【高中化学】一轮复习学案：化学反应与能量(必修2)

第六章化学反应与能量【高考新动向】考点梳理（三年29考）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，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。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。【考纲全景透析】一、焓变反应热1．反应热和焓变(1)反应热：当化学反应在一定温度下进行时，反应所吸收或释放的热量。(2)焓变(ΔH)：反应产物的总焓与反应物的总焓之差。即ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)（3)化学反应的反应热用一定条件下的焓变表示，符号为ΔH，单位为kJ·mol－12.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)表示方法①吸热反应：ΔH为“正”或ΔH0；②放热反应：ΔH为“负”或ΔH0。二、燃烧热、中和反应热的测定1、燃烧热（1）概念：燃烧热是指101KPa时，1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的能量。（2）单位是kJ/mol，燃烧热通常可用仪器由实验测得。（3）特点：物质燃烧时一定放热，则燃烧热一定为kJ/mol。2.燃烧热与中和热的比较比较角度燃烧热中和热相同点能量变化放热放热△H△H＜0，单位kJ/mol不同点反应物的量1mol燃烧物不限量生成物的量不限量H2O是1mol反应热的含义1mol燃烧物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量；不同反应物，燃烧热不同生成1mol水时放出的热量；不同反应物的中和热可能相同，强酸和强碱反应均为57.3kJ/mol【注】燃烧热和中和热使用△H表示及回答反应热时要写上“—”号。回答燃烧热、中和热时则不再加“—”。表示燃烧热的热化学方程式，可燃物的化学计量数必须为1。3、中和热的测定（1）中和热的定义：在稀溶液中，酸和碱发生中和反应生成1mol水所放出的热量。（2）中和热的测定①装置图如下：②计算公式ΔH=..2110418ttkJmol0025t1——起始温度，t2——终止温度。③注意事项a．碎泡沫塑料（或纸条）及泡沫塑料板的作用是防止热量的散失。b．为保证酸、碱完全中和，常采用其中一种稍稍过量。c．实验中若使用弱酸或弱碱，因中和过程中电离吸热，会使测得数值偏低；若使用浓硫酸，因溶于水时放热，会使测得数值偏高；碱若使用氢氧化钠固体，因溶于水时放热，会使测得数值偏高。三、热化学方程式1．定义：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：不仅表明了化学反应中的物质变化，同时也表明了化学反应中的能量变化3．书写要求(1)要注明反应的温度和压强(若在101kPa和25℃可不注明)，要注明ΔH的“＋”与__“－”。(2)要注明反应物和生成物的聚集状态(表示符号：气态用“g”，液态用“l”，固态用“s”)，若为同素异形体，要注明名称，稀溶液中的溶质或离子，要注明“aq”。四、盖斯定律1、内容：不管化学反应是一步或分几步完成，其反应焓变是相同的。2.应用：化学反应的反应热只与始态和终态有关，而与反应途径无关，利用盖斯定律可以间接计算某些反应的反应热。如：由反应物A生成产物B可以设计如下两条途径：则ΔH、ΔH1、ΔH2的关系可以表示为ΔH=ΔH1＋ΔH2五、能源1．化石燃料(1)种类：煤、石油、天然气(填三种)。(2)特点：蕴藏量有限，属于不可再生(填“可以再生”或“不可再生”)能源。(3)解决化石燃料枯竭的办法：开源节流，即开发新的能源和节约现有的能源。2．新能源(1)种类：太阳能、氢能、风能、地热能、海洋能和生物质能等。(2)特点：资源丰富，可以再生(填“可以再生”或“不可再生”)，没有污染或很少污染。3.解决能源危机的办法开源节流、开发新能源和节约现有能源，提高能源利用率。【热点难点全析】一、化学反应热的计算1．利用热化学方程式进行相关量的求解先写出热化学方程式，再根据热化学方程式所体现的物质之间、物质与反应热之间的关系直接求算物质的量或反应热。2．依据燃烧热数据，利用公式直接求算反应热Q＝燃烧热×n(可燃物的物质的量)。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＝反应物的化学键断裂吸收的能量—生成物的化学键形成释放的能量。4．依据反应物与生成物的能量计算ΔH＝E(生成物)－E(反应物)。5．利用盖斯定律求反应热适当加减已知的热化学方程式，得出待求的热化学方程式，反应热也要进行相应的加减运算，从而得出待求热化学方程式的反应热。[特别提醒](1)从能量守恒的角度去理解盖斯定律。(2)盖斯定律说明热化学方程式可以像代数方程式一样进行加、减运算，但在应用盖斯定律解题时，要注意化学计量数改变时，反应热要相应变化，运算过程中还应注意反应热的符号不要弄错。【典例1】已知下列热化学反应方程式：①Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)ΔH＝－24.8kJ/mol②Fe2O3(s)＋1/3CO(g)===2/3Fe3O4(s)＋1/3CO2(g)ΔH＝－15.73kJ/mol③Fe3O4(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋640.4kJ/mol则14gCO气体还原足量FeO固体得到固体Fe和CO2气体时对应的ΔH为()A．－218kJ/molB．－109kJ/molC．＋218kJ/molD．＋109kJ/mol解析：CO气体还原足量FeO固体得到固体Fe和CO2气体的反应为FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)，根据盖斯定律，该反应可以通过①×12－②×12－③×13得到，其反应热ΔH＝(－24.8×12＋15.73×12－640.4×13)kJ/mol＝－218kJ/mol。则14gCO气体还原足量FeO固体得到固体Fe和CO2气体时对应的ΔH为－109kJ/mol。答案：B二、热化学方程式的书写及正误判断1．