高考化学学案鲁科版 第6章 化学反应与能量转化 第1节 化学反应的热效应学案.docx

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高考化学学案鲁科版第6章化学反应与能量转化第1节化学反应的热效应学案

第1节　化学反应的热效应

考纲定位

全国卷5年考情

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。

了解活化能的概念。

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（ΔH）与反应热的含义。

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。

2017年：

Ⅰ卷T28

（2）；Ⅱ卷T27

（1）；Ⅲ卷T28（3）

2016年：

Ⅱ卷T26（3）、T27

（1）；Ⅲ卷T27（4）

2015年：

Ⅰ卷T28（3）；Ⅱ卷T27

（1）

2014年：

Ⅰ卷T9（C）、T28

（2）；Ⅱ卷T13、T26

（1）

2013年：

Ⅰ卷T28（3）；Ⅱ卷T12

考点1|焓变　热化学方程式

（对应学生用书第109页）

[考纲知识整合]

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

①吸热反应：

热能―→化学能；

②放热反应：

化学能―→热能；

③光合作用：

光能―→化学能；

④燃烧反应：

化学能―→热能，化学能―→光能；

⑤原电池反应：

化学能―→电能；

⑥电解池反应：

电能―→化学能。

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（ΔH）

ΔH＝H（反应产物）－H（反应物）。

单位kJ·mol－1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kJ·mol－1。

（4）焓变与反应热的关系

对于等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，则有如下关系：

ΔH＝Qp。

3．吸热反应和放热反应

（1）从反应物和反应产物的总能量相对大小的角度分析，如图所示。

　　　　　　　　反应吸热　　　　　　　　　　反应放热

（2）从反应热的量化参数——键能的角度分析

（3）常见的放热反应和吸热反应

放热反应：

①可燃物的燃烧；②酸碱中和反应；③大多数化合反应；④金属跟水或酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化；⑥铝热反应。

吸热反应：

①大多数分解反应；②盐类的水解反应；③Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl反应；④碳和水蒸气、C和CO2的反应。

4．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，也表明了化学反应的焓变。

如2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）　ΔH＝－571.6kJ/mol表示在25℃、101kPa条件下，2_mol_H2（g）和1_mol__O2（g）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℃、101kPa下进行的，可不注明。

②注明物质状态：

常用s、l、g、aq分别表示固态、液态、气态、溶液。

③注意符号单位：

ΔH应包括“＋”或“－”、数字和单位（kJ·mol－1）。

④注意守恒关系：

①原子守恒和得失电子守恒；②能量守恒。

（ΔH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注意热化学方程式中各物质的系数：

热化学方程式中各物质的系数仅表示该物质的物质的量，可以是整数，也可以是分数。

且系数必须与ΔH相对应，如果系数加倍，则ΔH也要加倍。

⑦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。

[高考命题点突破]

命题点1　化学反应的能量变化及图像分析

1．（2018·济南模拟）下列说法中正确的是（　　）

A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化

B．破坏反应产物全部化学键所需要的能量大于破坏反应物全部化学键所需要的能量时，该反应为吸热反应

C．放热反应的ΔH<0

D．放热反应一定不用加热，吸热反应一定需加热

C　[A项，物质变化和能量变化是化学反应的两大特征；B项，反应应为放热反应；C项，放热反应的焓变为负，ΔH<0；D项，放热或吸热反应的条件都有可能需加热或不需加热。

]

2．反应A＋B―→C（ΔH＜0）分两步进行：

①A＋B―→X（ΔH＞0），②X―→C（ΔH＜0）。

下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是（　　）

【导学号：

95160133】

D　[根据反应物和反应产物能量的高低来分析、解决问题。

化学反应都伴随能量变化，当反应物的总能量高于反应产物的总能量时，该反应为放热反应；当反应物的总能量低于反应产物的总能量时，该反应为吸热反应。

反应①的ΔH>0，为吸热反应，故可排除A项和C项。

反应②的ΔH<0，为放热反应，B项错误，故选D项。

]

命题点2　活化能与反应热的关系

3．（2018·河南十校模拟）研究表明N2O与CO在Fe＋作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，下列说法错误的是（　　）

