2018届一轮复习人教版化学反应中的热效应教案(1) 15页

专题6　化学反应与能量变化 第一单元　化学反应中的热效应 浙江考试标准 知识条目 必考要求 加试要求 ‎(1)化学反应中能量转化的主要形式 a b ‎(2)吸热反应和放热反应 a a ‎(3)从化学反应中的反应物的总能量与生成物的总能量变化理解反应中的热效应 b b ‎(4)化学键的断裂和形成与反应中能量变化的关系 b c ‎(5)热化学方程式的书写 a b ‎(6)利用热化学方程式进行简单计算 b c ‎(7)合理利用化石燃料，提高燃料燃烧效率的方法 a a ‎(8)太阳能、生物质能和氢能的利用 a a ‎(9)了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题 a a ‎(10)反应热、焓变的含义 a ‎(11)标准燃烧热、热值的概念 a ‎(12)焓变与键能的关系 c ‎(13)中和热的测定 b ‎(14)盖斯定律及其简单计算 b 考点1| 化学能与热能　热化学方程式　‎ ‎[基础知识自查]‎ ‎1．化学反应的分类 ‎2．化学反应的实质与特征 ‎(1)实质：反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。‎ ‎(2)特征：既有物质变化，又伴有能量变化；释放或吸收热量是化学反应中能量变化的主要形式之一。‎ ‎3．反应热焓变(加试要求)‎ ‎(1)反应热 在化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量。‎ ‎(2)焓变 在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释放的热量，符号ΔH，常用单位kJ·mol－1。‎ ‎4．吸热反应和放热反应 ‎(1)能量变化与化学键的关系 吸收能量(E1)‎ ‎↑‎ 反应物生成物 ‎↓‎ 放出能量(E2)‎ ‎①若E1＞E2，为吸热反应。‎ ‎②若E1＜E2，为放热反应。‎ ‎(2)能量变化与物质总能量的关系 ‎①化学反应放出热量 ‎↑‎ 反应物的总能量生成物的总能量 ‎↓‎ 化学反应吸收热量 ‎②如图所示 ‎5．热化学方程式 ‎(1)定义：表示参加反应物质的物质的量和能量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，也表明了化学反应中的能量变化。‎ 如2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ/mol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。‎ ‎(3)书写 ‎6．能源 ‎(1)能源分类 ‎(2)解决能源问题的措施 ‎①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。‎ ‎②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。‎ ‎③有关燃料的三个定义：(加试要求)‎ 标准燃烧热 在101 kPa下，1_mol物质完全燃烧的反应热 热值 在101 kPa下，1_g物质完全燃烧所放出的热量 完全燃烧 指物质中含有的氮元素转化为N2(g)，氢元素转化为H2O(l)，碳元素转化为CO2(g)‎ ‎[核心要点提升]‎ ‎1．吸热反应与放热反应的比较 吸热反应 放热反应 热量变化 吸收热量 放出热量 能量角度 反应物的总能量小于生成物的总能量 反应物的总能量大于生成物的总能量 化学键角度 旧键断裂吸收的能量大于形成新键放出的能量 旧键断裂吸收的能量小于形成新键放出的能量 图示 实例 ‎①大部分的分解反应；②以碳、一氧化碳、氢气为还原剂的氧化还原反应；③某些盐与碱的反应 ‎①金属与水或酸的反应；②酸碱中和反应；③所有的燃烧反应；④金属氧化物与水或酸的反应；⑤大部分的化合反应 ‎2.书写热化学方程式“六注意”‎ ‎3．热化学方程式正误判断“五看”‎ ‎(1)看方程式是否配平。‎ ‎(2)看各物质的聚集状态是否正确。‎ ‎(3)看“ΔH＞‎0”‎和“ΔH＜‎0”‎是否正确。‎ ‎(4)看反应热的单位是否为kJ·mol－1。‎ ‎(5)看ΔH的数值与化学计量数是否对应。‎ ‎【特别提醒】　物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应。但在进行反应热的有关计算时，必须要考虑到物理变化时的热效应，如物质的三态变化。‎ ‎[典型例题讲解]‎ ‎　(2016·浙江10月选考试题)根据能量变化示意图，下列热化学方程式正确的是(　　)‎ A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－(b－a) kJ·mol－1‎ B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－(a－b) kJ·mol－1‎ C．2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝2(a＋b－c) kJ·mol－1‎ D．2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝2(b＋c－a) kJ·mol－1‎ ‎【解析】　根据能量变化示意图可知N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l)ΔH＝－2(b＋c－a) kJ·mol－1，若反应从生成物开始，则能量数值相等、符号相反，故相应的热化学方程式是2NH3(l)===N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝2(b＋c－a) kJ·mol－1，D正确。