2023届新高考新教材化学人教版一轮学案-第六章第1讲　化学能与热能.docx

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1、第1讲化学能与热能复习目标核心素养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了解焓变与反应热的含义。5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。6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。1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学反应方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。2证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质，建立盖斯定律模型。3科学

2、态度与社会责任：确认能源对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。考点一反应热焓变1反应热和焓变(1)反应热：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热。(2)焓变：恒压条件下的反应热等于反应的焓变，符号为H，单位为kJmol1。2放热反应和吸热反应(1)化学反应放热和吸热的原因判断依据放热反应吸热反应反应物总能量与生成物总能量的相对大小反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量与化学键的关系生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总

3、能量生成物分子成键时释放出的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量H的符号H0(“”号)反应过程图示过程(包括物理过程、化学过程)与化学反应的区别，有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应。如水结成冰放热，但不属于放热反应。化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)28H2O在常温常压下即可进行。(2)记忆常见的放热反应和吸热反应放热反应吸热反应常见反应可燃物的燃烧酸碱中和反应金属与酸的置换反应物质的缓慢氧化铝热反应大多数化合反应弱电解质的电离盐类的水解反应Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应C和H2O(g)、C和CO2的反应大多数分解反应3反

4、应焓变的计算(1)计算方法H生成物的总能量反应物的总能量H反应物的总键能生成物的总键能H正反应活化能逆反应活化能(2)注意事项利用键能计算反应热的关键，是弄清物质中化学键的数目，清楚中学阶段常见单质、化合物中所含共价键的种类和数目。物质(化学键)CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)1 mol微粒所含键的物质的量2464物质(化学键)石墨(CC)金刚石(CC)S8(SS)Si(SiSi)1 mol微粒所含键数的物质的量1.5282活化能与焓变的关系a催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小及平衡转化率。b在无催化剂的情况，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，H

5、E1E2，活化能大小影响反应速率。c起点、终点能量高低判断反应的H，并且物质的能量越低，物质越稳定。(1)所有的放热反应不需要加热就能进行反应。()(2)物质发生化学变化一定伴有能量的变化。()(3)浓H2SO4稀释是放热反应。()(4)活化能越大，表明反应断裂旧化学键需要克服的能量越高。()(5)吸热反应中，反应物化学键断裂吸收的总能量高于生成物形成化学键放出的总能量。()(6)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。()(7)可逆反应的H表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关。()题点一反应热与能量变化的关系(2021聊城一模)某反应使用催化

6、剂后，其反应过程中能量变化如图所示，下列说法错误的是()A总反应为放热反应B使用催化剂后，活化能不变C反应是吸热反应，反应是放热反应DHH1H2【解析】由题图可知，反应是吸热反应，反应是放热反应，总反应是放热反应，且HH1H2，A、C、D项正确；催化剂能降低反应的活化能，B项错误。【答案】B母题变式CH4与Cl2生成CH3Cl的反应历程中，中间态物质的能量关系如下图所示(Ea表示活化能)，下列说法不正确的是()A已知Cl是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，该过程可表示为B相同条件下，Ea越大反应速率越慢C图中H0，其大小与Ea1、Ea2无关DCH4转化为CH3Cl的过程中，所有CH键都发生

7、了断裂解析：DCl是由Cl2在光照条件下化学键断裂生成的，由分子转化为活性原子，该过程可表示为，选项A正确；相同条件下，Ea越大，活化分子百分数越少，反应速率越慢，选项B正确；图中反应物总能量大于生成物总能量，H0)；反应：N2H4(g)H2(g)=2NH3(g)H2b kJmol1；总反应为N2H4(g)=N2(g)2H2(g)H3。下列说法不正确的是()A图示过程是放热反应Bb0C3 mol N2H4(g)的总能量高于1 mol N2(g)和4 mol NH3(g)的总能量DH3(a2b)kJmol1解析：D过程为N2H4分解生成N2和NH3，由H10，可知过程是放热反应，A正确；由能量变

8、化图示可知，1 mol N2H4(g)和1 mol H2(g)具有的总能量高于2 mol NH3(g)具有的总能量，该反应是放热反应，则bE(HBr)298 kJmol1，A项正确；键能越大形成的化学键越稳定，表中键能最大的是HF，最稳定的共价键是HF键，B项正确；氢气变化为氢原子，所吸收的热量等于氢气中断裂化学键需要的能量，H2(g)2H(g)H436 kJmol1，C项正确；依据H反应物键能总和生成物键能总和计算判断，H436 kJmol1157 kJmol12568 kJmol1543 kJmol1，H2(g)F2(g)=2HF(g)H543 kJmol1，D项错误。考点二热化学方程式1

