2021高三化学人教版一轮教师用书：第6章 第1节 化学能与热能 .doc

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1、第一节化学能与热能考纲定位要点网络1.了解化学反应中能量转化的原因及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，能正确书写热化学方程式。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。5了解焓变(H)与反应热的含义。了解活化能的概念。6理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 焓变热化学方程式1化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化：物质变化和能量变化。(2)化学反应中的两大守恒：质量守恒和能量守恒。(3)化学反应中的能量转化形式吸热反应：热能化学能。放热反应：化学能热能。

2、光合作用：光能化学能。燃烧反应：化学能热能，化学能光能。原电池反应：化学能电能。电解池反应：电能化学能。(4)化学反应的实质与特征2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(H)HH(生成物)H(反应物)。单位kJmol1或kJ/mol。(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kJmol1。(4)焓变与反应热的关系对于恒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，则有关系：HQp。3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、提醒：熟记常见的放热与吸热反应放热反应：可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟水或酸的置换反应；物质的缓慢氧化；铝热反应。吸热反应：大多数分解反应；盐类的水解反应；Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应；碳和水蒸气、C和CO2的反应。注意：有能量变化的物理变化不属于放热或吸热反应。4活化能与焓变的关系(1)E1为正反应活化能，E2为逆反应活化能，HE1E2；(2)催化剂能降低正、逆反应的活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不影响焓变的大小。5热化学方程式(1)定义：表示参加反应物质的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，也表明了化学反应

4、中的能量变化。如2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1表示在25 、101 kPa条件下，2_mol_H2和1_mol_O2反应生成2_mol液态水时放出571.6_kJ的热量。(1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应。()(2)燃烧反应既有热能的变化又有光能的变化。()(3)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同。()(4)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1中的H与可逆反应、反应物的物质的量无关。()(5)可逆反应的H(正反应)与H(逆反应)互为倒数。()答案(1)(2)(3)(4)(

5、5)1已知：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)Ha kJmol1，该反应的正反应活化能为b kJmol1，则该反应的逆反应活化能为_kJmol1。答案ab2常温常压下，1 g H2完全燃烧，放出a kJ的热量，则H2燃烧的热化学方程式为_。答案H2(g)O2(g)=H2O(l)H2a kJmol13H2与ICl的反应分、两步进行，其能量曲线如图所示。(1)反应、分别属于_反应、_反应，反应、谁的反应较快？_。(2)总反应的热化学方程式为_。答案(1)放热放热反应(2)H2(g)2ICl(g)=I2(g)2HCl(g)H218 kJmol1命题点1能量变化图像与活化能1某反应过程中体系的能

6、量变化如图所示，下列说法错误的是 ()A反应过程可表示为 BE1为反应物的平均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HE1E20，所以正反应为放热反应D此图中逆反应的热效应HE1E20，反应后气体分子数减小，S0，故该反应不能自发进行，A项错误；该反应为吸热反应，H(ab) kJmol1，B项正确；使用催化剂可以降低正、逆反应的活化能，但反应热不变，即a、b的差值不变，C项错误；1 mol A2(g)和1 mol B2(g)完全分解为气态原子需吸收a kJ能量，D项错误。4(2019三晋名校联考)在苯中，HA发生二聚：2HA (HA)2，反应在较低温度下自发进行，则H_(填“

7、”“”或“”)0。已知该二聚反应的反应热数值约为活化能的。下列能量关系图最合理的是_(填字母序号)。AB CD解析反应在较低温度下自发进行， 说明H0，故2HA的能量比(HA)2的能量高，又因为该二聚反应的反应热数值约为活化能的，故选B。答案B命题点2反应热的基本计算5用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用如下反应，可实现氯的循环利用：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H115.6 kJmol1。下列说法正确的是()A该反应的活化能为115.6 kJmol1B使用催化剂能使该反应的焓变增大C该反应的正反应活化能比逆反应活化能大D断裂H2O(g)中1 mol HO