【导学号：

95160134】

A．反应总过程ΔH<0

B．Fe＋使反应的活化能减小

C．FeO＋也是该反应的催化剂

D．Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两步反应均为放热反应

C　[A项，反应总过程为N2O＋CO===N2＋CO2，根据图示可知，反应物总能量高于反应产物总能量，为放热反应，ΔH<0，正确；B项，根据反应历程，Fe＋为催化剂，能够降低反应的活化能，正确；C项，FeO＋为中间产物，而不是催化剂，错误；D项，根据图示，Fe＋＋N2O―→FeO＋＋N2、FeO＋＋CO―→Fe＋＋CO2两反应中反应物总能量均高于反应产物总能量，均为放热反应，正确。

]

4．（2018·三晋名校联考）在苯中，HA发生二聚：

2HA（HA）2，反应在较低温度下自发进行，则ΔH________（填“>”“<”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）。

【解析】　反应在较低温度下自发进行，说明ΔH<0，故HA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

5．已知：

2SO2（g）＋O22SO3（g）　ΔH＝－akJ·mol－1，该反应的正反应活化能为bkJ·mol－1，则该反应的逆反应活化能为________kJ·mol－1。

【答案】　a＋b

[题后归纳]　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，ΔH＝E1－E2；

（2）催化剂能降低正、逆反应所需活化能，能提高反应物活化分子百分含量，但不影响焓变的大小。

命题点3　化学键变化（或键能）与ΔH的互算

6．（2018·山西大学附中模拟）根据键能数据估算CH4（g）＋4F2（g）===CF4（g）＋4HF（g）的反应热ΔH为（　　）

化学键

C—H

C—F

H—F

F—F

键能/（kJ·mol－1）

414

489

565

155

A.－485kJ·mol－1　　　　　　B．＋485kJ·mol－1

C．＋1940kJ·mol－1D．－1940kJ·mol－1

D　[ΔH＝反应物的键能总和－反应产物的键能总和＝414kJ·mol－1×4＋155kJ·mol－1×4－489kJ·mol－1×4－565kJ·mol－1×4＝－1940kJ·mol－1。

]

7．（2015·全国Ⅰ卷，节选）已知反应2HI（g）===H2（g）＋I2（g）的ΔH＝＋11kJ·mol－1,1molH2（g）、1molI2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为________kJ。

【解析】　设1molHI（g）分子中化学键断裂吸收的能量为x，则2x－436kJ－151kJ＝＋11kJ，x＝299kJ。

【答案】　299

[方法技巧]　ΔH的三种基本计算公式

（1）ΔH＝反应物总键能之和－反应产物总键能之和

（2）ΔH＝反应产物总能量－反应物总能量＝H（反应产物）－H（反应物）

（3）ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能

注意：

常见物质（1mol）中化学键数目

物质

CO2（C===O）

CH4（C—H）

P4（P—P）

SiO2（Si—O）

石墨

金刚石

S8（S—S）

Si

键数

2

4

6

4

1.5

2

8

2

命题点4　热化学方程式的书写与判断

8．（2014·海南高考）标准状态下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。

已知H—H、H—O和O===O键的键焓ΔH分别为436kJ/mol、463kJ/mol和495kJ/mol。

下列热化学方程式正确的是（　　）

A．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝－485kJ/mol

B．H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）　ΔH＝＋485kJ/mol

C．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝＋485kJ/mol

D．2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝－485kJ/mol

D　[H2O（g）===H2（g）＋

O2（g）

ΔH＝2ΔH（H—O）－ΔH（H—H）－

ΔH（O===O）＝2×463kJ/mol－436kJ/mol－

×495kJ/mol＝＋242.5kJ/mol，A、B项均错误；2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH＝2ΔH（H—H）＋ΔH（O===O）－4ΔH（H—O）＝2×436kJ/mol＋495kJ/mol－4×463kJ/mol＝－485kJ/mol，C项错误，D项正确。

]

9．根据信息，写出下列热化学方程式。

【导学号：

95160135】

（1）（2016·天津高考）Si与Cl两元素的单质反应生成1molSi的最高价化合物，恢复至室温，放热687kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为－69℃和58℃。

写出该反应的热化学方程式：

___________________________________________

_________________________________________________________________。

（2）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1molAX5，放出热量123.8kJ。

该反应的热化学方程式为______________________________________________________

________________________________________________________________。

（3）在25℃、101kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为____________________________________________________