9、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。例如：2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H571.6 kJmol1，表示25 ，101 kPa下，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 、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

10、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。(1)热化学方程式仅能表示化学反应中的能量变化。()(2)热化学方程式H2(g)O2(g)=H2O(g)H241.8 kJmol1表示的意义：发生上述反应生成1 mol H2O(g)时放出241.8 kJ的热量。()(3)H2(g)O2(g)=H2O(l)H1和2H2(g)O2(g)=2H2O(l)

11、H2中的H1H2。()(4)已知相同条件下2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1，反应2SO2(s)O2(g)2SO3(g)H2，则H1H2。()题点一热化学方程式的正误判断已知：25 、101 kPa时1 mol辛烷完全燃烧生成液态水时放出热量为5518 kJ；强酸和强碱在稀溶液中发生反应生成1 mol H2O时放出的热量为57.3 kJ，则下列热化学方程式书写正确的是()2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(g)H5518 kJmol12C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l)H11 036 kJmol1HOH=H2OH57.3 kJmo

12、l12NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1ABCD只有【解析】判断热化学方程式的书写时，要注意状态、H单位、符号以及数值是否与前面的化学计量数相对应。中水的状态应为液态且焓变数值与方程式的化学计量数不对应，故错误；错在没有标出是在水溶液中的反应，正确的热化学方程式为H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。【答案】C母题延伸根据上题题干叙述回答下列问题：(1)辛烷的燃烧热H5518 kJmol1对吗？(2)0.5 mol H2SO4与0.5 mol Ba(OH)2发生反应生成1 mol H2O放出的热量为57.3

13、kJ对吗？提示：(1)正确(2)不正确。因为生成BaSO4沉淀，放出热量大于57.3 kJ。对点训练1已知1 g物质完全燃烧时的反应热叫作该物质的热值。有以下能量转化图，下列说法不正确的是()A转化的热化学方程式为：C(s)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1B转化的热化学方程式为：2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H565.8 kJmol1C由CCO的热化学方程式为：2C(s)O2(g)=2CO(g)H110.6 kJmol1DCO的热值约为10.1答案：C题点二热化学方程式的书写(2021济宁调研)一定条件下，在水溶液中1 mol Cl、ClO(x1，2，3，4)的能量(

14、kJ)相对大小如图所示。BAC反应的热化学方程式为_(用离子符号表示)。【解析】根据化合价可知，A为Cl，B为ClO，C为ClO，D为ClO。BAC的热化学方程式为3ClO(aq)=2Cl(aq)ClO(aq)H(2063360)kJmol1117 kJmol1。【答案】3ClO(aq)=2Cl(aq)ClO(aq)H117 kJmol1母题变式(1)微粒的稳定性与元素的化合价有关吗？(2)根据上题写出最高点E(3，100)，EAC反应的热化学方程式。提示：(1)无关，A点1价最稳定，E点3价最不稳定。(2)3ClO(aq)=Cl(aq)2ClO(aq)H174 kJmol1。对点训练2(1)

15、用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。传统上该转化通过如图所示的催化循环实现。其中，反应为2HCl(g)CuO(s) H2O(g)CuCl2(s)H1，反应生成1 mol Cl2(g)的反应热为H2，则总反应的热化学方程式为_(反应热用H1和H2表示)。(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程式为_。(3)如图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_。解析：(1)根据图示写

16、出反应CuCl2(s)O2(g)CuO(s)Cl2(g)H2，由可写出总反应的热化学方程式。(2)由题意可知生成n(CO2)n(CaCO3)1 mol，则由原子守恒可知，需要乙醇的物质的量为 mol，故热化学方程式为C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H(2Q)2Q kJmol1。(3)由图可知其热化学方程式为NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)HE1E2134 kJmol1368 kJmol1234 kJmol1。答案：(1)2HCl(g)O2(g)=Cl2(g)H2O(g)HH1H2(2)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q