8、键比断裂HCl(g)中1 mol HCl 键所需能量多DA项，活化能不等于反应热，错误。B项，催化剂对反应焓变的大小无影响，错误。C项，考生易因不清楚反应热与活化能的关系而出错，H正反应活化能逆反应活化能0，故正反应活化能比逆反应活化能小，错误。D项，考生利用键能计算时，易因忽视1 mol H2O中含有2 mol HO键而出错，4E(HCl)498 kJmol12243 kJmol14E(HO)115.6 kJmol1，整理得E(HO)E(HCl)31.9 kJmol1，故断开1 mol HO键比断开1 mol HCl键所需能量多，正确。6一定条件下，在水溶液中1 mol Cl、ClO(x1,

9、2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示。(1)D是_(填离子符号)。(2)BAC反应的热化学方程式为_(用离子符号表示)。解析(1)根据化合价可知，A为Cl，B为ClO，C为ClO，D为ClO。(2)BAC的热化学方程式为3ClO(aq)=2Cl(aq)ClO(aq)H(2063360) kJmol1117 kJmol1。答案(1)ClO(2)3ClO(aq)=2Cl(aq)ClO(aq)H117 kJmol1H的三种基本计算公式(1)H反应物总键能之和生成物总键能之和。(2)H生成物总能量反应物总能量H(生成物)H(反应物)。(3)H正反应活化能逆反应活化能。注意：常见物质(1 mol)

10、中化学键数目物质CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨金刚石S8(SS)Si键数24641.5282命题点3热化学方程式的书写7根据信息书写热化学方程式(1)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：已知AX3的熔点和沸点分别为93.6 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成1 mol AX5，放出热量123.8 kJ。该反应的热化学方程式为_。(2)在25 、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方

11、程式为_。(3)在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应生成氨气，达到平衡时N2的转化率为25%，放出Q kJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式为_。(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25 、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是_。解析(1)室温时AX3为液态(l)，AX5为固态(s)。(2)根据碳原子守恒有：C2H5OH2CO22CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，则乙醇为0.5 mol，据此可写出反应的热化学方程式。(3)1 mol N2完全反应

12、放出的热量为 kJ4Q kJ，故N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJmol1。(4)消耗1 mol NaBH4(s)放热38 kJ216 kJ。答案(1)AX3(l)X2(g)=AX5(s)H123.8 kJmol1(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H4Q kJmol1(4)NaBH4(s)2H2O(l)=NaBO2(s)4H2(g)H216 kJmol18已知：P4(s)6Cl2(g)=4PCl3(g)Ha kJmol1，P4(s)10Cl2(g)=4PCl5(g)Hb kJmol1，P

13、4具有正四面体结构，PCl5中PCl键的键能为c kJmol1，PCl3中PCl键的键能为1.2c kJmol1。请回答：PCl3(g)和氯气反应生成PCl5(g)的热化学方程式为_。解析设已知中的两个热化学方程式分别为：P4(s)6Cl2(g)=4PCl3(g)Ha kJmol1，P4(s)10Cl2(g)=4PCl5(g)Hb kJmol1，根据盖斯定律，()4得：PCl3(g)Cl2(g)=PCl5(g)H kJmol1。答案PCl3(g)Cl2(g)=PCl5(g)H kJmol1书写热化学方程式注意事项(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 、

14、101 kPa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：H应包括“”或“”、数值和单位(kJmol1)。(4)区别于普通方程式：一般不注“”“”以及“点燃”“加热”等。(5)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H相对应，如果化学计量数加倍，则H也要加倍。(6)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外，还要注明名称。 燃烧热中和热能源1燃烧热和中和热燃烧热中和热相同点能量变化放热H及其单位H0)强酸与强碱反应的中和热H5

15、7.3_kJmol12.中和反应热的测定(1)实验装置(2)实验步骤绝热装置组装量取一定体积酸、碱稀溶液测反应前酸碱液温度混合酸碱液测反应时最高温度重复23次实验求平均温度差(t终t始)计算中和热H。(3)中和热测定数据处理Hc4.18 Jg114.18103 kJg11。(4)误差分析若实验时有热量损失，所测中和热偏小，H偏大。(5)注意事项由于化学反应都有一定的可逆性，为保证酸(碱)能完全中和，可使加入碱(酸)稍过量。中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol H2O放出的热量为57.3 kJ，弱酸弱碱电离时吸热，生成1 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热，生成1

