《化学能与热能》复习学案

1、高二化学会考复习 （14） 化学能与热能【知识体系要点】 一、焓变与反应热1.化学反应中的能量变化【思考】化学反应中的两大变化、两大守恒、能量转化形式是什么?(1)化学反应中的两大变化:变化和变化。 (2)化学反应中的两大守恒:守恒和守恒。 (3)化学反应中的能量转化形式:、光能、电能等。通常主要表现为的变化。 （4）化学反应的实质： 。 （5）物质发生化学反应的同时还伴随着 的变化，而这些 变化通常又表现为 的变化。旧键的断裂需要 能量，新键的形成需要 能量。所以说， 是物质在化学反应中能量变化的主要原因，化学反应中 的变化与体系的 的变化是同时发生的。2.焓变

2、【思考】焓变的定义、符号、单位是什么?(1)定义:在 条件下进行的反应的 。 (2)符号: 。  (3)单位: 或 。 3.吸热反应和放热反应(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析, 从化学反应的热效应来分类：化学反应可以分为： 反应： ，微观本质原因： ； 反应： ，微观本质原因： ；（2）从反应物与生成物的总能量高低分析吸热反应与放热反应：一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，决定于 的相对大小，遵循 定律。物质的能量越 越稳定。 宏观判断： 吸热反应 E（反应物总） E（生应物总） 放热反应 E（反应物总） E（生应物总）(2)从反

3、应热的量化参数键能的角度分析:(3)记忆常见的放热反应和吸热反应【回顾】常见的放热反应和吸热反应有哪些?【跟踪练习1】某反应的H=+100kJ·mol-1,下列有关该反应的叙述正确的是()A.正反应活化能小于100kJ·mol-1 B.逆反应活化能一定小于100kJ·mol-1C.正反应活化能不小于100kJ·mol-1 D.正反应活化能比逆反应活化能小100kJ·mol-1【跟踪练习2】SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在SF键。已知:1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molFF、SF键需要吸收的能量分别为16

4、0kJ、330kJ,则S(s)+3F2(g)SF6(g)的反应热H为。 【练后反思】1.正确理解活化能与反应热的关系(1)E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,H=E1-E2;(2)催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焓变的大小。2.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二、热化学方程式【思考】热化学方程式的概念、意义及书写时的注意事项有哪些?1.概念:表示参加反应和的关系的化学方程式。 2.意义:表明了化学反应中的变化和变化。 如:2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6kJ

5、83;mol-1表示:氢气和氧气反应生成液态水时放出kJ的热量。 3.书写注意事项:(1)注明反应时的温度和压强。反应热与测定条件(温度、压强等)有关,若在25、101kPa下进行的反应,可不注明。(2)注明物质状态。常用、分别表示固体、液体、气体、溶液。 (3)方程式右边必须写上H,并注意符号、单位。H应包括“+”或“-”、数字和单位(kJ·mol-1)。(4)注意守恒关系。原子守恒和得失电子守恒。(5)区别于普通方程式。一般不注“”“”以及“点燃”“加热”等。(6)注意热化学方程式的化学计量数。热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,

6、可以是整数,也可以是分数。且化学计量数必须与H相对应,如果化学计量数加倍,则H数值也要加倍。【跟踪练习3】已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化如图所示,请写出该反应的热化学方程式:。 【跟踪练习4】在298K、101kPa时,充分燃烧一定量的丁烷,放出热量QkJ(Q>0),经测定完全吸收生成的二氧化碳需要消耗5mol·L-1的KOH溶液100mL,且恰好生成正盐。则此条件下,下列热化学方程式正确的是()A.C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=-16QkJ·mol-1 B.C4H10(g)+132O2(g)4

7、CO2(g)+5H2O(l)H=-8QkJ·mol-1C.C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)H=-QkJ·mol-1D.C4H10(g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(g)H=-QkJ·mol-1【练后反思】“五看”判断热化学方程式的正误:(1)看热化学方程式是否配平; (2)看各物质的聚集状态是否正确;(3)看H的“+”“-”符号是否正确; (4)看反应热的单位是否为kJ·mol-1;(5)看反应热的数值与化学计量数是否对应。三、两类重要反应热燃烧热、中和热1.燃烧热【思考】燃烧热的概念、意义是什么?如何正确书