17、kJmol1(3)NO2(g)CO(g)=CO2(g)NO(g)H234 kJmol1考点三燃烧热中和反应反应热能源1燃烧热常温时指定产物示例：HH2O(l)，CCO2(g)，SSO2(g)，NN2(g)。2中和反应反应热及测定(1)测定原理Hc4.18 Jg114.18103 kJg11；n为生成H2O的物质的量。稀溶液的密度用1 gmL1进行计算。(2)装置如上图(3)注意事项玻璃搅拌器的作用是使反应物充分接触。隔热层的作用是减少热量的损失。为保证酸、碱完全中和，常采用碱稍稍过量(0.5 molL1 HCl、0.55 molL1 NaOH溶液等体积混合)。3能源(1)能源分类(2)解决能源

18、问题的措施提高能源的利用效率：a.改善开采、运输、加工等各个环节；b.科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。开发新能源：开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。(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(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)已知H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，则H2SO4

19、和Ba(OH)2反应的反应热H2(57.3)kJmol1。()(4)H2(g)的燃烧热是285.8 kJmol1，则2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1。()题点一燃烧热中和反应反应热及应用(2021福建省漳州市高三质检)下列关于化学反应与能量的说法正确的是()A已知正丁烷的燃烧热为2878 kJmol1，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为2CH3CH2CH2CH3(g)13O2(g)=8CO2(g)10H2O(l)H2878 kJmol1B已知在一定条件下，2 mol SO2与1 mol O2充分反应后，释放出98 kJ的热量，则其热化学方程式为2SO2(g)O2

20、(g)2SO3(g)H98 kJmol1C已知稀盐酸与稀NaOH溶液反应的中和反应反应热为57.3 kJmol1，则表示稀硫酸与稀NaOH溶液反应的热化学方程式为H2SO4(aq)NaOH(aq)=Na2SO4(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1D已知CuSO4(s)5H2O(l)=CuSO45H2O(s)，该反应为熵增加的反应【解析】燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成指定产物放出的热量，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为CH3CH2CH2CH3(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)H2878 kJmol1，A错误；不知道该条件下物质的状态，该反应是可逆反应，2 mol S

21、O2与1 mol O2充分反应后，参加反应的反应物的量不知，所以不能写出热化学方程式，B错误；在稀溶液中酸和碱发生中和反应生成1 mol H2O放出的热量是中和反应反应热，C正确；从液态H2O到固态CuSO45H2O，且物质的量减少，该反应是熵减的反应，D错误。【答案】C母题延伸(1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H98 kJmol1表示的含义？(2)NH3H2O(aq)HCl(aq)=NH4Cl(aq)H2O(l)Ha kJmol1，a57.3对吗？提示：(1)表示在25 ，101 kPa 2 mol SO2与1 mol O2恰好完全反应放出98 kJ热量。因为这是可逆反应，如果加入

22、2 mol SO2与1 mol O2不可能完全反应。(2)不对，一水合氨是弱碱，电离时需吸收热量，故aH2。()(4)已知：O3Cl=ClOO2H1ClOO=ClO2H2则反应O3O=2O2的HH1H2。()题点一盖斯定律及应用(1)(2020山东卷，节选)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：.CO2 (g)3H2 (g)CH3OH(g)H2O(g)H149.5 kJmol1.CO (g)2H2 (g)CH3OH(g)H290.4 kJmol1.CO2 (g)H2 (g)CO (g)H2O (g)H3则H3

23、_kJmol1。(2)(2020全国卷，节选)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为_。【解析】(1)由盖斯定律可知，式式式，即H349.5 kJmol1(90.4 kJmol1)40.9 kJmol1。(2)据图写出热化学方程式：V2O4(s)2SO3(g)=2VOSO4(s)H1399 kJmol1；V2O4(s)SO3(g)=V2O5(s)SO2(g)H224 kJmol1，由2可得：2V2O5(s)2SO2(g)=2VOSO4(s)V2O4(s)，根据盖斯定律，该反应的HH12H2 (399 kJmol1

24、)(24 kJmol1)2351 kJmol1。【答案】(1)40.9(2)2V2O5(s)2SO2(g)=2VOSO4(s)V2O4(s)H351 kJmol1思维建模盖斯定律应用三步流程对点训练1(2020北京卷)依据图示关系，下列说法不正确的是()A石墨燃烧是放热反应B1 mol C(石墨)和1 mol CO分别在足量O2中燃烧，全部转化为CO2，前者放热多CC(石墨)CO2(g)=2CO(g)HH1H2D化学反应的H，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关解析：CA项，燃烧都属于放热反应，正确；B项，由图示可知，1 mol石墨完全燃烧放出393.5 kJ热量，1 mol CO完全

