专题08 化学反应中的能量变化(教学案)高考化学二轮复习精品资料(解析版)_中学教育-高考.pdf
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1、【2014 考纲解读】1能说明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及了解吸热反应、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。能源问题已成为全球性的热点问题,这几年高考中该类试题的数目呈上升趋势,考查的内容不断拓展,难度有所提高,过去以考查热化学方程式的书写、燃烧热、中和热等概念及热量计算为主,近两年对化学键与能量的关系、盖斯定律进行了不同程度的考查。反应热是近几年高考的重点考查内容之一,考查的内容主要有:热化学方程式的书写及正误
2、判断;比较反应热的大小;有关反应热的简单计算;化学键键能与反应热、反应热与能源的综合考查。由于能源问题已成为社会热点,从能源问题切入,从不同的角度设问,结合新能源的开发,把反应热与能源结合起来进行考查,将是今后命题的方向。【知识网络】【重点知识梳理】一、反应中能量的变化 1.基本概念:反应热:在化学反应过程中放出或吸收的热量。反应热用符号“H”表示。单位“kJ/mol”。吸热反应和放热反应:在化学反应过程中,通常用 E反表示反应物所具有的总能量,E生表示生成物所具有的总能量。若 E反 E生,为放热反应;当H 为“-”或H 0。若 E反 0。2吸热反应和放热反应的判断方法 根据反应类型判断:通常
3、情况下燃烧反应、中和反应、金属和酸反应制氢气的反应为放热反应;电解质的电离、盐类水解、大多数的分解反应等为吸热反应。若正反应为吸热反应,则逆反应为放热反应。根据实验现象判断:使反应体系温度升高的反应,为放热反应。反之为吸热反应。如:钠与水反应的现象:钠“熔”成一个小球,可以说明这一反应为放热反应;Fe 粉与硫的混合物稍微受热后反应继续剧烈进行,且保持红热状态,说明这一反应为放热反应。在燃烧很旺的炉火中加入煤,炉火马上“暗”下来,说明 CO2与 C反应为吸热反应;Ba(OH)2与 NH4Cl 反应,烧杯与玻璃片粘在一起,说明该反应为吸热反应。由物质的聚集状态判断:同种物质的聚集状态不同,其本身具
4、有的能量也不相同。一般情况下:气态物质所具有的能量大于液态,液态具有的能量大于固态;物质处与稳定状态的能量小于不稳定状态的能量。如:硫蒸气在氧气中完全燃烧放出的能量大于固态硫完全燃烧放出的能量。石墨比金刚石稳定,所以由石墨转化为金刚石的反应为吸热反应。由盖斯定律判断:如一个反应可分步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热相同,通过化学反应的能量变化值来进行计算,若 H 0,则反应为吸热反应,反之则为放热反应。用仪器来测量:量热计【特别提醒】我们不能通过看一个反应是否需要加热来判断是吸热反应和放热反应,因为需加热的反应不一定都是吸热反应,如物质的燃烧一般需要加热来引发反应的进行
5、,但属于放热反应,只有哪些需持续加热的反应才是吸热反应,而那些只是通过加热来引起反应,反应开始后则无须加热的反应,则属放热反应。所以注意两点,若一个反应需持续加热才能进行,一旦停止加热,反应则停止,这样的反应肯定是吸热反应,若一个反应虽然需进行加热来引起反应,但只要反应开始后,不需加热继续反应,则这样的反应属放热反应。常见的放热反应有:酸碱中和反应、活泼金属和酸反应、燃烧反应;常见的吸热反应有:大多数分解反应;氯化铵与八水合氢氧化钡的反应。例 1、已知某反应是放热反应,下列说法正确的是()A.该反应发生时,一定不需要加热 反应放热反应反应热等概念了解热化学方程式的含义能用盖斯定律进行有关反应热
6、的简单计算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能源问题已成为全球性的热点问题这几年高考中该类试量计算为主近两年对化学键与能量的关系盖斯定律进行了不同程度的考查反应热是近几年高考的重点考查内容之一考查的内容主要有热化学方程式的书写及正判断比较反应热的大小有关反应热的简单计算化学键键能与反应热反应热能源结合起来进行考查将是今后命题的方向知识网络重点知识梳理一反应中能量的变化基本概念反应热在化学反应过程中放出或吸收的热量反应热用符号表示单位吸热反应和放热反应在化学反应过程中通常用表示反应物所具有的总B.该反应中反应物的总能量小于生成物的总能量 C.该反应中反应物的
7、总能量大于生成物的总能量 D.如果该反应开始后停止加热,反应一定不能继续进行 二、热化学方程式的书写 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书写热化学方程式:先书写化学方程式。有 g(气体)、l(液体)、s(固体)标明反应物和生成物的聚集状态。反应热用“H”表示,标在化学方程式后面,中间用“;”隔开,吸收热量用“”,放出热量用“”。H与测定的条件有关,书写时应著名条件。若条件为 25,103kPa,则可不注明。热化学方程式中的计量数只表示物质的量,不表示分子个数,因此热化学方程式中的计量数可以是小数或分数,表示热量的单位“kJ/mol”表示的是对应方程式中的物质的量,所以热
