2019年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題12 化學(xué)反應(yīng)與能量教案.doc
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專題12 化學(xué)反應(yīng)與能量 該題型為高考中必考題型,通常以選擇題或填空題的形式出現(xiàn),考查反應(yīng)熱、燃燒熱、中和熱的概念,反應(yīng)熱的計算及蓋斯定律的應(yīng)用,熱化學(xué)方程式的書寫及判斷,中和熱的測定等。蓋斯定律的應(yīng)用和熱化學(xué)方程式的書寫時考查的重點。預(yù)測在考中,考查反應(yīng)熱內(nèi)容將不斷拓寬,對熱化學(xué)方程式的應(yīng)用及蓋斯定律的計算要求會有所提高,另外試題可能更加關(guān)注能源問題,引導(dǎo)考生“形成合理利用自然資源、與環(huán)境和諧共處的觀念” 主要考查方面: 一、焓變 反應(yīng)熱 1.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 (1)化學(xué)反應(yīng)中的兩大變化:物質(zhì)變化和能量變化。 (2)化學(xué)反應(yīng)中的兩大守恒:質(zhì)量守恒和能量守恒。 (3)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式:熱能、光能、電能等,通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。 2.反應(yīng)熱、焓變 (1)反應(yīng)熱 在化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的熱量,通常叫做反應(yīng)熱。 (2)焓變 生成物與反應(yīng)物的焓值差。 恒壓條件下,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于焓變。 (3)符號:ΔH。 (4)單位:kJmol-1或kJ/mol。 3.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) (1)反應(yīng)特點 ①從能量高低角度理解 ΔH<0,放熱反應(yīng) ΔH>0,吸熱反應(yīng) ②從化學(xué)鍵角度理解 (2)常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) ①放熱反應(yīng):大多數(shù)化合反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬與酸的反應(yīng)、所有的燃燒反應(yīng)。 ②吸熱反應(yīng):大多數(shù)分解反應(yīng)、鹽的水解反應(yīng)、Ba(OH)28H2O和NH4Cl反應(yīng)、C與H2O(g)反應(yīng)、C與CO2反應(yīng)。 4.燃燒熱 5.中和反應(yīng)反應(yīng)熱 (1)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的概念及表示方法 (2)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定 ①裝置(請在橫線上填寫儀器名稱) ②計算公式 ΔH=- kJmol-1 t1——起始溫度,t2——終止溫度,n——生成水的物質(zhì)的量。 (3)注意事項 ①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是保溫隔熱,減少實驗過程中的熱量損失。 ②為保證酸完全中和,采取的措施是使堿稍過量。 1、能量變化的圖示分析 例1.最新報道:科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下: 下列說法正確的是( ) A.CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng) B.在該過程中,CO斷鍵形成C和O C.CO和O形成了具有極性共價鍵的CO2 D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程 【答案】C 例2.由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示,若生成1 mol N2,其ΔH=______ kJmol-1?!? 【答案】-139 [知能存儲] 活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系 (1)催化劑能降低反應(yīng)所需活化能,但不影響焓變的大小。 (2)在無催化劑的情況,E1為正反應(yīng)的活化能,E2為逆反應(yīng)的活化能,ΔH=E1-E2。 2.燃燒熱與中和反應(yīng)反應(yīng)熱的含義 例3.下列有關(guān)燃燒熱、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的敘述正確的是②⑥。 ①S(s)+O2(g)===SO3(g) ΔH=-315 kJmol-1(燃燒熱)(ΔH的數(shù)值正確) ②NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1(中和反應(yīng)反應(yīng)熱)(ΔH的數(shù)值正確) ③已知CH3OH(l)的燃燒熱為238.6 kJmol-1,則CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-238.6 kJmol-1 ④燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的熱化學(xué)方程式是CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJmol-1,則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9 kJmol-1 ⑤H2(g)的燃燒熱是285.8 kJmol-1,則2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6 kJmol-1 ⑥葡萄糖的燃燒熱是2 800 kJmol-1,則C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1 400 kJmol-1 ⑦已知101 kPa時,2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJmol-1,則該反應(yīng)的反應(yīng)熱為221 kJmol-1 ⑧已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1,則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 mol水時放出57.3 kJ的熱量 ⑨已知HCl和NaOH反應(yīng)的中和反應(yīng)反應(yīng)熱ΔH=-57.3 kJmol-1,則98%的濃硫酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 mol水的中和熱為-57.3 kJmol-1 ⑩氫氣的燃燒熱為285.5 kJmol-1,則電解水的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5 kJmol-1 [知能存儲] 燃燒熱與中和反應(yīng)反應(yīng)熱的比較 比較角度 燃燒熱 中和反應(yīng)反應(yīng)熱 相同點 能量變化 放熱 ΔH ΔH<0,單位:kJmol-1 不同點 反應(yīng)物的量 可燃性物質(zhì)為1 mol 不限量 生成物的量 不限量 H2O(l)是1 mol 反應(yīng)熱的含義 1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時放出的熱量;其中:C―→CO2(g),H―→H2O(l) 在稀溶液中,強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng),生成1 mol H2O(l)和可溶性鹽時放出的熱量;不同的反應(yīng)物中和反應(yīng)反應(yīng)熱大致相同,均約為57.3 kJmol-1 3、能源的開發(fā)與利用 例4. 