‎ ‎【答案】　D 判断热化学方程式的“五审”‎ ‎　(2015·浙江10月学考)已知1 mol CH4气体完全燃烧生成气态CO2和液态H2O，放出890.3 kJ热量，则表示该反应的热化学方程式正确的是(　　)‎ A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1‎ B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)‎ ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1‎ D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)‎ ΔH＝－890.3 kJ·mol－1‎ ‎【解析】　放热反应的ΔH＜0，生成H2O为液态，则B正确。‎ ‎【答案】　B ‎[题组对点训练]‎ ‎1．(2016·浙江10月选考试题)下列属于可再生能源的是(　　)‎ A．氢能　　　　　　　 B．石油 C．煤 D．天然气 A　[氢气燃烧的产物水在一定条件下可以分解生成氢气，属于可再生能源，A正确；石油、煤和天然气是化石燃料，不能再生。]‎ ‎2．(2016·浙江4月学考)下列说法正确的是(　　)‎ A．煤是无机化合物，天然气和石油是有机化合物 B．利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向 C．化学电源放电、植物光合作用都发生化学变化，并伴随能量的转化 D．若反应过程中断开化学键放出的能量大于形成化学键所吸收的能量，则反应放热 C　[煤、天然气和石油均是混合物，A项错误；氢能开发的研究方向应该是利用太阳能使水分解产生氢气，B项错误；化学电源放电、植物光合作用都发生化学变化，化学电源放电为化学能转变为电能，而植物光合作用则是光能转变为化学能，C项正确；断开化学键需要吸收能量，而形成化学键则放出能量，D项错误。]‎ ‎3．(2016·浙江4月学考)‎2A(g)B(g)　ΔH1(ΔH1＜0)；‎2A(g)B(l)　ΔH2。下列能量变化示意图正确的是(　　)‎ B　[本题考查化学反应中的能量变化。‎2A(g)B(g)反应的ΔH1＜0，为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，且物质由气态转变为液态时，也将放热。对照选项图象可知B项符合。]‎ ‎4．根据如图所给信息，得出的结论正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：81640082】‎ A．‎48 g碳完全燃烧放出的热量为1 574 kJ/mol B．‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ/mol C．2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋283.0 kJ/mol D．C(s)＋O2(g)===CO2(s)　ΔH＝－393.5 kJ/mol B　[热量单位为“kJ”，A项错误；根据图象可知，C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ/mol，故‎2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221.0 kJ/mol，B项正确；根据图象可知，CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ/mol，故2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)　ΔH＝＋566.0 kJ/mol，C项错误；根据图象可知，C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ/mol，D项错误。]‎ ‎5．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。‎ ‎(1)适量的N2和O2完全反应，每生成‎23 g NO2吸收16.95 kJ热量。N2与O2反应的热化学方程式为________________________________________________。‎ ‎(2)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下‎2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为___。‎ ‎(3)已知拆开1 mol H—H、1 mol N—H、1 mol N≡N分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为________。‎ ‎(4)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________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)‎23 g NO2的物质的量为0.5 mol，则生成2 mol NO2吸收的热量为67.8 kJ。吸热反应ΔH为正值，故反应的热化学方程式为N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋67.8 kJ·mol－1。