新课标2022高考化学二轮复习第一部分专题突破方略专题九化学反应与能量教学案.doc
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1、专题九 化学反响与能量 了解化学反响中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反响、放热反响、反响热等概念。 了解热化学方程式的含义,能正确书写热化学方程式。 了解能源是人类生存和社会开展的重要根底。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 了解焓变(H)与反响热的含义。 理解盖斯定律,并能运用盖斯定律进行有关反响焓变的计算。 理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用,能书写电极反响和总反响方程式。 了解常见化学电源的种类及其工作原理。 了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。化学能与热能一、反响热及其表示方法1两种角度理解反响热(1)
2、从微观的角度说,是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值。在图中,a表示旧化学键断裂吸收的能量;b表示新化学键形成放出的能量;c表示反响热。(2)从宏观的角度说,是反响物总能量与生成物总能量的差值。在图中,a表示活化能;b表示活化分子变成生成物分子所释放的能量;c表示反响热。2反响热的量化参数键能反响热与键能的关系反响热:HE1E2或HE4E3,即H等于反响物的键能总和减去生成物的键能总和,或生成物具有的总能量减去反响物具有的总能量。3反响热的表示方法热化学方程式热化学方程式书写或判断的考前须知:(1)注意H的符号和单位:吸热反响的H为“,放热反响的H为“;H的单位为kJmol1
3、。(2)注意测定条件:绝大多数的反响热是在25 、101 kPa下测定的,此时可不注明温度和压强。(3)注意热化学方程式中的化学计量数:热化学方程式中的化学计量数可以是整数,也可以是分数。(4)注意物质的聚集状态:气体用“g,液体用“l,固体用“s,溶液用“aq。热化学方程式中不用“和“。(5)注意H的数值与符号:如果化学计量数加倍,那么H也要加倍。逆反响的反响热与正反响的反响热数值相等,但符号相反。(6)对于具有同素异形体的物质,除了要注明聚集状态外,还要注明物质的名称。例如:S(单斜,s)=S(正交,s)H0.33 kJmol1。二、盖斯定律及其应用 1内容一定条件下,一个反响不管是一步完
4、成,还是分几步完成,反响的总热效应相同,即反响热的大小与反响途径无关,只与反响体系的始态和终态有关。2常用关系式热化学方程式焓变之间的关系aA(g)=B(g)H1A(g)=B(g)H2H2H1或H1aH2aA(g)=B(g)H1B(g)=aA(g)H2H1H2HH1H212022高考全国卷,T27(1)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。:(g)=(g)H2(g)H1100.3 kJmol1H2(g)I2(g)=2HI(g)H211.0 kJmol1对于反响:(g)I2(g)=(g)2HI(g)H3_kJmol1。解析:根据盖斯定律,由反响反响得反响,那么H3H1
5、H2(100.311.0) kJmol189.3 kJmol1。答案:89.322022高考全国卷,T28(2)Deacon直接氧化法可按以下催化过程进行:CuCl2(s)=CuCl(s)Cl2(g)H183 kJmol1CuCl(s)O2(g)=CuO(s)Cl2(g)H220 kJmol1CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121 kJmol1那么4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的H_kJmol1。解析:将热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由()2得4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H116 kJmol1。答案:1163
6、(2022高考天津卷)硅粉与HCl在300 时反响生成1 mol SiHCl3气体和H2,放出225 kJ热量,该反响的热化学方程式为_。解析:该反响的热化学方程式为Si(s)3HCl(g)SiHCl3(g)H2(g)H225 kJmol1。答案:Si(s)3HCl(g)SiHCl3(g)H2(g)H225 kJmol1热化学方程式书写易出现的错误(1)未标明反响物或生成物的状态而造成错误。(2)反响热的符号使用不正确,即吸热反响未标出“号,放热反响未标出“号而造成错误。(3)漏写H的单位,或将H的单位写为kJ而造成错误。(4)反响热的数值与方程式中的化学计量数不对应而造成错误。(5)对燃烧热
7、、中和热的概念理解不到位,忽略其标准是1 mol 可燃物或生成1 mol H2O(l)而造成错误。 4(2022高考天津卷)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)上述反响中相关的化学键键能数据如下:化学键CHC=OHHCO(CO)键能/(kJmol1)4137454361 075那么该反响的H_。解析:根据H反响物总键能生成物总键能,该反响的H(41347452) kJmol1(1 07524362) kJmol1120 kJmol1。答案:120 kJmol1利用键能计算反响热,要熟记公式:H反响物总键能生成物总键能,其关键是弄清物质中化学键的
8、数目。在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。原子晶体:1 mol金刚石中含2 mol CC键,1 mol硅晶体中含2 mol SiSi键,1 mol SiO2晶体中含4 mol SiO键;分子晶体:1 mol P4中含有6 mol PP键,1 mol C2H6中含有6 mol CH键和1 mol CC键。 5(1)(2022高考北京卷)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:反响:2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g)H1551 kJmol1反响:S(s)O2(g)=SO2(g)H3297 kJmol1反响的热化学方程式:_
9、。(2)2022高考全国卷,T28(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反响:2SiHCl3(g)= SiH2Cl2(g)SiCl4(g)H148 kJmol13SiH2Cl2(g)= SiH4(g)2SiHCl3(g)H230 kJmol1那么反响4SiHCl3(g)= SiH4(g)3SiCl4(g)的H为_kJmol1。(3)2022高考全国卷,T27(1)CH4CO2催化重整反响为CH4(g)CO2(g)= 2CO(g)2H2(g)。:C(s)2H2(g)= CH4(g)H75 kJmol1C(s)O2(g)= CO2(g)H394 kJmol1C(s)O2(g)= CO(g)H111
10、kJmol1该催化重整反响的H_kJmol1。解析:(1)由于反响是二氧化硫的歧化反响,且由题意可知其氧化产物和复原产物分别为H2SO4和S,根据得失电子守恒和元素守恒可写出反响的化学方程式为3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)。根据盖斯定律,反响与反响的热化学方程式相加得:2H2SO4(l)S(s)=3SO2(g)2H2O(g)H254 kJmol1,所以反响的热化学方程式为3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H254 kJmol1。(2)将热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由3,可得:4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g)H348
