2019年高考化學二輪復(fù)習 專題12 化學反應(yīng)與能量教案.doc

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專題12 化學反應(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．化學反應(yīng)中的能量變化 (1)化學反應(yīng)中的兩大變化：物質(zhì)變化和能量變化。 (2)化學反應(yīng)中的兩大守恒：質(zhì)量守恒和能量守恒。 (3)化學反應(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，強酸與強堿發(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”，已達到世界先進水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標邁進。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，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、熱化學方程式 1．熱化學方程式及其意義 (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)系的化學方程式。 (2)意義：不僅表明了化學反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學反應(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．熱化學方程式的書寫方法 [注意]　①熱化學方程式中化學系數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，因此化學系數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。 ②中和熱的熱化學方程式的書寫應(yīng)以生成1 mol液態(tài)水為標準，燃燒熱的熱化學方程式的書寫則應(yīng)以1 mol可燃物為標準。 1、熱化學方程式的正誤判斷 例6.標準狀態(tài)下，氣態(tài)分子斷開1 mol化學鍵的焓變稱為鍵焓。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；強酸和強堿在稀溶液中發(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)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJmol－1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學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)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下： 化學鍵 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?。?1 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行比較： 方法是：畫出化學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