8、写表示燃烧热的热化学方程式以及进行燃烧热的相关计算?(1)概念:在101kPa时,纯物质完全燃烧生成稳定的时所放出的热量。 燃烧热的单位一般用kJ·mol-1表示。燃烧热的限定词有恒压(101kPa时)、可燃物的物质的量(1mol)、完全燃烧、稳定的氧化物等,其中的“完全燃烧”,是指可燃物中的下列元素完全转变成对应的氧化物:CCO2(g),HH2O(l),SSO2(g)等。(2)表示的意义:例如C的燃烧热H=-393.5kJ·mol-1,表示在101kPa时,1molC燃烧393.5kJ的热量。 (3)书写热化学方程式:燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧所

9、放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以燃烧1mol纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数。例如:C8H18(l)+252O2(g)8CO2(g)+9H2O(l)H=-5518kJ·mol-1,即C8H18的燃烧热H=。 (4)燃烧热的计算:可燃物完全燃烧放出的热量的计算公式为Q放=n(可燃物)×H(燃烧热),式中:Q放为;n为;H为。 2.中和热【思考】中和热的概念,以及中和热的测定原理装置图是怎样的?(1)概念:在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成H2O时的反应热。 (2)注意几个限定词:;产物是;用离子方程式可表示为。&#

10、160;(3)中和热的测定:测定原理:H=。 式中:c=4.18J·(g·)-1=4.18×10-3kJ·(g·)-1;n为。 实验装置如图:【跟踪练习5】下列说法中,正确的画“”,错误的画“×”(以下H的数值均正确)。(1)S(s)+ O2(g)SO3(g)H=-315kJ·mol-1(燃烧热)()(2)NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l)H=-57.3kJ·mol-1(中和热)()(3)已知H+(aq)+OH-(aq)H2O(l) H=-57.3kJ·mo

11、l-1,则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热H=2×(-57.3)kJ·mol-1()(4)已知CH3OH(g)+ O2(g)CO2(g)+2H2(g)H=-192.9kJ·mol-1,则CH3OH(g)的燃烧热H=-192.9kJ·mol-1()(5)H2(g)的燃烧热H=-285.8kJ·mol-1,则2H2O(g)2H2(g)+O2(g)H=+571.6kJ·mol-1()(6)葡萄糖的燃烧热H=-2800kJ·mol-1,则C6H12O6(s)+3O2(g)3CO2(g)+3H2O(l)H=-1400kJ

12、3;mol-1()(7)已知101kPa时,2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-221kJ·mol-1,则该反应的反应热为221kJ·mol-1()(8)已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3kJ·mol-1,则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量()(9)已知HCl和NaOH反应的中和热H=-57.3kJ·mol-1,则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出的热量为57.3kJ()(10)CO(g)的燃烧热H=-283.0kJ·mol-1,则2CO2(g)2CO(g

13、)+O2(g)反应的H=+(2×283.0)kJ·mol-1()【练后反思】1.反应热答题规范指导(1)用“焓变(H)”表示反应热时,H>0表示吸热,H<0表示放热,因而,H后所跟数值需要带“+”“-”号。(2)描述反应热时,无论是用“反应热”表示还是用“焓变”表示,其后所跟数值需要带“+”“-”号。2.正确理解中和热,注意实验操作与计算细节(1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。(2)酸、碱溶液应当用稀溶液(0.10.5mol·L-1)。若溶液浓度过大,溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大,电离程度达不到100%

14、,这样使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量,造成较大误差。(3)使用两只量筒分别量取酸和碱。(4)使用同一支温度计,分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度时,测完一种溶液后,必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。(5)取多次实验所得t1、t2的平均值代入公式计算,而不是求结果的平均值,计算时应注意单位的统一。四、有关反应热的比较、计算1.H的比较方法比较H的大小时需考虑,对放热反应,放热越多,H;对于吸热反应,吸热越多,H。 2.反应热的有关计算(1)根据热化学方程式计算:反应热与反应物的物质的量成; (2)根据求算。 【强调】应用盖斯定律进行简单计算时,

15、关键在于设计反应过程,同时注意:参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般23个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒或乘、除以某一个数,然后将它们相加减,得到目标热化学方程式,得目标热化学方程式的H与原热化学方程式之间H的换算关系。当热化学方程式乘、除以某一个数时,H也应相应地乘、除以某一个数;当热化学方程式进行加减运算时,H也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”符号运算,即把H看作一个整体进行运算。将一个热化学方程式颠倒书写时,H的符号也随之改变,但数值不变。在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固液气变化时,会吸热;反之会放热。(