11、 kJmol130 kJmol1114 kJmol1。(3)将的3个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律2得该催化重整反响的H(111275394) kJmol1247 kJmol1。答案:(1)3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H254 kJmol1(2)114(3)247叠加法求焓变步骤1“倒为了将方程式相加得到目标方程式,可将方程式颠倒过来,反响热的数值不变,但符号相反。这样,就不用再做减法运算了,实践证明,方程式相减时往往容易出错。步骤2“乘为了将方程式相加得到目标方程式,可将方程式乘以某个倍数,反响热也要相乘。步骤3“加上面的两个步骤做好了,只要将方程式相加即可
12、得到目标方程式,反响热也要相加。 1以下关于反响热和热化学反响的描述中正确的选项是()AHCl和NaOH反响的中和热H57.3 kJmol1,那么H2SO4和Ca(OH)2反响的中和热H2(57.3) kJmol1BCO(g)的燃烧热H283.0 kJmol1,那么2CO2(g)=2CO(g)O2(g)反响的H2283.0 kJmol1C氢气的燃烧热H285.5 kJmol1,那么电解水的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)O2(g)H285.5 kJmol1D1 mol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。根据燃烧热定义知B正确。比照法理解反响热、燃烧热与中
13、和热(1)化学反响吸收或放出的热量称为反响热,符号为H,常用单位为kJmol1,它只与化学反响的化学计量数、物质的聚集状态有关,而与反响条件无关。中学阶段研究的反响热主要是燃烧热和中和热。(2)燃烧热:在101 kPa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。单位为kJmol1。需注意:燃烧热是以1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的,因此在书写燃烧热的热化学方程式时,一般以燃烧1 mol纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数;燃烧产物必须是稳定的氧化物,如CCO2、H2H2O(l)等。(3)中和热:在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反响生成1 mol液态H2
14、O时的反响热。需注意:稀溶液指物质溶于大量水中;中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应;中和反响的实质是H和OH化合生成H2O,即H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。(4)反响热指反响完全时的热效应,所以对于可逆反响,其热量要小于反响完全时的热量。 2(2022岳阳一模)研究说明CO与N2O在Fe作用下发生反响的能量变化及反响历程如下图,两步反响分别为N2OFe=N2FeO(慢)、FeOCO=CO2Fe(快)。以下说法正确的选项是()A反响是氧化复原反响,反响是非氧化复原反响B两步反响均为放热反响,总反响的化学反响速率由反响决定CFe使
15、反响的活化能减小,FeO是中间产物D假设转移1 mol电子,那么消耗11.2 L N2O解析:选C。A项,反响、均有元素化合价的升降,因此都是氧化复原反响,A错误;B项,由题图可知,反响、都是放热反响,总反响的化学反响速率由速率慢的反响决定,B错误;C项,Fe做催化剂,使反响的活化能减小,FeO是反响过程中产生的物质,因此是中间产物,C正确;D项,由于没有指明外界条件,所以不能确定气体的体积,D错误。3:C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol1,2C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1。HH、O=O和OH键的键能分别为436 kJmol1、496 kJmol
16、1和462 kJmol1,那么a为()A332B118C350 D130解析:选D。根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。根据题中给出的键能可得出热化学方程式:2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H3(24364964462) kJmol1480 kJmol1,题中2C(s)O2(g)=2CO(g)H2220 kJmol1,()得C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H1(H2H3),即a(220480)130,选项D正确。4:C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H34Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H4
17、3CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)H5以下关于上述反响焓变的判断正确的选项是()AH10,H30BH20,H40CH1H2H3 DH3H4H5解析:选C。A项,C(s)、CO(g)在O2(g)中燃烧生成CO2,均为放热反响,那么有H10、H30;B项,CO2(g)与C(s)在高温条件下反响生成CO(g),该反响为吸热反响,那么有H20,Fe(s)与O2(g)反响生成Fe2O3(s)为放热反响,那么有H40;C项,将五个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由可得,那么有H1H2H3;D项,将五个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由32可得,那么有H43H32H5。反响
18、热大小比拟(1)注意三问题反响中各物质的聚集状态;H有正负之分,比拟时要连同“一起比拟,类似数学中的正、负数大小的比拟;假设只比拟放出或吸收热量的多少,那么只比拟数值的大小,不考虑正、负号。(2)方法面面观利用盖斯定律比拟如,比拟H1与H2的大小的方法。因H10,H20,H3|H2|,所以H1H2。同一反响的反响物状态不同时,如A(s)B(g)=C(g)H1,A(g)B(g)=C(g)H2,那么H1H2。两个有联系的反响相比拟时,如C(s)O2(g)=CO2(g)H1,C(s)O2(g)=CO(g)H2。利用反响(包括H1)乘以某计量数减去反响(包括H2)乘以某计量数,即得出H3H1某计量数H
19、2某计量数,根据H3大于0或小于0进行比拟。 5(1)2022高考全国卷,T28(3):As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s) H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3那么反响As2O5(s) 3H2O(l)=2H3AsO4(s)的H_。(2)2022高考全国卷,T28(2)以下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反响系统原理。通过计算,可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_,制得等量H2所需能量较少的是_。(3)(2022高考海南卷):2NaOH(s)CO2(g)=Na2CO3(g)H2O(g)H1
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