________________________________________________________________。

（4）在一定条件下，将1molN2和3molH2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QkJ的热量，写出N2与H2反应的热化学方程式为____________________________________________________。

（5）化学反应N2＋3H2===2NH3的能量变化如图所示（假设该反应反应完全）

试写出N2（g）和H2（g）反应生成NH3（l）的热化学方程式：

___________________________。

【解析】　

（1）室温时产物SiCl4为液态（l）。

（2）室温时AX3为液态（l），AX5为固态（s）。

（3）根据碳原子守恒有：

C2H5OH～2CO2～2CaCO3。

生成100gCaCO3沉淀，则乙醇为0.5mol，据此可写出反应的热化学方程式。

（4）1molN2完全反应的热量为

kJ＝4QkJ，故N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH＝－4QkJ·mol－1。

（5）根据箭头的指向可知a、b、c均为正值。

【答案】　

（1）Si（s）＋2Cl2（g）===SiCl4（l）　

ΔH＝－687kJ·mol－1

（2）AX3（l）＋X2（g）===AX5（s）　ΔH＝－123.8kJ·mol－1

（3）C2H5OH（l）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）

ΔH＝－2QkJ·mol－1

（4）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（g）　ΔH＝－4QkJ·mol－1

（5）N2（g）＋3H2（g）===2NH3（l）　

ΔH＝2（a－b－c）kJ·mol－1

[思维建模]　判断热化学方程式“5步”法

考点2|燃烧热　中和热　能源

（对应学生用书第112页）

[考纲知识整合]

1．燃烧热和中和热

燃烧热

中和热

相同点

能量变化

放热

ΔH及其单位

ΔH<0，单位均为kJ·mol－1

不同点

反应物的量

1_mol

不一定为1mol

反应产物的量

不确定

生成水的量为1_mol

反应热的含义

101kPa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

在稀溶液里，酸与碱发生中和反应生成1_mol_H2O（l）时所放出的热量

表示方法

燃烧热ΔH＝－akJ·mol－1（a>0）

强酸与强碱反应的中和热ΔH＝－57.3_kJ·mol－1

提醒：

（1）中和热是强酸强碱的稀溶液反应生成1molH2O（l）放出的热量为57.3kJ，弱酸弱碱电离时吸热，中和反应生成1molH2O（l）时放出的热量小于57.3kJ。

浓硫酸稀释时放热，与碱反应生成1molH2O时放出的热量大于57.3kJ。

当中和反应有沉淀生成时，生成1molH2O（l）放出的热量大于57.3kJ。

（2）对于中和热、燃烧热，由于它们反应放热是确定的，所以描述中不带“－”，但其焓变为负值。

　（3）当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O（l）的物质的量必须是1mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1mol。

　（4）常温时稳定氧化物示例：

H→H2O（l），C→CO2（g），S→SO2（g）。

2．中和反应热（简称中和热）的测定

（1）实验装置

（2）测定原理

Q＝－C（T2－T1）。

其中C表示溶液及量热计的热容，T1、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。

（3）注意事项

①泡沫塑料板和碎泡沫塑料（或纸条）的作用是保温、隔热，减少实验过程中的热量损失。

②为保证酸完全中和，采取的措施是碱稍微过量。

3．能源

[高考命题点突破]

命题点1　燃烧热、中和热的理解

1．下列说法或表示正确的是________（填序号）。

（1）S（s）＋

O2（g）===SO3（g）　ΔH＝－315kJ·mol－1（燃烧热）　（ΔH的数值正确，下同）

（2）NaOH（aq）＋HCl（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1（中和热）

（3）已知H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4溶液和Ba（OH）2溶液反应的热化学方程式为H2SO4（aq）＋Ba（OH）2（aq）===BaSO4（s）＋2H2O（l）　ΔH＝－2×57.3kJ·mol－1

（4）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）

ΔH＝－192.9kJ·mol－1，则CH3OH（g）的燃烧热为192.9kJ·mol－1

（5）H2（g）的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则2H2O（g）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋571.6kJ·mol－1

（6）葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则

C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1400kJ·mol－1

（7）已知101kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）　ΔH＝－221kJ·mol－1，则该反应的反应热为221kJ·mol－1