16、3)根据物质的燃烧热进行计算:Q(放)=n(可燃物)×H(燃烧热)【跟踪练习6】若向三份等体积0.1000mol·L-1NaOH溶液中分别加入稀醋酸,浓硫酸,稀硝酸至恰好完全反应,则上述过程中的焓变H1、H2、H3的大小关系为。 【跟踪练习7】已知胆矾溶于水时,溶液温度降低。在室温下将1mol无水硫酸铜制成溶液时,放出热量为Q1kJ,而胆矾分解的热化学方程式是CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l)H=+Q2kJ·mol-1,则Q1与Q2的大小关系为。 五、能源【思考】能源的概念、发展阶段、分类及目前面临的能源问题和

17、解决能源问题的措施有哪些?1.概念:能提供能量的资源。2.发展阶段:柴草时期化石能源时期多能源结构时期。3.分类:(1)化石燃料:种类:、。  特点:蕴藏量有限,且再生。 (2)新能源:种类:、氢能、风能、地热能、海洋能和等。 特点:资源丰富,再生,没有污染或污染很小。 4.能源问题:(1)我国目前使用的主要能源是化石燃料,它们的蕴藏量有限,而且不可再生,最终将会枯竭。(2)化石燃料的大量使用带来严重的环境污染问题。5.解决能源问题的措施:(1)提高能源的使用效率:改善开采、运输、加工等各个环节。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

18、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,如将固体燃料粉碎成粉末,将液体燃料喷成雾状等。(2)开发新的能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。随堂检测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B.E1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H=E1-E2<0,所以正反应为放热反应D.此图中逆反应的热效应H=E1-E2<0,所以逆反应为放热反应2.在测定中和反应反应热的实验中,使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是()A.用温度计小心搅拌 B.揭开硬纸片用玻璃棒搅

19、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搅动3.通常把拆开1mol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/(kJ·mol-1)460360436431176347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。 4.已知2SO2(g)+O2(g)2SO

20、3(g)H=-196.64kJ·mol-1,在一定温度下,向一固定体积的密闭容器中通入2molSO2、1molO2,达到平衡时放出热量为Q1kJ,在同样条件下,向该容器中通入2molSO3,达到平衡时,吸收热量为Q2kJ,则Q1和Q2的关系为。 5.实验室用4molSO2与2molO2在一定条件下进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196.64kJ·mol-1,当放出314.624kJ热量时,SO2的转化率为。 6.实验测得:101kPa时,1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ的热量;1molCH4完全燃烧生成液态水和C

21、O2,放出890.3kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是()CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=+890.3kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)H=-890.3kJ·mol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H=-571.6kJ·mol-1A.仅有 B.仅有 C.仅有 D.全部符合要求7.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2(g)氧化为1molSO3(g

22、)的H=-99kJ·mol-1。请回答下列问题:(1)图中A、C分别表示、,E的大小对该反应的反应热有无影响?。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高、降低还是不变?,理由是。 (2)图中H=kJ·mol-1。 (3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化为V2O5。试写出该催化循环机理的化学方程式: 。 【基础知识过关】1、已知某反应是放热反应，下列说法正确的是（ ）A. 该反应发生时，一定不需要加热 B. 该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量C. 该反应中

23、反应物的总能量大于生成物的总能量D. 如果该反应开始后停止加热，反应一定能继续进行2、下列各图中，表示正反应是吸热反应的图是（ ）3、在相同的条件下，一定量的氢气在氧气中充分燃烧并放出热量。若生成液态水放出的热量为Q1kJ；若生成气态水放出的热量为Q2 kJ。那么Q1与Q2之间的关系是（ ） AQ1>Q2 BQ1<Q2 CQ1=Q2 D不能确定4、氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中，破坏1mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1kJ,破坏1mol氯气中的化学键消耗的能量为Q2kJ，形成1mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3kJ。下列关系式中，正确的是（ ） A.Q1+Q2

24、Q3 B. Q1+ Q22Q3 C. Q1+Q2Q3 D. Q1+ Q22Q35、下列说法正确的是（ ）需要加热方能发生的反应一定是吸热反应放热的反应在常温下一定很容易发生反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小放热反应加热到一定温度引发后,停止加热反应也能继续进行A B只有 C只有 D6、下列说法正确的是（ ）A由H原子形成1 mol H-H键要吸收热量 B所有燃烧反应都是放热反应C在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1 mol H2O时所释放的热量称为中和热D凡经加热而发生的化学反应都是吸热反应7、能量越低，物质越稳定。反应：石墨金刚石是吸热反应，由此可知（ ）A、石墨比金刚石更稳定 B、石墨和金刚石可