2022年高考化学化学能与热能考点全归纳 .pdf
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1、化学能与热能 考纲要求 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。考点一焓变与反应热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:热能、光能、电能等。通常主要表现为热量的变化。2焓变、 反应热(1) 定义:在恒压条件下进行的反应的热效应。(2) 符
2、号: H。(3) 单位: kJmol 1 或 kJ/mol 。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) 常见放热反应可燃物的燃烧;酸碱中和反应;大多数化合反应;金属跟酸的置换反应;物质的缓慢氧化。(4) 常见吸热反应大多数分解反应;盐的水解和弱电解质的电离;Ba(OH)2 8H2O 与 NH4Cl反应;碳和水蒸气、C和 CO2的反应。深度思考精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页1同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧,哪一个放出的
3、热量多,为什么?答案在空气中燃烧放出的热量多,因在纯氧中燃烧火焰明亮,转化成的光能多,故放出的热量少。2判断正误,正确的划“”,错误的划“”(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) 物质发生化学变化都伴有能量的变化( ) (3) 伴有能量变化的物质变化都是化学变化( ) (4) 吸热反应在任何条件都不能发生( ) (5)Na 转化为 Na时,吸收的能量就是该过程的反应热( ) (6) 水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( ) 答案(1) (2) (3) (4) (5) (6) 解析(5)(6)是物理变化过程,其能量变化不能称为反应热。题组训练反应热
4、的基本计算方法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正反应的热效应为 HE1 E20,所以正反应为放热反应D此图中逆反应的热效应H E1E20,所以逆反应为放热反应答案D 解析该图表示的正反应放热, H为负值,逆反应吸热,H为正值, D错误。2(2013 重庆理综, 13)SF6 是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S F 键。已知:1 mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280 kJ ,断裂 1 mol F F、S F 键需要吸收的能量分别为 160 kJ 、 330 kJ ,则 S
5、(s) 3F2(g)=SF6(g) 的反应热H为_。答案1 220 kJ mol 1 解析断裂 1 mol S S键吸收能量280 kJ ,断裂 3 mol F F 键吸收能量3160 kJ ,则吸收的总能量为Q吸 280 kJ3160 kJ760 kJ,释放的总能量为Q放330 kJ6 1 980 kJ,由反应方程式:S(s) 3F2(g)= =SF6(g) 可知, H760 kJ mol 11 980 kJ mol11 220 kJ mol 1。3通常把拆开1 mol 某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热( H),化学反应的H
6、等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据,供计算使用。化学键Si O Si Cl H H H Cl Si Si Si C 键 能 /kJ mol1 460 360 436 431 176 347 工业上的高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g) 2H2(g)=Si(s)4HCl(g) ,该反应的反应热 ( H)为 _。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 17 页答案236 kJ mol 1 解析SiCl4 、H2和 HCl 分子中共价键的数目容易计算,而产物硅属于原
7、子晶体,可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1 mol 晶体硅中所含的Si Si 键为 2 mol,即制取高纯硅反应的反应热H4360 kJmol 12436 kJmol 1(2176 kJmol14431 kJ mol 1) 236 kJ mol 1。1熟记反应热H的基本计算公式H生成物的总能量反应物的总能量H反应物的总键能之和生成物的总键能之和2规避两个易失分点(1) 旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的, 缺少任一个过程都不是化学变化。(2) 计算物质中键的个数时,不能忽略物质的结构,如1 mol 晶体硅中含2 mol SiSi 键。1 mol SiO2中含 4 mol
8、 SiO键。考点二热化学方程式1概念表示参与化学反应的物质的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: 2H2(g) O2(g)=2H2O(l) H 571.6 kJ mol1 表示: 2 mol 氢气和 1 mol 氧气反应生成2 mol 液态水时放出571.6 kJ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 、 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“”、数字和单位(kJ mol1)
9、 。(4) 注意守恒关系:原子守恒和得失电子守恒;能量守恒。( H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。(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H相对应,如果化学计量数加倍,则H也要加倍。深度思考1H的单位“ kJmol1”的含义是什么?答案“kJmol1”并不是指每摩尔具体物质反应时伴随的能量变化,而是指给定形式的具体反应的能量变化。如2H2(g) O2(g)=2H2O(g) H483.6 kJ mol 1,此反应的反应热是指每摩尔
10、反应2H2(g) O2(g)=2H2O(g) 放出的热量为 483.6 kJ 。H与化学反应方程式的写法有关,如H2(g) 12O2(g)=H2O(g) H241.8 kJmol 1。另外反应热还与反应物的状态有关,如2H2(g) O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJ mol 1。2怎样理解可逆反应中的反应热?答案无论化学反应是否可逆,热化学方程式中的反应热H都表示反应进行到底( 完全转精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页化) 时的能量变化。如2SO2(g)H196.64 kJmol 1,H是指2 mol