8、量的数值必须与热化学方程式中的计量数相对应。热化学方程式中不注明反应发生的条件。生成物中不能用“”或“”符号。例 2、沼气是一种能源,它的主要成分是 CH4。0.5 mol CH4完全燃烧生成 CO2和 H2O时,放出 445 kJ 热量,则下列热化学方程式中正确的是()A.2CH4(g)4O2(g)=2CO2(g)4H2O(l)H=890 kJmol1 B.CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H=890 kJmol1 C.CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H=890 kJmol1 D.1/2CH4(g)O2(g)=1/2CO2(g)H2O(l)H=890 k
9、Jmol1【变式探究】在 298 K、1.01105 Pa 下,将 22g CO2通入 750mL 1molL1NaOH溶液中充分反应放热反应反应热等概念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能源问题已成为全球性的热点问题这几年高考中该类试量计算为主近两年对化学键与能量的关系盖斯定律进行了不同程度的考查反应热是近几年高考的重点考查内容之一考查的内容主要有热化学方程式的书写及正判断比较反应热的大小有关反应热的简单计算化学键键能与反应热反应热能源结合起来进行考查将是今后命题的方向知识网络重点知识梳理一反应中
10、能量的变化基本概念反应热在化学反应过程中放出或吸收的热量反应热用符号表示单位吸热反应和放热反应在化学反应过程中通常用表示反应物所具有的总反应,测得反应放出 xkJ的热量。已知在该条件下,1mol CO2通入 1L 2molL1NaOH溶液中充分反应放出 ykJ 的热量。则 CO2与 NaOH 溶液反应生成 NaHCO3的热化学方程式正确的是()ACO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq)H(2yx)kJmol1 BCO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq)H(2xy)kJmol1 CCO2(g)NaOH(aq)=NaHCO3(aq)H(4xy)kJmol1 D2CO2(g)2N
11、aOH(l)=2NaHCO3(l)H(8x2y)kJmol1 三、燃烧热 1燃烧热 定义:在 101 kPa 时,1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。注意事项 燃烧热是以 1mol 物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写燃烧热的化学方程式时,一般以燃烧物前系数为 1 的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,例如 CCO2,HH2O(l)等。燃料的充分燃烧 化石燃料主要包括:煤、石油、天然气以及它们的产品等。可燃物的燃烧条件是:温度达到着火点、与氧气充分接触。充分燃烧的必要条件是:氧气要充足、可燃物与氧气接触面要大。实施方案:故
12、体燃料粉碎,或液化、汽化。不充分燃烧的危害是产热少、浪费资源、污染环境。反应放热反应反应热等概念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能源问题已成为全球性的热点问题这几年高考中该类试量计算为主近两年对化学键与能量的关系盖斯定律进行了不同程度的考查反应热是近几年高考的重点考查内容之一考查的内容主要有热化学方程式的书写及正判断比较反应热的大小有关反应热的简单计算化学键键能与反应热反应热能源结合起来进行考查将是今后命题的方向知识网络重点知识梳理一反应中能量的变化基本概念反应热在化学反应过程中放出或吸收的热量反
13、应热用符号表示单位吸热反应和放热反应在化学反应过程中通常用表示反应物所具有的总化石燃料提供能量的弊端以及预防措施:弊端:化石燃料为不可再生能源、燃烧产物中含有 SO2造成环境污染、CO2引起温室效应。预防措施:开发新能源、对燃料进行脱硫或固硫处理。【自主探究】25、101 kPa 下,碳、氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次是 393.5 kJ/mol、285.8 kJ/mol、890.3 kJ/mol、2 800 kJ/mol,则下列热化学方程式正确的是()AC(s)+21O2(g)=CO(g);H=-393.5 kJ/mol B2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);H=+571.6 kJ/m