25、燃烧放出283.0 kJ热量，正确；C项，C(石墨)O2(g)=CO2(g)H1，CO(g)O2(g)=CO2(g)H2，由盖斯定律2得：C(石墨)CO2(g)=2CO(g)HH12H2，错误；D项，由盖斯定律可知反应的H与反应途径无关，正确。对点训练2MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(MCa、Mg)：已知：离子电荷相同时，半径越小，离子键越强。下列说法不正确的是()AH1(MgCO3)H1(CaCO3)0BH2(MgCO3)H2(CaCO3)0CH1(CaCO3)H1(MgCO3)H3(CaO)H3(MgO)D对于MgCO3和CaCO3，H1H2H3解析：CH1为破坏MCO3(s)中

26、离子键所需吸收的能量，H10，因Mg2半径比 Ca2小，故MgCO3中离子键比CaCO3强，A正确；CO分解为CO2和O2为吸热过程，H20，因MgCO3和CaCO3中H2均表示CO分解所吸收的热量，则H2(MgCO3)H2(CaCO3)，B正确；根据题给能量关系及盖斯定律可知：H1(CaCO3)H2(CaCO3)H(CaCO3)H3(CaO)，H1(MgCO3)H2(MgCO3)H(MgCO3)H3(MgO)，式式结合考虑H2(MgCO3)H2(CaCO3)得：H1(CaCO3)H1(MgCO3)H3(CaO)H3(MgO)H(CaCO3)H(MgCO3)，因H(CaCO3)H(MgCO3)

27、，故C错误；MCO3(s)分解为MO(s)和CO2(g)为吸热过程，H0，考虑到H1H2HH3，故有H1H2H3，D正确。题点二反应热大小的比较下列各组中两个反应的反应热，其中H1H2的是()A2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2BS(g)O2(g)=SO2(g)H1S(s)O2(g)=SO2(g)H2C2SO2(g)O2(g)=2SO3(g)H12SO3(g)=O2(g)2SO2(g)H2D已知反应：C(s，金刚石)=C(s，石墨)H0，则H2HH1，H1H2H0，故H1H2，正确；B项，由于S(s)=S(g)H0，则HH1H2，H2H1H0，

28、故H2H1，错误；C项，SO2被氧化成SO3是放热反应，H10，故H2H1，错误；D项，根据盖斯定律H1HH2，H1H2H0，则H1H2，错误。【答案】A对点训练3已知：Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H1S(s)O2(g)=SO2(g)H2Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H3则下列表述正确的是()AH20BH3H1CMnSO2=MnO2SHH2H1DMnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)HH3H2H1解析：DA项，S燃烧的反应为放热反应，所以H20，错误；B项，H1H2H3因为H20所以H3H1，错误；C项，根据盖斯定律可知，第一个反应减去第二个反应即可得到反应：M

29、n(s)SO2(g)=MnO2(s)S(s)，此反应的HH1H2，且热化学方程式中要写出物质的状态，错误；D项，根据盖斯定律可知，第三个反应减去第二个反应再减去第一个反应即可得到反应：MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s)HH3H1H2，正确。1(2021湖南卷，14)(双选)铁的配合物离子(用LFeH表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示：下列说法错误的是()A该过程的总反应为HCOOHCO2H2BH浓度过大或者过小，均导致反应速率降低C该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化D该过程的总反应速率由步骤决定解析：CD分析题给反应机理图，可知该过程的反应物为HCOOH，生成物为CO2和H2，则该过程的总反应为HCOOHCO2H2，A说法正确；H浓度过大，抑制HCOOH的电离，HCOO浓度减小，会降低步骤的反应速率，H浓度过小，会降低步骤反应速率，故H浓度过大或者过小，均会导致反应速率降低，B说法正确；整个催化循环过程中Fe元素化合价均为3价，故该催化循环中Fe元素的化合价没有发生变化，C说法错误；由相对能量的变化情况图可以得出，该反应过程中的步骤的活化能Ea86.1 kJmol1，为该反应进程中的最大活化能，故该过程的决速步骤为步骤，D说法错误。2(2021浙江6月选考，21)相同温度和压