2025届高考化学大一轮复习讲义 第六章 第1讲 化学能与热能导学案

2025届高考化学大一轮复习讲义第六章第1讲化学能与热能导学案学习目标1.知识与技能：理解化学反应中能量变化的本质，掌握焓变的含义及表示方法；能正确书写热化学方程式并利用其进行简单计算；理解盖斯定律的内涵，并能运用盖斯定律进行反应热的计算；了解常见的能量转化形式及能源的分类，认识化学在解决能源危机中的重要作用。2.过程与方法：通过对化学反应中能量变化的微观探析，培养抽象思维能力；通过热化学方程式的书写与正误判断，培养严谨的化学用语表达能力；通过盖斯定律的应用，体会科学思维方法在解决实际问题中的价值。3.情感态度与价值观：关注与化学能相关的能源、环境问题，树立节约能源、保护环境的意识，认识化学对人类可持续发展的贡献。一、知识梳理与整合（一）化学反应中的能量变化1.能量变化的本质：化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。断裂旧键需要吸收能量，形成新键需要释放能量。化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与形成。2.能量转化形式：化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，也可能伴随光能、电能等其他形式能量的转化。3.焓变（ΔH）*定义：在恒温恒压条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量称为反应的焓变。*符号：ΔH*单位：kJ·mol⁻¹(或kJ/mol)*规定：放热反应，ΔH<0(或ΔH为“-”)；吸热反应，ΔH>0(或ΔH为“+”)。（二）放热反应与吸热反应1.放热反应：放出热量的化学反应。反应物总能量大于生成物总能量，ΔH<0。*常见类型：酸碱中和反应、燃烧反应、大多数化合反应、金属与酸的置换反应等。2.吸热反应：吸收热量的化学反应。反应物总能量小于生成物总能量，ΔH>0。*常见类型：大多数分解反应、Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应、碳与二氧化碳的反应、水煤气的制备反应等。3.注意：反应条件与反应是放热还是吸热没有必然联系。例如，需要加热的反应不一定是吸热反应（如煤的燃烧），不需要加热的反应也不一定是放热反应。（三）反应热的表示方法——热化学方程式1.定义：表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。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。3.书写规则*注明反应的温度和压强（若为常温常压，可省略不写）。*注明反应物和生成物的聚集状态（s、l、g、aq）。状态不同，反应热数值不同。*化学计量数可以是整数，也可以是分数，仅表示物质的量。*ΔH写在方程式的右边，并用“；”隔开。注明“+”、“-”和单位。*若化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH的符号改变，数值不变。（四）盖斯定律及其应用1.内容：不管化学反应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.理解：能量守恒定律的体现。3.应用：用于计算难以直接测量的反应热。4.常用方法：*“虚拟路径法”：设计合理的反应途径，使总反应分步进行。*“方程式叠加法”：若一个反应的化学方程式可由另外几个反应的化学方程式相加减而得到，则该反应的焓变也可由这几个反应的焓变相加减而得到（ΔH也遵循代数运算法则）。（五）反应热的计算1.根据热化学方程式计算：直接利用热化学方程式中化学计量数与ΔH的对应关系进行计算。2.根据反应物和生成物的总能量计算：ΔH=生成物总能量-反应物总能量。3.根据化学键的键能计算：ΔH=反应物总键能-生成物总键能。（注意：键能是断裂1mol化学键吸收的能量或形成1mol化学键释放的能量）4.根据盖斯定律计算：通过已知反应的焓变计算未知反应的焓变。（六）能源1.概念：能提供能量的自然资源。2.分类：*化石燃料：煤、石油、天然气（不可再生能源）。*新能源：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能、生物质能等（可再生能源，具有资源丰富、无污染或污染小等特点）。3.解决能源危机的途径：提高能源利用率、开发新能源、节约能源。二、核心考点突破考点一：焓变与反应热的概念辨析例1下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是（）A.放热反应的ΔH>0，吸热反应的ΔH<0B.化学反应中的能量变化都表现为热量的变化C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应D.化学反应的ΔH等于反应物的总键能减去生成物的总键能解析：A项，放热反应ΔH<0，吸热反应ΔH>0，A错误；B项，化学反应中的能量变化也可表现为光能、电能等，B错误；C项，加热是反应条件，与反应吸放热无必然联系，如碳的燃烧需要加热但为放热反应，C错误；D项，ΔH=反应物总键能-生成物总键能，D正确。答案：D变式训练1下列说法中正确的是（）A.物质发生化学反应都伴随着能量变化B.伴有能量变化的物质变化都是化学变化C.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量D.ΔH的大小与热化学方程式的化学计量数无关考点二：热化学方程式的书写与正误判断例2已知在25℃、101kPa下，1gC₈H₁₈（辛烷）燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量。