14、ol CCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g);H=-890.3 kJ/mol D21C6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l);H=-1400 kJ/mol 四、中和热 1.中和热 定义:在稀溶液中,酸和碱发生中和反应而生成 1mol H2O,这时的反应热叫做中和热。注意事项 中和反应的实质是 H+和 OH反应生成 H2O。若反应过程中有其他物质生成(如生成沉淀或弱电解质),则其反应热不等于中和热。对于强酸强碱的稀溶液反应,其中和热基本上是相等的。都约为 57.3 kJ/mol 对于强酸与弱碱或弱酸与强碱的反应,中和热一般低于 57.3 kJ/mol
15、。因为弱电解质的电离属于吸热反应。2.中和热的测定(1)实验步骤:保温装置的准备:大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)使放入的小烧杯口与大烧杯口相平。在大小烧杯之间也同时填满碎泡沫塑料或纸条,大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。用量筒量取 50ml,0.50moL/L 盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量其温度。(tHCl)另取一量筒量取 50ml,055mol/L NaOH 溶液,用温度计测量 NaOH 溶液的温度:(tNaOH)将量筒内的 NaOH 溶液全部倒入盛有 HCI的小烧杯中,用玻璃搅棒轻轻搅动溶液,准确记录混合溶液的最高温度(t2
16、)。反应放热反应反应热等概念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能源问题已成为全球性的热点问题这几年高考中该类试量计算为主近两年对化学键与能量的关系盖斯定律进行了不同程度的考查反应热是近几年高考的重点考查内容之一考查的内容主要有热化学方程式的书写及正判断比较反应热的大小有关反应热的简单计算化学键键能与反应热反应热能源结合起来进行考查将是今后命题的方向知识网络重点知识梳理一反应中能量的变化基本概念反应热在化学反应过程中放出或吸收的热量反应热用符号表示单位吸热反应和放热反应在化学反应过程中通常用表示反应物
17、所具有的总计算:起始温度 t10C=(tHCl+tNaOH)/2,终止温度 t20C ,温度差=(t2-t1)0C(2)注意的几个问题:作为量热器的仪器装置,其保温隔热的效果一定要好。因此可以用保温杯来做,也可按课本中方法做,一定要使小烧杯口与大烧杯口相平,这样可以减少热量的损失。盐酸和 NaOH 溶液浓度的配制须准确,且 NaOH 溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。为使测得的中和热更准确,因此 HC1和 NaOH 溶液的浓度宜小不宜大,如果浓度偏大,则溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大,表观电离度就会减小 这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补未电离分子的离解热,造成较大误差。宜用有 O
18、1 分刻度的温度计,且测量应尽可能读准,并估读到小数点后第二位。温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中,而且要稳定一段时间后再读数,以提高所测温度的精度。不宜用弱酸、弱碱代替强酸、强碱,来测中和热,否则会因中和过程中电离吸热,使测得的中和热数值不准确。实验操作时动作要快。以尽量减少热量的散失。实验过程要至少重复两次,取测量所得数据的平均值作为计算依据,可以使中和热测定尽量准确。【特别提醒】【自主探究】下列说法正确的是()A.中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量 B.1 mol酸与 1 mol 碱完全反应放出的热量是中和热 C.在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成 1 mol H2O时的反应热叫做中
19、和热 D.表示中和热的离子方程式为:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1);H=57.3 kJmol-1 反应放热反应反应热等概念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能源问题已成为全球性的热点问题这几年高考中该类试量计算为主近两年对化学键与能量的关系盖斯定律进行了不同程度的考查反应热是近几年高考的重点考查内容之一考查的内容主要有热化学方程式的书写及正判断比较反应热的大小有关反应热的简单计算化学键键能与反应热反应热能源结合起来进行考查将是今后命题的方向知识网络重点知识梳理一反应中能量的变化基本概念反