（8）已知稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量

（9）常温常压下，金刚石、石墨的燃烧热分别为395.4kJ·mol－1、393.5kJ·mol－1，可推出石墨比金刚石稳定

【答案】　

（2）（6）（9）

2．已知CO转化成CO2的能量关系如图所示。

写出该反应的热化学方程式___________________________________________

_______________________________________________________________，

则CO的燃烧热ΔH为________kJ·mol－1。

【解析】　由图可知2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH＝－566kJ·mol－1，CO的燃烧热为

×566kJ·mol－1。

【答案】　2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　

ΔH＝－566kJ·mol－1　－283

命题点2　中和反应热的测定实验分析

3．某实验小组用0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1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1molH2O（l）时的反应热为－57.3kJ·mol－1]：

__________________________________________________

________________________________________________________________。

（3）取50mLNaOH溶液和30mL硫酸溶液进行实验，实验数据如表所示。

①请填写表格中的空白：

温度次数

起始温度t1/℃

平均值

　终止温度t2/℃

温度差平

H2SO4

NaOH

均值（t2－t1）/℃

1

26.2

26.0

26.1

30.1

2

27.0

27.4

27.2

33.3

3

25.9

25.9

25.9

29.8

4

26.4

26.2

26.3

30.4

②近似认为0.50mol·L－1NaOH溶液和0.50mol·L－1硫酸溶液的密度都是1.0g·mL－1，中和后生成溶液的比热容C＝4.18J·（g·℃）－1。

则生成1molH2O（l）时的反应热ΔH＝________（取小数点后一位）。

③上述实验数值结果与－57.3kJ·mol－1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、稀氢氧化钙溶液和稀氨水分别和1L1mol·L－1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH1、ΔH2、ΔH3的大小关系为________________________________________________。

【解析】　（3）①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℃。

②ΔH＝－[（50＋30）mL×1.0g·mL－1×4.0℃×4.18×10－3kJ·g－1·℃－1÷0.025mol]≈－53.5kJ·mol－1。

③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NH3·H2O的电离要吸收热量，故中和热要小一些（注意中和热与ΔH的关系）。

【答案】　

（1）隔热保温，防止热量的损失

（2）H2SO4（aq）＋2NaOH（aq）===Na2SO4（aq）＋2H2O（l）

ΔH＝－114.6kJ·mol－1

（3）①4.0　②－53.5kJ·mol－1　③b

（4）ΔH1＝ΔH2<ΔH3

[易错防范]

1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。

2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。

3取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。

但要注意数据的取舍，无效数据要舍去。

命题点3　能源的分类及其开发利用

4．（2017·天津高三月考）未来新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或污染很小，且可以再生。

下列属于未来新能源的是（　　）

①天然气　②煤　③核能　④石油　⑤太阳能　⑥生物质能　⑦风能　⑧氢能

A．①②③④　　　　　　　B．③④⑤⑥⑦⑧

C．③⑤⑥⑦⑧D．⑤⑥⑦⑧

D　[新能源要符合污染小，可再生性强等特点。

]

5．为缓解能源紧张，越来越多的国家开始重视生物质能源（利用能源作物和有机废料，经过加工转变为生物燃料的一种能源）的开发利用。

某国能源结构比例图

（1）如图是某国能源结构比例图，其中生物质能源所占的比例是________。

（2）生物柴油是由动植物油脂转化而来，其主要成分为脂肪酸酯，几乎不含硫，生物降解性好，一些国家已将其添加在普通柴油中使用。

关于生物柴油及其使用，下列说法正确的是________。

①生物柴油是可再生资源　②可减少二氧化硫的排放　③与普通柴油相比易分解　④与普通柴油制取方法相同

A．①②③B．①②④

C．①③④D．②③④

【解析】　

（1）油料作物和甘蔗是能源作物，属于生物质能源；化石燃料不是生物质能源。

（2）生物柴油的原料是动植物油脂，可再生（①对），几乎不含硫（②对），生物柴油降解性好（③对），主要成分为酯类，而普通柴油属于烃类（石油），所以④错。

【答案】　

（1）27%　

（2）A

[题后归纳]　科学开发利用能源的措施

1提高能源的利用率,①改善开采、运输、加工等各个环节；,②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。