‎ ‎(2)‎2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ,1 mol SiH4自燃放出热量1 427.2‎ ‎ kJ，故热化学方程式为SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1。‎ ‎(3)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝(946＋436×3－391×6)kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1。‎ ‎(4)根据C原子守恒有：C2H5OH～2CO2～2CaCO3。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。‎ ‎【答案】　(1)N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)‎ ΔH＝＋67.8 kJ·mol－1‎ ‎(2)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l)‎ ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1‎ ‎(3)N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1‎ ‎(4)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)‎ ΔH＝－2Q kJ·mol－1‎ 考点2| 盖斯定律　反应热的测量与计算(加试要求)　 ‎ ‎[基础知识自查]‎ ‎1．盖斯定律 ‎(1)内容：对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。即：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。‎ ‎(2)意义：间接计算某些反应的反应热。‎ ‎(3)应用 方程式 反应热间的关系 aAB、AB ΔH1＝aΔH2‎ AB ΔH1＝－ΔH2‎ ΔH＝ΔH1＋ΔH2‎ ‎2.反应热的测量 ‎(1)原理：中和反应的反应热ΔH＝－cmΔt/n(H2O)‎ ‎①c：为体系的比热容，指单位质量的物质温度升高1_℃所需吸收的能量。‎ ‎②Δt：反应后与反应前的温度差。‎ ‎③n(H2O)：生成水的物质的量。‎ ‎(2)仪器——量热计 ‎3．标准燃烧热和热值 ‎(1)人们通常用标准燃烧热或热值来衡量燃料燃烧放出热量的大小。‎ ‎(2)标准燃烧热：在101_kPa的压强下，1_mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热。‎ ‎(3)热值：1_g物质完全燃烧所放出的热量叫做该物质的热值。‎ ‎4．反应热的计算 ‎(1)根据热化学方程式计算。‎ ‎(2)利用盖斯定律计算。‎ 如下图所示：反应物A转化为生成物D，可以有两种途径：①由A直接转化成D，反应热为ΔH；②由A经过B转化成C，再由C转化成D，每步反应热分别是ΔH1、ΔH2、ΔH3，则ΔH与ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系为ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。‎ ‎ ‎ ‎[核心要点提升]‎ ‎1．根据方程式、标准燃烧热概念或键能计算反应热 ‎(1)利用热化学方程式进行有关计算。‎ 根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量，可以把反应焓变当作“产物”，计算反应的反应热。‎ ‎(2)依据标准燃烧热数据，利用公式直接计算反应热。‎ 反应热＝标准燃烧热×n(可燃物的物质的量)‎ ‎(3)根据图示中能量变化来确定焓变。‎ ΔH＝H(生成物)－H(反应物)‎ 如图Ⅰ：ΔH＝H1－H2＜0，该反应为放热反应；‎ 图Ⅱ：ΔH＝H2－H1＞0，该反应为吸热反应。‎ ‎(4)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算反应热。‎ 如反应物旧化学键断裂吸收能量E1，生成物新化学键形成放出能量E2，则反应的ΔH＝E1－E2。‎ ‎2．利用盖斯定律计算反应热 利用盖斯定律计算反应热时应注意以下4点：‎ ‎(1)首先要明确所求反应的始态和终态，各物质化学计量数；判断该反应是吸热还是放热。‎ ‎(2)不同途径对应的最终结果应一样。‎ ‎(3)叠加各反应式时，有的反应要逆向写，ΔH＞0或ΔH＜0也要作相应改变，有的反应式要扩大或减小倍数，ΔH也要相应扩大或减小相同倍数。‎ ‎(4)不要忽视弱电解质的电离、水解反应吸热，浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热，都对反应热有影响。‎ ‎3．中和反应反应热测量 ‎(1)实验步骤 ‎(2)几个注意问题 ‎①‎ 酸、碱溶液应当用强酸、强碱的稀溶液，因为浓酸或浓碱溶于水一般都要放热。若用弱酸或弱碱，它们电离时要吸收一部分热量。‎ ‎②不可将温度计当搅拌棒使用，也不可用金属条代替玻璃搅拌棒，因金属导热性好，误差大。‎ ‎③测量酸、碱溶液温度时要过一段时间再读数，测量反应混合液温度时应随时读取温度值以记录最高温度。‎ ‎④溶液混合要迅速，尽量减少热量的散失。‎ ‎⑤为保证实验结果的准确性，重复实验2～3次，取其平均值。‎ ‎⑥计算时一定要注意所求热量是生成1 mol液态H2O时放出的热量。要注意单位的运用和换算，这是经常忽视的地方。