氫能是一種既高效又干凈的新能源,發(fā)展前景良好,用氫作能源的燃料電池汽車備受青睞。我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池轎車“超越三號”,已達(dá)到世界先進(jìn)水平,并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)邁進(jìn)。氫能具有的優(yōu)點包括( ) ①原料來源廣?、谝兹紵嶂蹈摺、蹆Υ娣奖恪、苤苽涔に嚵畠r易行 A.①② B.①③ C.③④ D.②④ 【答案】A 例5.為消除目前燃料燃燒時產(chǎn)生的環(huán)境污染,同時緩解能源危機(jī),有關(guān)專家提出了利用太陽能制取氫能的構(gòu)想。 下列說法正確的是( ) A.H2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng) B.氫能源已被普遍使用 C.2 mol H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量 D.氫氣不易貯存和運輸,無開發(fā)利用價值 【答案】C 二、熱化學(xué)方程式 1.熱化學(xué)方程式及其意義 (1)概念:表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。 (2)意義:不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。例如:H2(g)+O2(l)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJmol-1,表示在25 ℃和1.01105 Pa下,1 mol氫氣和0.5 mol氧氣完全反應(yīng)生成1 mol液態(tài)水時放出285.8 kJ的熱量。 2.熱化學(xué)方程式的書寫方法 [注意]?、贌峄瘜W(xué)方程式中化學(xué)系數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量,因此化學(xué)系數(shù)可以是整數(shù),也可以是分?jǐn)?shù)。 ②中和熱的熱化學(xué)方程式的書寫應(yīng)以生成1 mol液態(tài)水為標(biāo)準(zhǔn),燃燒熱的熱化學(xué)方程式的書寫則應(yīng)以1 mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn)。 1、熱化學(xué)方程式的正誤判斷 例6.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,氣態(tài)分子斷開1 mol化學(xué)鍵的焓變稱為鍵焓。已知H—H、H—O和O===O鍵的鍵焓ΔH分別為436 kJmol-1、463 kJmol-1和495 kJmol-1。下列熱化學(xué)方程式正確的是( ) A.H2O (g)=== H2(g)+O2(g) ΔH= -485 kJmol-1 B.H2O (g)===H2(g)+O2(g) ΔH=+485 kJmol-1 C.2H2(g)+ O2 (g)===2H2O(g) ΔH = +485 kJmol-1 D.2H2(g)+ O2(g)===2H2O(g) ΔH= -485 kJmol-1 【答案】D 例7.已知:101 kPa時1 mol辛烷燃燒生成液態(tài)水時放出熱量為5 518 kJ;強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生反應(yīng)生成1 mol H2O時放出的熱量為57.3 kJ,則下列熱化學(xué)方程式的書寫正確的是( ) ①2C8H18(l)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(g) ΔH=-11 036 kJmol-1 ②2C8H18(l)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l) ΔH=-11 036 kJmol-1 ③H++OH-===H2O ΔH=-57.3 kJmol-1 ④2NaOH(aq)+H2SO4(aq)===Na2SO4(aq)+2H2O(l)ΔH=-114.6 kJmol-1 A.①③ B.②③ C.②④ D.只有② 【答案】C 【解析】表示辛烷燃燒熱時,生成的水應(yīng)是液態(tài)而不是氣態(tài),故①錯誤、②正確;③中未標(biāo)明反應(yīng)物、生成物的聚集狀態(tài),錯誤。 例13.已知反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g)的ΔH=+11 kJmol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,則1 mol HI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時需吸收的能量為________kJ。 【答案】299 【解析】設(shè)1 mol HI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量為x,則2x-436 kJ-151 kJ=+11 kJ,x=299 kJ。 例14.甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料,利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應(yīng)如下: ①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1 ②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2 ③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3 回答下列問題: 已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下: 化學(xué)鍵 HH CO HO CH E/(kJmol-1) 436 343 1 076 465 413 由此計算ΔH1=________kJmol-1;已知ΔH2=-58 kJmol-1,則ΔH3=________kJmol-1。 【答案】-99 +41 依據(jù)鍵能計算ΔH的方法 (1)計算公式:ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。 (2)根據(jù)鍵能計算反應(yīng)熱的關(guān)鍵是正確找出反應(yīng)物和生成物所含共價鍵的數(shù)目,如H2O分子中含有2個(O—H)共價鍵,NH3分子中含有3個(N—H)共價鍵等。要注意晶體結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵的情況,常見的有1 mol P4含有6 mol P—P鍵,1 mol晶體硅含有2 mol Si—Si鍵,1 mol石墨晶體中含有1.5 mol C—C鍵,1 mol金剛石含有2 mol C—C鍵,1 mol SiO2含有4 mol Si—O鍵等。 四、利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱 1.蓋斯定律 (1)內(nèi)容:對于一個化學(xué)反應(yīng),無論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)焓變都是一樣。即:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。 (2)本質(zhì):蓋斯定律的本質(zhì)是能量守恒定律。 2.計算方法 (1)熱化學(xué)方程式相加或相減,如 ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 ②C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2 由①-②可得 CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2 (2)合理設(shè)計反應(yīng)途徑,如 順時針方向和逆時針方向變化反應(yīng)熱代數(shù)和相等。 ΔH=ΔH1+ΔH2。 例15.黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一,其爆炸的熱化學(xué)方程式為 S(s)+2KNO3(s)+3C(s)===K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJmol-1 已知:碳的燃燒熱ΔH1=a kJmol-1 S(s)+2K(s)===K2S(s) ΔH2=b kJmol-1 2K(s)+N2(g)+3O2(g)===2KNO3(s) ΔH3=c kJmol-1 則x為( ) A.3a+b-c B.c-3a-b C.a(chǎn)+b-c D.c-a-b 【答案】A 例16.已知: ①Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g) ΔH1=+1 344.1 kJmol-1 ②2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g) ΔH2=+1 169.2 kJmol-1 由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 (2)煙氣(主要污染物SO2、NOx)經(jīng)O3預(yù)處理后用CaSO3水懸浮液吸收,可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 ①NO(g)+O3(g)===NO2(g)+O2(g) ΔH1=-200.9 kJmol-1 ②NO(g)+O2(g)===NO2(g) ΔH2=-58.2 kJmol-1 則反應(yīng)3NO(g)+O3(g)===3NO2(g)的ΔH=______kJmol-1。 (3)貯氫合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反應(yīng)。溫度為T時,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 已知溫度為T時:①CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g)ΔH1=+165 kJmol-1 ②CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41 kJmol-1 【答案】(1)Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9 kJmol-1 (2)-317.3 (3)CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH=-206 kJmol-1 2、反應(yīng)熱的大小比較 (1)同一反應(yīng),生成物狀態(tài)不同時 如A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0 因為C(g)===C(l) ΔH3<0,而ΔH3=ΔH2-ΔH1,則ΔH1>ΔH2。 (2)同一反應(yīng),反應(yīng)物狀態(tài)不同時 如S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1=-a kJmol-1 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2=-b kJmol-1 (3)晶體類型不同,產(chǎn)物相同時,如C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-a kJmol-1 C(s,金剛石)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-b kJmol-1 (4)兩個有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比較時 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2<0 C(s)CO2(g) C(s)CO(g)CO2(g) ΔH2+ΔH3=ΔH1,ΔH1<0,ΔH2<0,ΔH3<0 所以ΔH1<ΔH2 據(jù)此可以寫出熱化學(xué)方程式:CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2 例17.室溫下,將1 mol的CuSO45H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低,熱效應(yīng)為ΔH1,將1 mol的CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高,熱效應(yīng)為ΔH2;CuSO45H2O受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO45H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),熱效應(yīng)為ΔH3。則下列判斷正確的是( ) A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3 C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3 【答案】C 根據(jù)蓋斯定律得到關(guān)系式ΔH1=ΔH2+ΔH3,分析得到答案:ΔH1<ΔH3。 方法二:本題還可以用圖示法進(jìn)行比較: 方法是:畫出化學(xué)變化過程中的能量變化圖后, 依據(jù)反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的高低關(guān)系可以很方便地比較ΔH的大小。 如圖,從圖中關(guān)系再確定各選項。 例18.下列各組熱化學(xué)方程式的ΔH前者大于后者的是( ) ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2 ②S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH3 S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH4 ③H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH5 2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH6 ④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH7 CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(aq) ΔH8 A.① B.④ C.②③④ D.①②③ 【答案】C- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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