注意ΔH的符号和单位ΔH只能写在热化学方程式的右边，单位为kJ/mol。(1)若为放热反应，ΔH为“－”；(2)若为吸热反应，ΔH为“＋”。2．注意反应条件绝大多数ΔH是在25℃、101325Pa下测定的，故可不注明温度和压强。3．注意物质的聚集状态反应物和生成物的聚集状态不同，反应热ΔH就不同。因此，必须注明物质的聚集状态。这是因为：4．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。5．正、逆反应的ΔH的关系逆反应和正反应的反应热数值相等，符号相反。如2H2(g)＋O2(g)====2H2O(l)ΔH=bkJ·mol－12H2O(l)====2H2(g)＋O2(g)ΔH=ckJ·mol－1，则c=-b。6.“五看”法判断热化学方程式的正误：①看方程式是否配平；②看各物质的聚集状态是否正确；③看ΔH的“＋”“－”是否正确；④看反应热的单位是否为kJ/mol；⑤看反应热的数值与化学计量数是否对应。【提醒】在热化学方程式的书写和判断正误时，常见失误点有：(1)忽视ΔH的正负。(2)忽视ΔH的数值与化学计量数有关。化学计量数发生变化时，ΔH的数值要相应变化。(3)忽视物质的状态不同ΔH的数值也不同。【典例2】下列关于热化学反应的描述中正确的是()A.HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ/mol，则H2SO4和Ca(OH)2反应的中和热ΔH＝2×(－57.3)kJ/molB.CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0kJ/mol，则2CO2(g)====2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝2×(+283.0)kJ/molC.C(s)+CO2(g)====2CO(g)ΔH0D.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热【解析】选B。中和热指的是生成1molH2O反应所放出的热量，与发生反应的H＋、OH－的物质的量和生成H2O的物质的量的多少无关，A错；CO的燃烧热为283.0kJ·mol－1，则CO燃烧热的热化学方程式为CO(g)＋1/2O2(g)====CO2(g)ΔH=－283.0kJ·mol－1，反应2CO2(g)====2CO(g)＋O2(g)ΔH=2×(+283.0)kJ·mol－1，B对；C与CO2的反应为吸热反应，ΔH0，C错；甲烷的燃烧热指的是1molCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时放出的热量，D错。【高考零距离】【2012高考】1、（2012·福建高考·10）下列说法正确的是A．0.5molO3与11.2LO2所含的分子数一定相等B．25℃与60℃时，水的pH相等C．中和等体积、等物质的量的浓度的盐酸和醋酸所消耗的n(NaOH)相等D．2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）和4SO2（g）+2O2（g）=4SO3（g）的△H相等【解题指南】解答本题时应明确如下几点：（1）根据n＝22.4L/molV计算物质的量时应注意：必须是气体。必须在标准状况下。（2）温度对水的电离平衡及pH的影响：越热越电离。（3）△H与化学计量数的对应关系：成正比。（4）恰好中和是指酸碱恰好完全反应。【解析】选C。因为不知道11.2LO3是否是处于标准状况下，所以无法计算其物质的量，A选项错误；由于水的电离过程吸热，所以升高温度，水的电离平衡正向移动，c（H+）增大，pH减小，B选项错误；盐酸和醋酸都是一元酸，等体积、等物质的量浓度的这两种酸的物质的量相同，完全反应消耗的NaOH的物质的量相同，C选项正确；反应热与化学计量数成正比，化学计量数加倍，△H也加倍，D选项错误。2、（2012·大纲版全国卷·9）反应A+B→C（△H＜0）分两步进行：①A+B→X（△H＞0）②X→C（△H＜0）下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是【解题指南】解答本题时应理解化学反应过程中的能量变化。【解析】选D。A项中A与B反应生成X的反应是放热反应,X生成C的反应是吸热反应，均与题意矛盾，Ａ项不正确；B项X生成C的反应是放热反应，与题意不符，Ｂ项错误；Ｃ项中A与B反应生成X的反应是放热反应,与题意矛盾，Ｃ项不正确；D项中A与B反应生成X的反应是吸热反应，X生成C的反应是放热反应，且A与B反应生成Ｃ的反应是放热反应，符合题意，因此Ｄ项正确。3（2012·江苏高考·4）某反应的反应过程中能量变化如右图所示(图中E1表示正反应的活化能，E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是A.该反应为放热反应B.催化剂能改变反应的焓变C.催化剂能降低反应的活化能D.逆反应的活化能大于正反应的活化能【参考答案】C【分析】本题属于化学反应与能量的考查范畴，虽然《2012年江苏考试说明》中没有提及“活化能”这一概念，但《选修四》课本第3页的绪言中就有这些内容，新课程标准中也有“活化能”这一概念。看来高三复习一定注意要抓课本、抓基础，抓《考试说明》的同时，适当兼顾新课程标准，不能急功近利、顾此失彼。【解题指南】解答本题时应注意搞清化学反应的热效应与反应物和生成物能量的大小关系、催化剂对化学反应的影响、活化能的概念。【解析】选C。A项，该反应生成物能量比反应物高，该反应为吸热反应，A项错误；B项，焓变是反应的热效应，催化剂不能改变反应的热效应，B项错误；C项，对照图中有无催化剂的两种情况，有催化剂活化能较低，催化剂能降低反应的活化能，C项正确；D项，E1大于E2，正反应的活化能大，D项错误。4．（2012·上海高考·9）工业生产水煤气的反应为：C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)-131.4kJ下列判断正确的是A．反应物能量总和大于生成物能量总和B．CO(g)+H2(g)→C(s)+H2O(l)+131.4kJC．水煤气反应中生成1molH2(g)吸收131.4KJ热量D．水煤气反应中生成1体积CO(g)吸收131.4KJ热量C【解析】本题考查热化学知识，意在考查考生对概念的理解。由题中信息知合成水煤气