‎ ‎[典型例题讲解]‎ ‎　黑火药是中国古代的四大发明之一，其爆炸的热化学方程式为：‎ S(s)＋2KNO3(s)＋‎3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)‎ ΔH＝x kJ·mol－1‎ 已知：碳的标准燃烧热ΔH1＝a kJ·mol－1‎ S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1‎ ‎2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)‎ ΔH3＝c kJ·mol－1‎ 则x为(　　)‎ A．‎3a＋b－c　　　　　 B．c－‎3a－b C．a＋b－c D．c－a－b ‎【解析】　碳燃烧的热化学方程式为①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1，将另外两个热化学方程式进行编号，②S(s)＋2K(s)===K2S(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)‎ ΔH3＝c kJ·mol－1，运用盖斯定律，①×3＋②－③得S(s)＋2KNO3(s)＋‎3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)‎ ΔH＝(‎3a＋b－c)kJ·mol－1，则x＝‎3a＋b－c，故A正确。‎ ‎【答案】　A 利用盖斯定律进行计算的一般步骤 ‎　在测定中和热的实验中，下列说法正确的是(　　)‎ A．使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应速率，减小实验误差 B．为了准确测定反应混合溶液的温度，实验中温度计水银球应与小烧杯底部接触 C．用0.5 mol·L－1 NaOH溶液分别与0.5 mol·L－1的盐酸、醋酸溶液反应，如所取的溶液体积相等，则测得的中和热数值相同 D．在测定中和热实验中需要使用的仪器有天平、量筒、烧杯、滴定管、温度计 ‎【解析】　测定溶液温度时，温度计水银球应放在溶液中间而不能与烧杯底部接触，B错误；因为醋酸是弱酸，电离时会吸收热量，故测得的温度低一些，C错误；测定中和反应的反应热时不用滴定管，D错误。‎ ‎【答案】　A ‎[题组对点训练]‎ ‎1．在进行中和热的测定中，下列操作错误的是(　　)‎ A．反应前酸、碱溶液的温度要相同 B．测量溶液的温度计要一直插在溶液中 C．为了使反应均匀进行，可以向酸(碱)中分次加入碱(酸)‎ D．为了使反应更完全，可以使酸或碱适当过量 C　[分次加入混合时，容易造成热量损失，使测量结果不准确。]‎ ‎2．在1 ‎200 ℃‎时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：‎ H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1‎ ‎2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2‎ H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3‎ ‎2S(g)===S2(g)　ΔH4‎ 则ΔH4的正确表达式为(　　)‎ A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)‎ B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)‎ C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)‎ D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)‎ A　[根据盖斯定律找出各反应的反应热之间的关系。‎ 将前三个热化学方程式分别标为①、②、③，根据盖斯定律，由×①＋×②－2×③可得：2S(g)===S2(g)　ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3)。]‎ ‎3．(2017·浙江舟山模拟)在量热计(如图)中将100 mL 0.50 mol·L－1的CH3COOH溶液与100 mL 0.55 mol·L－1NaOH溶液混合。温度从298.0 K升高到300.7 K。已知量热计的热容常数(量热计各部件每升高1 K所需要的热量)是150.5 J·K－1，溶液密度均为‎1 g·mL－1，生成溶液的比热容c＝4.184 J·g－1·K－1(已知CH3COOH电离要吸热)。‎ ‎①CH3COOH的中和热ΔH＝_____________________________。‎ ‎②CH3COOH中和热的文献值为－56.1 kJ·mol－1，你认为造成①中测得的实验值有偏差的可能原因(任意写一条)________________ ______。‎ ‎③你认为CH3COOH的中和热与盐酸的中和热绝对值相比________的较大，其原因是___________________________________________。‎ ‎【解析】　CH3COOH为0.050 mol，NaOH为0.055 mol，碱过量，应以酸的量计算出生成0.050 mol H2O的反应热，进而计算出生成1 mol H2O的反应热，即ΔH＝－ ‎＝－5.33×104 J·mol－1＝－53.3 kJ·mol－1。‎ 中和热的实验值小于理论值，表明测量时热量损失过多或测量仪器不够精确。CH3COOH电离时要吸热，中和时放热较少。‎ ‎【答案】　①－53.3 kJ·mol－1‎ ‎②量热计的保温杯绝热效果不好、酸碱溶液混合不迅速或温度计不够精确 ‎③盐酸　CH3COOH电离时要吸热，中和时放出的热量较少