11、SO2(g) 和 1 mol O2(g)完全转化为2 mol SO3(g) 时放出的能量。若在相同的温度和压强下,向某容器中加入2 mol SO2(g) 和 1 mol O2(g) ,反应达到平衡时放出的能量为Q ,因反应不能完全转化为SO3(g),故 Q0 表示吸热, H0 表示放热,因而,H 后所跟数值需要带“”、“”符号。(2) 描述反应热时,无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用H表示,其后所跟数值需要带“”、“”符号。(3) 由于中和反应和燃烧均是放热反应,表示中和热和燃烧热时可不带“”号。题组二中和热测定误差分析和数据处理3利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:用量筒量取50
12、mL 0.50 mol L 1 盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;用另一量筒量取50 mL 0.55 mol L 1 NaOH溶液,并用另一温度计测出其温度;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) 倒入 NaOH 溶液的正确操作是_( 填序号 ) 。A沿玻璃棒缓慢倒入B分三次少量倒入C一次迅速倒入(3) 使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_( 填序号 ) 。A用温度计小心搅拌B揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C轻轻地振荡烧杯D用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动(4) 现将一定量的稀氢氧化钠溶液、
13、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 mol L 1 的稀盐酸恰好完全反应,其反应热分别为H1、H2、H3,则 H1、H2 、H3的大小关系为_。(5) 假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g cm 3,又知中和反应后生成溶液的比热容c4.18 J g11。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/ 盐酸氢氧化钠溶液混合溶液1 20.0 20.1 23.2 2 20.2 20.4 23.4 3 20.5 20.6 23.6 依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热H_( 结果保留一位小数) 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳
14、总结 - - - - - - -第 8 页,共 17 页(6)_( 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_ 。答案(1) 确保盐酸被完全中和(2)C (3)D (4) H1H2H3 (5) 51.8 kJ mol 1 (6) 不能H2SO4与 Ba(OH)2 反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热解析(1) 在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和,常常使加入的一种反应物稍微过量一些。(2) 为了减小热量损失,倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。(3) 使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作:用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。(
15、4) 稀氢氧化钠溶液和稀氢氧化钙溶液中溶质都完全电离,它们的中和热相同,稀氨水中的溶质是弱电解质,它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量,故中和热要小一些( 注意中和热与 H的关系 ) 。(5) 取三次实验的平均值代入公式计算即可。(6) 因为硫酸与Ba(OH)2 溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热,故不能用 Ba(OH)2 溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。考点四有关反应热的比较、计算1H的比较比较 H的大小时需考虑正负号,对放热反应,放热越多,H越小;对吸热反应,吸热越多, H越大。2反应热的有关计算(1) 根据热化学方程式计算:反应热与反应物的物质的量成正比。(2)
16、根据盖斯定律求算应用盖斯定律进行简单计算时,关键在于设计反应过程,同时注意:参照新的热化学方程式( 目标热化学方程式) ,结合原热化学方程式( 一般 23 个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的H与原热化学方程式之间H的换算关系。当热化学方程式乘、除以某一个数时,H也应相应地乘、除以某一个数;方程式进行加减运算时, H也同样要进行加减运算,且要带“”“”符号,即把H看作一个整体进行运算。将一个热化学方程式颠倒书写时,H的符号也随之改变,但数值不变。在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态( 固、液、气 ) 的相互
17、转化, 状态由固液气变化时,会吸热;反之会放热。(3) 根据物质燃烧放热的数值计算:Q(放) n( 可燃物 ) |H| 说明方法 (2) 常用于判断物质能量的大小关系及稳定性。深度思考试比较下列三组H的大小(1) 同一反应,生成物状态不同时A(g) B(g)=C(g) H10 A(g) B(g)=C(l) H2”、“ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 17 页解析因为 C(g)=C(l) H30 则 H3H2 H1 ,H2H1。(2) 同一反应,反应物状态不同时S(g) O2(g)=SO2(g) H10 S(s) O2(g
18、)=SO2(g) H20 则 H1_H2。答案 解析H2H3 H1,则 H3H1H2,又 H30,所以 H1H2。( 3)两个有联系的不同反应相比C(s) O2(g)=CO2(g) H10 C(s) 12O2(g)=CO(g) H20 则 H1_H2。答案 解析根据常识可知CO(g)12O2(g)=CO2(g) H3H1。题组一反应热大小的比较和计算1下列各组热化学方程式中,化学反应的H前者大于后者的是( ) C(s) O2(g)=CO2(g) H1 C(s) 12O2(g)=CO(g) H2 S(s) O2(g)=SO2(g) H3 S(g) O2(g)=SO2(g) H4 H2(g)12O
19、2(g)=H2O(l) H5 2H2(g) O2(g)=2H2O(l) H6 CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H7 CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(s) H8 A B C D答案C 解析本题主要考查对“H”的理解,明确“H”既有“”、“”,又有数值大小。碳与氧气反应放热,即H10,H20 ,CO再与 O2作用时又放热,所以H1H4; 发生同样的燃烧反应, 物质的量越多, 放出的热量越多, 故 H5H6;碳酸钙分解吸收热量,H70 ,CaO与 H2O反应放出热量,H8H8 。故本题答案为C。2由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ,写出该反应的热化学方程式
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