16、mol H2O时放出的热量大于57.3 kJ。中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动，不能用铜丝等金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是铜传热快，热量损失大。计算时应注意单位的统一，且要注意数据的取舍，无效数据要舍去。3能源(1)分类(2)科学开发利用能源的措施提高能源的利用率科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧：一是保证燃烧时有适当过量的空气，如鼓入空气、增大O2浓度等；二是保证燃料与空气有足够大的接触面积，如将固体粉碎成粉末，使液体喷射成雾状等。开发新的能源开发资源丰富、可以再生、对环境无污染的新能源等。(1)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)O2

17、(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJmol1。()(2)已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量。()(3)在中和热测定时，加酸液或碱液的动作缓慢，或用铁丝搅拌，所测中和热均减小。()(4)天然气与沼气的主要成分均为CH4，二者均为绿色能源。()(5)为了使燃烧更充分，空气的量越多越好。()(6)固体可燃物粉碎可以使可燃物燃烧更完全。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)1已知丙烯(C3H6)的燃烧热为a kJmol

18、1，则表示丙烯燃烧热的热化学方程式为_。答案C3H6(g)O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)Ha kJmol12已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。(1)H2SO4(aq)Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)2H2O(l)H_114.6 kJmol1(填“”“”或“”)。(2)NaOH与H2SO4反应时，表示中和热的热化学方程式为_。答案(1)(2)NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1命题点1燃烧热、中和热与能源1(2019昆明模拟)已知：H(aq)OH(aq)=H2O(l)H157.3 kJmol

19、1，2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2571.6 kJmol1，下列有关说法正确的是()A向含0.1 mol NaOH的溶液中加入一定体积的0.1 molL1乙二酸，反应中的能量变化如图所示BNH3H2O(aq)H(aq)=NH(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1C氢气的标准燃烧热为571.6 kJmol1D若反应中水为气态，则同样条件下的反应热：H57.3 kJmol1，B项错误；反应消耗1 mol H2(g)放出的热量为285.8 kJ，故H2的燃烧热为285.8 kJmol1，C项错误；D项，水为气态时，放出的热量少，但H大，即HH2，D项错误。2(2019黑龙江哈尔滨三

20、中期中)一些烷烃的燃烧热如下表：化合物燃烧热/(kJmol1)化合物燃烧热/(kJmol1)甲烷890.3正丁烷2878.0乙烷1560.8异丁烷2869.6丙烷2221.52甲基丁烷3531.3下列说法正确的是 ()A乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)7O2(g)=4CO2(g)6H2O(g)H1 560.8 kJmol1B稳定性：正丁烷异丁烷C正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJmol1D相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多C表示乙烷燃烧的热化学方程式中，H2O应为液态，且该反应的H3 121.6 kJmol1，A错误；由表中燃烧热数据可知，1 mol 正丁烷、异丁

21、烷分别完全燃烧时，正丁烷放出的热量多，说明等量的两种物质，正丁烷具有的能量高于异丁烷，则异丁烷更稳定，B错误；2甲基丁烷的稳定性强于正戊烷， 由于2甲基丁烷的燃烧热为3 531.3 kJmol1，故正戊烷的燃烧热大于3 531.3 kJmol1，C正确；由表中数据分析可知，相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越少，D错误。3化学与人类生活、社会可持续发展密切相关，下列说法正确的是()A直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同B天然气、水能属于一次能源，水煤气、电能属于二次能源C人们可以把放热反应释放的能量转化为其他可利用的能量，而吸热反应没有利用价值D地热能、风能、天然气和氢能

22、都属于新能源BA项，将煤进行深加工后，脱硫处理、气化处理能很好地减少污染气体，提高燃烧效率，燃烧的效果好，错误；C项，有时需要通过吸热反应吸收热量降低环境温度，有利用价值，如“摇摇冰”的上市就是利用了吸热反应原理，错误；D项，地热能、风能和氢能都属于新能源，天然气是化石燃料，不属于新能源，错误。命题点2中和热的实验测定4某实验小组用0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液进行反应热的测定，实验装置如图所示。(1)装置中碎泡沫塑料的作用是_。(2)写出该反应的热化学方程式生成1 mol H2O(l)时的反应热为57.3 kJmol1：_。(3)取50 mL NaOH溶液和