表示上述反应的热化学方程式正确的是（）A.C₈H₁₈(l)+25/2O₂(g)=8CO₂(g)+9H₂O(g)ΔH=-48.40kJ·mol⁻¹B.C₈H₁₈(l)+25/2O₂(g)=8CO₂(g)+9H₂O(l)ΔH=-5518kJ·mol⁻¹C.C₈H₁₈(l)+25/2O₂(g)=8CO₂(g)+9H₂O(l)ΔH=+5518kJ·mol⁻¹D.C₈H₁₈(l)+25/2O₂(g)=8CO₂(g)+9H₂O(l)ΔH=-48.40kJ·mol⁻¹解析：1gC₈H₁₈燃烧放热48.40kJ，则1molC₈H₁₈（114g）燃烧放热48.40kJ×114≈5518kJ，ΔH应为负值，B正确；A项中水的状态应为液态；C项ΔH符号错误；D项ΔH数值错误。答案：B书写与判断要点：“三查”——查状态、查配平、查ΔH（符号、数值、单位）。考点三：盖斯定律的应用与反应热的计算例3已知：①C(s)+O₂(g)=CO₂(g)ΔH₁=-393.5kJ·mol⁻¹②CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g)ΔH₂=-283.0kJ·mol⁻¹求：C(s)+1/2O₂(g)=CO(g)的ΔH₃。解析：根据盖斯定律，反应①-反应②=目标反应。ΔH₃=ΔH₁-ΔH₂=(-393.5kJ·mol⁻¹)-(-283.0kJ·mol⁻¹)=-110.5kJ·mol⁻¹。答案：ΔH₃=-110.5kJ·mol⁻¹解题步骤：1.确定目标反应：写出待求ΔH的反应方程式。2.找出已知反应与目标反应的关系：分析哪些反应可以通过加减等运算得到目标反应。3.调整已知反应：若需要，可对已知反应乘以或除以某个系数，同时ΔH也做相应变化；若反应逆向，ΔH符号改变。4.叠加运算：将调整后的已知反应相加或相减，消去中间产物，得到目标反应，ΔH也相应相加或相减。三、方法规律总结1.比较ΔH大小的方法*同一反应，生成物状态不同：生成液态产物比气态产物放出热量多（ΔH更小）。*同一反应，反应物状态不同：固态反应物反应比气态反应物反应放出热量少（ΔH更大）。*化学计量数不同：计量数越大，ΔH的绝对值越大（放热反应ΔH越小，吸热反应ΔH越大）。*对于可逆反应，正反应的ΔH与逆反应的ΔH数值相等，符号相反。*注意：比较ΔH大小时，要连同“+”、“-”号一起比较，不能只比较绝对值。2.利用键能计算反应热的关键*准确判断反应物和生成物中化学键的种类和数目。*公式：ΔH=ΣE(反应物键能)-ΣE(生成物键能)。3.书写热化学方程式的“四查”*查物质的聚集状态是否标注正确。*查化学方程式是否配平。*查ΔH的“+”、“-”号是否正确。*查ΔH的数值、单位是否与化学计量数相对应。四、当堂检测（限时5分钟）1.下列变化过程，属于放热反应的是（）①液态水变成水蒸气②酸碱中和反应③浓H₂SO₄稀释④固体NaOH溶于水⑤H₂在Cl₂中燃烧⑥食物腐败A.②③④⑤⑥B.②③④C.②⑤⑥D.①③⑤2.已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)ΔH=-571.6kJ·mol⁻¹，则关于方程式H₂O(l)=H₂(g)+1/2O₂(g)的ΔH的说法中正确的是（）A.ΔH=+571.6kJ·mol⁻¹B.ΔH=+285.8kJ·mol⁻¹C.ΔH=-571.6kJ·mol⁻¹D.ΔH=-285.8kJ·mol⁻¹3.已知：①2C(s)+O₂(g)=2CO(g)ΔH₁②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)ΔH₂下列说法正确的是（）A.碳的燃烧热为ΔH₁/2B.ΔH₁<ΔH₂C.碳的燃烧热ΔH=(ΔH₁+ΔH₂)/2D.盖斯定律可间接获得难以通过实验测定的反应的反应热五、课后巩固提升1.（基础题）下列热化学方程式书写正确的是（ΔH的绝对值均正确）（）A.C₂H₅OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+3H₂O(g)ΔH=-1367.0kJ·mol⁻¹（燃烧热）B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H₂O(l)ΔH=+57.3kJ·mol⁻¹（中和热）C.S(s)+O₂(g)=SO₂(g)ΔH=-296.8kJ·mol⁻¹（反应热）D.2NO₂=O₂+2NOΔH=+116.2kJ·mol⁻¹（反应热）2.（提升题）已知：Fe₂O₃(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)ΔH₁=+489.0kJ·mol⁻¹CO(g)+1/2O₂(g)=CO₂(g)ΔH₂=-283.0kJ·mol⁻¹C(石墨)+O₂(g)=CO₂(g)ΔH₃=-393.5kJ·mol⁻¹计算反应：4Fe(s)+3O₂(g)=2Fe₂O₃(s)的ΔH。3.（高考真题改编）甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为CO、CO₂和H₂）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：①CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)ΔH₁②CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)ΔH₂③CO₂(g)+H₂(g)⇌CO(g)+H₂O(g)ΔH₃回答下列问题：已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：化学键H-HC-OC≡OH-OC-H:-----::--::--::---::--::--:E/(kJ·mol⁻¹)4363431076465413由此计算ΔH₁=______kJ·mol⁻¹；已知ΔH₂=-58kJ·mol⁻¹，则ΔH₃=______kJ·mol⁻¹。六、学后反思1.本讲的核心知识点是什么？哪些地方容