20、应热在化学反应过程中放出或吸收的热量反应热用符号表示单位吸热反应和放热反应在化学反应过程中通常用表示反应物所具有的总五、盖斯定律的应用 1.理论依据:反应热只与反应始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应的途径无关。2计算模式:3主要应用:计算某些难以直接测量的反应热。4注意事项:应用盖斯定律进行简单计算,关键在于设计反应途径。(1)当反应式乘以或除以某数时,H也应乘以或除以某数。(2)热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时,H都要带“”、“”号进行计算、比较,即把 H看作一个整体进行分析判断。(3)在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固液气变化时
21、,会吸热;反之会放热。(4)当设计的反应逆向进行时,其 H与正反应的 H数值相等,符号相反。例 5、已知:HCN(aq)与 NaOH(aq)反应的 H12.1kJmol1;HCl(aq)与 NaOH(aq)反应的 H55.6kJmol1。则 HCN 在水溶液中电离的 H等于()A67.7kJmol1 B43.5kJmol1 C43.5kJmol1 D67.7kJmol1【变式探究】已知:2Zn(s)O2(g)=2ZnO(s)H701.0kJmol12Hg(l)O2(g)=2HgO(s)H181.6kJmol1 则反应 Zn(s)HgO(s)=ZnO(s)Hg(l)的 H为()A519.4kJm
22、ol1 B259.7kJmol1 C259.7kJmol1 D519.4kJmol1 反应放热反应反应热等概念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能源问题已成为全球性的热点问题这几年高考中该类试量计算为主近两年对化学键与能量的关系盖斯定律进行了不同程度的考查反应热是近几年高考的重点考查内容之一考查的内容主要有热化学方程式的书写及正判断比较反应热的大小有关反应热的简单计算化学键键能与反应热反应热能源结合起来进行考查将是今后命题的方向知识网络重点知识梳理一反应中能量的变化基本概念反应热在化学反应过程中放出
23、或吸收的热量反应热用符号表示单位吸热反应和放热反应在化学反应过程中通常用表示反应物所具有的总【难点突破】难点一 反应热及反应热大小比较 1反应热的本质(1)从微观的角度说,是旧化学键断裂吸收的热量与新化学键生成放出的热量的差值,在图51 中:a表示断裂旧化学键吸收的热量;b表示新化学键生成放出的热量;c表示反应热。(2)从宏观的角度说,是反应物自身的能量与生成物的能量差值,在图 51 中:a表示活化能;b表示活化分子结合成生成物所释放的能量;c表示反应热。2比较反应热大小的方法(1)根据反应物和生成物的聚集状态比较 物质由固态变成液态,由液态变成气态,都必定吸收热量;而由液态变成固态,由气态变
24、成液态,或由气态直接变成固态,则放出热量。因此在进行反应热计算或大小比较时,应特别注意各反应物或生成物的状态,存在同素异形体的要注明其同素异形体的名称。(2)根据热化学方程式中化学计量数比较 反应放热反应反应热等概念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能源问题已成为全球性的热点问题这几年高考中该类试量计算为主近两年对化学键与能量的关系盖斯定律进行了不同程度的考查反应热是近几年高考的重点考查内容之一考查的内容主要有热化学方程式的书写及正判断比较反应热的大小有关反应热的简单计算化学键键能与反应热反应热能源
25、结合起来进行考查将是今后命题的方向知识网络重点知识梳理一反应中能量的变化基本概念反应热在化学反应过程中放出或吸收的热量反应热用符号表示单位吸热反应和放热反应在化学反应过程中通常用表示反应物所具有的总热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数,而是表示各反应物和生成物的物质的量,可以是分数。当化学计量数发生变化(如加倍或减半)时,反应热也要随之变化。互为可逆反应的热化学反应,其反应热数值相等,符号相反。(3)根据反应物和生成物的性质比较 对互为同素异形体的单质来说,由不稳定状态单质转化为稳定状态的单质要放出能量,因为能量越低越稳定;对于同一主族的不同元素的单质来说,与同一物质反应时,生成物越稳定或
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