23、30 mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。请填写表格中的空白：温度次数起始温度t1/终止温度t2/温度差平均值(t2t1)/H2SO4NaOH平均值126.226.026.130.1227.027.427.233.3325.925.925.929.8426.426.226.330.4近似认为0.50 molL1 NaOH溶液和0.50 molL1硫酸溶液的密度都是1.0 gmL1，中和后生成溶液的比热容c4.18 J(g)1。则生成1 mol H2O(l)时的反应热H_(取小数点后一位)。上述实验数值结果与57.3 kJmol1有偏差，产生偏差的原因不可能是_(填字母)。a实验装置保温、隔

24、热效果差b量取NaOH溶液的体积时仰视读数c分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中d用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度(4)若将一定量的稀氢氧化钠溶液和稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2，则H1、H2的大小关系为_，理由是_。解析(3)第2组数据偏差较大，应舍去，其他三组的温度差平均值约为4.0 。H(5030)mL1.0 gmL14.0 4.18103 kJg110.025 mol53.5 kJmol1。放出的热量少可能是散热、多次加入碱或起始温度读得较高等原因。(4)稀氢氧化钠溶液中溶质都完全电离，稀氨水中的溶质

25、是弱电解质，它与盐酸的反应中NH3H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些，H2要大一些，即H1H2。答案(1)隔热保温，防止热量的损失(2)H2SO4(aq)2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1(3)4.053.5 kJmol1b(4)H1”“0。(2)醋酸和NaOH的中和反应(反应热H)，可以分为CH3COOH的电离(反应热H1)、H和OH的中和(反应热H2)两步，故H1HH246.8 kJmol1(57.3 kJmol1)10.5 kJmol1。(3)由有机物的结构可知，乙苯催化脱氢反应的H等于CH2CH3的总键能与CH=CH2、H2的总键能之

26、差，故乙苯催化脱氢反应的H(54123483412612436) kJmol1124 kJmol1。根据H2和苯乙烯的燃烧热可以写出：H2(g)O2(g)=H2O(l)H1290 kJmol1，CHCH2(g)10O2(g)=8CO2(g)4H2O(l)H24 400 kJmol1。根据盖斯定律可求CH2CH3(g)O2(g)=8CO2(g)5H2O(l)的HHH1H24 566 kJmol1。答案(1)(2)10.5 kJmol1(3)124 kJmol14 5662(2019北京高考，节选)已知反应器中还存在如下反应：.CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H1.CO(g)H2O

27、(g)=CO2(g)H2(g)H2.CH4(g)=C(s)2H2(g)H3为积炭反应，利用H1和H2计算H3时，还需要利用_反应的H。解析根据盖斯定律，由或可确定目标反应。答案C(s)2H2O(g)=CO2(g)2H2(g)或C(s)CO2(g)= 2CO(g)3已知：2CH3OH(g)3O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H22H2(g)O2(g)=2H2O(l)H32H2(g)O2(g)=2H2O(g)H4CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H5下列关于上述反应焓变的判断正确的是()AH10，H2H4CH1H22H3H5D2H5H10D因反

28、应均为燃烧反应，故H1、H2、H3、H4均小于0，根据盖斯定律，2H5H1H22H30。4(2019长沙模拟)2 mol金属钠和1 mol氯气反应的能量关系如图所示，下列说法不正确的是()A相同条件下，K(s)的(H2H3)Na(s)的(H2H3)BH4的数值和ClCl共价键的键能相等CH5H5DH70，且该过程形成了分子间作用力DK比Na活泼，相同条件下K更易失去电子，则K(s)的(H2H3)Br，故相同条件下，2Br(g)的H5H5，C项正确；NaCl为离子化合物，不能形成分子间作用力，D项错误。利用物质状态迅速比较反应热大小的方法(1)同一物质，状态不同，反应热也不同。如A(g)A(l)

29、A(s)。(2)若反应为放热反应，当反应物状态相同、生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。 (3)若反应为放热反应，当反应物状态不同、生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。(4)在比较反应热(H)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多，H反而越小。1(2019全国卷，节选)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正_eV，写出该步骤的化学方程式_ _。解析由图可知，该反应的始态相对能量高于终态相对能量，H0，由图可知历程中最大活化能E正(1.860.16)eV2.02 eV。该步骤起始物质为COOH*H*H2O*，产物为COOH*2H*OH*。答案小于2.02COOH*H*H2O