专题6.1+化学能与热能(教学案)-2019年高考化学一轮复习精品资料+Word版含解析

1．了解化学反应中能量转化的原因，能说出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。4.了解焓变与反应热的含义。了解ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)表达式的含义。5．理解盖斯定律。6.能运用盖斯定律进行有关反应焓变的简单计算。一、焓变与反应热1．焓变、反应热(1)焓(H)用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变(ΔH)ΔH＝H(生成物)—H(反应物)。单位J·mol－1或kJ·mol－1。(3)反应热指当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位J·mol－1或kJ·mol－1。(4)焓变与反应热的关系对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：ΔH＝Qp。2．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，如图所示。(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析(3)常见放热反应①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属与酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化。(4)常见吸热反应①大多数分解反应；②盐的水解和弱电解质的电离；③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应；④碳与水蒸气、C与CO2的反应。二、热化学方程式的书写与正误判断1．概念表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。2．意义表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.5kJ·mol－1表示在25℃，101kPa时，1_mol固体碳和1_mol氧气反应生成1mol二氧化碳，同时放出393.5kJ的热量。3．书写(1)注明反应条件：反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的，可不注明。(2)注明物质状态：常用s、l、g、aq分别表示固体、液体、气体、溶液。(3)注意符号单位：ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位(kJ·mol－1)。(4)注意守恒关系：①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应)(5)区别于普通方程式：一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等反应条件。(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，可以是整数，也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应，如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。三、燃烧热中和热及其测定1．燃烧热(1)概念：在101kPa时，1_mol纯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”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：C→CO2(g)，H→H2O(l)，S→SO2(g)等。(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ·mol－1，表示在101kPa时，1molC完全燃烧生成CO2气体时放出393.5kJ的热量。(3)书写热化学方程式：燃烧热是以1mol物质完全燃烧所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)ΔH＝－5518kJ·mol－1，即C8H18的燃烧热为5518kJ·mol－1。(4)燃烧热的计算：可燃物完全燃烧放出的热量的计算方法为Q放＝n(可燃物)×ΔH式中：Q放为可燃物燃烧反应放出的热量；n为可燃物的物质的量；ΔH为可燃物的燃烧热。2．中和热(1)概念：在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1_mol_液态H2O时的反应热叫中和热。(2)注意几个限定词：①稀溶液；②产物是1mol液态H2O；③用离子方程式可表示为OH－(aq)＋H＋(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1。(3)中和热的测定①测定原理ΔH＝m酸＋m碱ct终－t始nc＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。②装置如图(在横线上填出仪器的名称)四、盖斯定律、反应热的计算与判断1．盖斯定律(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，其反应焓变都是一样。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)应用方程式反应热间的关系aA――→ΔH1B、A――→ΔH21aBΔH1＝aΔH2AΔH1ΔH2BΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH22.ΔH的比较比较ΔH的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，ΔH越小；对吸热反应，吸热越多，ΔH越大。【特别提醒】比较反应热大小的四个注意要点(1)反应物和生成物的状态：物质的气、液、固三态的变化与反应热的关系。(2)ΔH的符号：比较反应热的大小时，不要只比较ΔH数值的大小，还要考虑其符号。(3)参加反应物质的量：当反应物和生成物的状态相同时，参加反应物质的量越多，放热反应的ΔH越小，吸热反应的ΔH越大。(4)反应的程度：参加反应物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。3．反应热的计算(1)主要依据热化学方程式、键能、盖斯定律及燃烧热、中和热等。(2)主要方法①根据热化学方程式计算反应热与反应物和生成物各物质的物质的量成正比。②根据图示中能量变化来确定焓变。ΔH＝H(生成物)－_H(反应物)③依据反应物化学键断裂与生成物化学键形成过程中的能量变化计算ΔH＝E反应物的化学键断裂吸收的能量－E生成物的化学键形成释放的能量④根据盖斯定律计算应用盖斯定律常用以下两种方法。a．热化学方程式相加或相减，如由C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1；C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH2；可得2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH＝2(ΔH1－ΔH2)b．合理设计反应途径，如，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2。⑤根据物质燃烧热数值计算Q(放)＝n(可燃物)×|ΔH|⑥根据比热公式进行计算Q＝c·m·ΔT高频考点一活化能与焓变的关系例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A＋BC反应物―→[A…B…C]过渡态―→AB＋C生成物B．E1为反应物的总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ΔH＝E1－E20，所以正反应为放热反应D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E20，所以逆反应为放热反应答案D【变式探究】反应A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH＞0)，②X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()答案D高频考点二中和热测定误差分析和数据处理例2．利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：①用量筒量取50mL0.50mol·L－1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温度；②用另一量筒量取50mL0.55mol·L－1NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；③将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)如上图装置中碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是什么？(3)怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液，不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么？(4)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm－3，又知中和反应后生成溶液的比热容c＝4.18J·g－1·℃－1。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：实验序号起始温度t1/℃终止温度t2/℃混合溶液盐酸氢氧化钠溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝__________(结果保留一位小数)。(5)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是________________________________________________________________________。(6)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________。答案(1)确保盐酸被完全中和(2)保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。(3)实验时应用环形玻璃搅拌棒上下搅动；因为铜传热快，热量损失大，所以不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。(4)－51.8kJ·mol－1(5)不能H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热(6)ΔH1＝ΔH2ΔH3高频考点三判断热化学方程式的正误例3．已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－12CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－1452kJ·mol－1H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1下列说法正确的是()A．CH3OH(l)的燃烧热为1452kJ·mol－1B．同质量的H2(g)和CH3OH(l)完全燃烧，H2(g)放出的热量多C.12H2SO4(aq)＋12Ba(OH)2(aq)===12BaSO4(s)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1D．3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)ΔH＝＋135.9kJ·mol解析CH3OH(l)的燃烧热是指1molCH3OH(l)完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，故CH3OH(l)的燃烧热为726kJ·mol－1，A项错误；令H2(g)和CH3OH(l)的质量都为1g，则1gH2(g)完全燃烧时放出的热量为571.64kJ＝142.9kJ,1gCH3OH(l)完全燃烧时放出的热量为14522×32kJ≈22.7kJ，故同质量时H2(g)放出的热量多，B项正确；SO2－4和Ba2＋反应生成BaSO4沉淀时要放出热量，故C项反应的ΔH－57.3kJ·mol－1，C项错误；根据盖斯定律，由(题干中第一个反应×3－题干中第二个反应)×12可得：3H2(g)＋CO2(g)===CH3OH(l)＋H2O(l)，故ΔH＝(－571.6kJ·mol－1×3＋1452kJ·mol－1)×12＝－131.4kJ·mol－1，D项错误。答案B【变式探究】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CO2，放出890.3kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是()①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3kJ·mol－1②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3kJ·mol－1④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1A．仅有②B．仅有②④C．仅有②③④D．全部符合要求答案B高频考点四依据反应事实书写热化学方程式例4．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。(1)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_______________________________________________