放 热 21.6 kJ ， 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是解析 NaBH 4与水反应的化学方程式为NaBH 4 2H 2O=NaBO 2 4H 2 ， 3.8 g NaBH 4的物质的量为0.1 mol， 故 1 mol NaBH4与水反应时放出216.0 kJ 热量 ， 由此可写出热化学方程式。1答案NaBH 4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216.0 kJmol4 在一定条件下， 将 1 mol N2和 3 mo

21、l 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解析 1 mol N 2完全反应的热量为kJ 4Q kJ，1 25%故 N2(g) 3H2(g)=2NH3(g) H4Q kJ/mol。答案 N2(g) 3H2(g)=2NH 3(g) H 4Q kJ/mol5 如图是1 mol NO 2(g)和 1 mol CO(g) 反应生成CO2(g)和 NO(g)过程中能量变化示意图请写出NO2和CO 反应的热化学方程式解析 由图可知， 生成物总能量低于反应物总能量， 该反应是放热反应， H E1E2 134 k

22、J m ol 1 368 kJ m ol 1234 kJmol 1。答案NO2(g) CO(g)=CO 2(g) NO(g)1 H 234 kJ m ol 1x(aal(1) 表示特殊反应热的热化学方程式书写,在书写表示燃烧热的热化学方程式时 ， 应以燃烧1 mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数。同时要注意产物的稳定状态如H2O 为 H2O(l)， C 燃烧生成CO2(g)。 ,在书写表示中和热的热化学方程式时， 应以生成1 mol H 2O(l) 为标准来配平其他物质的化学计量数。,(2)“ 五审 ” 突破热化学方程式的正误判断 , 一审,“ ”“” )二审单位)四审数值对应性五审是

23、否符合概念盖斯定律与反应热计算、比较三审状态(对应复习讲义第68 页 )1 盖斯定律及应用(1)内容：对于一个化学反应， 无论是一步完成还是分几步完成， 其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关， 而与反应的途径无关。(2)意义：间接计算某些反应的反应热。(3)应用反应途径反应热间的关系1aAB 、 A B a H1 a H2 H1A H2 B H1H2 H H1 H2 H3 H4 H52 .“ 五步 ” 解决有关盖斯定律的计算问题 找出根据待求解的热化学方程式中的反应物和生成物找出可用的已知热化学方程式。调整根据待求解的热化学方程式调整可用热化学方程式的方向， 同时

24、调整H的符号。根据待求解的热化学方程式将调整好的热化学方程式进行缩小或扩大相应的倍数， 同时调整 H的 值 。 加和将调整好的热化学方程式和 H分别进行加和。求焓H 随热化学方程式的调整而相应进行加、减、乘、除运算。检查 检查得出的热化学方程式是否正确。【例】(2017全国卷节选)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通 过 计 算 ， 可 知 系 统 ( )和 系 统 ( )制 氢 的 热 化 学 方 程 式 分 别 为制得等量H 2所需能量较少的是。思路点拨错误 ! 待求的方程式：系统( )： H2O(l)=错误 ! O2(g) H2(g)系统( )： H

25、2S(g)=H2(g) S(s)错误 ! 系统( )涉及的热化学方程中H1、 H2、 H3不用变号， 也不用调倍数系统( )涉及的热化学方程中 H2、 H3、 H4不用变号， 也不用调倍数错误 ! 系统( )中的H() H1 H2 H3系统()中的 H()H2H3H4错误 ! 代入数值求出焓变H()286 kJmol H1 2H2 4.4 55.3 21N2O5(g)=2NO2(g) 2O2(g) H 22 kJ mol 53.1 kJ m ol 1。根据盖斯定律， 由 3， 可得：4SiHCl 3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g) H 3 48 kJm ol 1 30 kJmol111

26、4kJmol1。 H( )20 kJ mol 1( 5)检查 ? 检查写出的热化学方程式1 1答案 H2O(l)=H 2(g) 2O2(g) H286 kJ molH2S(g)=H2(g) S(s) H20 kJ m ol 1 系统 ( )对点训练11 (1)( 2018 全国卷 ， T28)已知：2N2O5(g)=2N2O4(g) O2(g) H14.4 kJ m ol12NO2(g)=N2O4(g) H255.3 kJ m ol 111则反应N2O5(g)=2NO2(g) 2O2(g)的 H kJ mol 1。(2)(2018全国卷 ， T28)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：2SiH

27、Cl 3(g)=SiH2Cl2(g) SiCl4(g) H 1 48 kJ mol 13SiH2Cl2(g)=SiH4(g) 2SiHCl 3(g)1 H230 kJ mol则反应 4SiHCl 3(g)=SiH 4(g) 3SiCl4(g)的 H 为 kJ m ol 1。1(2)将已知热化学方程式依次编号为、解析 (1)将已知热化学方程式依次编号为a、 b， 根据盖斯定律， 由 21 a b 得答案 (1) 53.1 (2) 1142 (2017全国卷节选)已知：As(s) 2H2(g) 2O2(g)=H 3AsO4(s) H 11H2(g) 2O2(g)=H 2O(l) H252As(s)

28、 2O2(g)=As2O5(s) H3则反应As2O5(s) 3H2O(l)=2H 3AsO4(s)的H 。3解析 令： As(s) 2H2(g) 2O2(g)=H3AsO4(s) H11 H2(g) 2O2(g)=H 2O(l) H25 2As(s) 2O2(g)=As2O5(s) H3根据盖斯定律， 将反应 2 3可得：As2O5(s) 3H2O(l)=2H 3AsO4(s) H2H1 3H2 H3。答案 2 H1 3H2 H3角度 1 反应热的有关计算884）在体内代谢时可发生如下反应：1 油酸甘油酯（相对分子质量C57H104O6(s) 80O2(g)=57CO2(g) 52H2O(l

29、)已知燃烧1 kg 该化合物释放出热量3.8 104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热 H 为 ()ABCD3.8 104 kJ mol 1 3.8 104 kJ mol 13.4 104 kJ mol 1 3.4 104 kJ mol 1燃烧热指的是燃烧1 mol 可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1 kg 油酸甘油酯释放出热量3.8 104 kJ， 燃烧 1 mol 油酸甘油酯释放出热量为1808040 3.8 104kJ 3.4104 kJ， 则得油酸甘油酯的燃烧热H3.4 104 kJmol 1。 2 （2015全国卷节选）甲醇既是重要的化工原料， 又可作为燃料， 利用合成气（主要成分为

30、CO、 CO2和 H2）在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下： CO(g) 2H2(g) CO2(g) 3H 2(g) CO2(g) H 2(g)回答下列问题：CH3OH(g) H1CH3OH(g) H2O(g) H2CO(g) H2O(g) H3化学键H HC OC OH OC HE/(kJ m ol 1)4363431 076465413由 此 计 算 H1 kJ mol 1 ； 已 知 H2 58 kJ mol 1 ， 则H31kJ m ol 。 H 1 反应物的键能之和生成物的键能之和解析 根据键能与反应热的关系可知(1 076 kJmol 1 2 436 kJmol 1) (3 413 kJ mol 1 343 kJmol 1 465 kJmol 1)199 kJ mol 1。CO(g) H2O(g) H3 H2 H1根据盖斯定律， 由可得：CO2(g) H2(g)( 58 kJ mol 1) ( 99 kJ m ol 1)41 kJ m ol 1。答案 99 413 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 mol L 1 的 KOH 溶液 100 mL， 恰好生成正盐， 则此条件下热化学方程式：13C4H10(g)2 O2(g)=4CO2(g) 5