山東專用2022屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題十三化學(xué)能與熱能課件

1、專題十三專題十三 化學(xué)能與熱能化學(xué)能與熱能 考情解讀 課標(biāo)要求 1.認(rèn)識物質(zhì)具有能量,認(rèn)識吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng),了解化學(xué) 反應(yīng)體系能量改變與化學(xué)鍵的斷裂和形成有關(guān)。 2.能基于化學(xué)鍵解釋某些化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。 3.認(rèn)識化學(xué)能可以與熱能、電能等其他形式能量之間相互 轉(zhuǎn)化,能量的轉(zhuǎn)化遵循能量守恒定律。知道內(nèi)能是體系內(nèi)物 質(zhì)的各種能量的總和,受溫度、壓強、物質(zhì)的聚集狀態(tài)的影 響。 考情解讀 課標(biāo)要求 4.認(rèn)識化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化,恒溫恒壓條件下化學(xué)反應(yīng) 的反應(yīng)熱可以用焓變表示,了解蓋斯定律及其簡單應(yīng)用。 5.能辨識化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式,能解釋化學(xué)反應(yīng)中能 量變化的本質(zhì)。 6.能進(jìn)行反應(yīng)焓變的簡單

2、計算,能用熱化學(xué)方程式表示反應(yīng) 中的能量變化,能運用反應(yīng)焓變合理選擇和利用化學(xué)反應(yīng)。 考情解讀 核心考點核心命題角度考題取樣命題情境素養(yǎng)能力 化學(xué)反應(yīng)中能量 變化的有關(guān)概念 結(jié)合能量變化圖像判斷吸 熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) 2016海南,11 學(xué)習(xí)探索歸納與論證 結(jié)合反應(yīng)歷程考查化學(xué)反 應(yīng)能量變化(新角度) 2020天津,10 學(xué)術(shù)探索歸納與論證 熱化學(xué)方程式 結(jié)合物質(zhì)的燃燒熱或物質(zhì) 的能量書寫熱化學(xué)方程式 (新角度) 2020全國卷 ,28(1) 學(xué)習(xí)探索理解與辨析 蓋斯定律的應(yīng)用 及反應(yīng)熱的計算 和大小比較 根據(jù)鍵能計算反應(yīng)熱 2015新課標(biāo)全 國卷,27(1) 生活實踐歸納與論證 根據(jù)蓋斯定律計

3、算反應(yīng)熱 (熱點角度) 2019全國卷 ,28(2) 學(xué)習(xí)探索歸納與論證 考情解讀 高考怎么考 高考中常結(jié)合基本概念考查熱化學(xué)方程式的書寫和反應(yīng)熱的 計算等,體現(xiàn)高考命題的基礎(chǔ)性;也會結(jié)合最新科研成果中的反應(yīng) 歷程等考查反應(yīng)過程中的能量變化,體現(xiàn)高考命題的創(chuàng)新性。 預(yù)計2022年高考中,有關(guān)反應(yīng)熱的考查內(nèi)容將不斷拓寬,對熱 化學(xué)方程式的書寫及蓋斯定律的應(yīng)用要求會有所提高,另外試題 很可能涉及能源問題,引導(dǎo)考生形成與環(huán)境和諧共處、合理利用 自然資源的觀念。 考點1 化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念 考點幫必備知識通關(guān) 考法幫解題能力提升 考法1 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 考點2 熱化學(xué)方程式 考點幫必備

4、知識通關(guān) 考法幫解題能力提升 考法2 熱化學(xué)方程式的正誤判斷與書寫 考點3 蓋斯定律的應(yīng)用及反應(yīng)熱的計算和大小比較 考點幫必備知識通關(guān) 考法幫解題能力提升 考法3 反應(yīng)熱的計算 考法4 反應(yīng)熱的大小比較 考點 1 化學(xué)反應(yīng)中能量變化 的有關(guān)概念 考點幫必備知識通關(guān) 1.反應(yīng)熱、焓變 (1)反應(yīng)熱:在等溫條件下,在化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或放出的熱量稱為反應(yīng) 熱。 (2)焓變:在恒溫恒壓的條件下,化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或放出的熱量稱為反 應(yīng)的焓變,用H表示,單位常用kJ/mol(或kJmol-1)。 (3)規(guī)定:放熱反應(yīng)的H為“-”,吸熱反應(yīng)的H為“+”。 考點幫必備知識通關(guān) 2.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) 反應(yīng)

5、類型放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng) 概念釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)吸收熱量的化學(xué)反應(yīng) 形成原因 反應(yīng)物的總能量大于生成物的 總能量 反應(yīng)物的總能量小于生成物 的總能量 與化學(xué)鍵 的關(guān)系 生成物成鍵時釋放的總能量大 于反應(yīng)物斷鍵時吸收的總能量 生成物成鍵時釋放的總能量 小于反應(yīng)物斷鍵時吸收的總 能量 考點幫必備知識通關(guān) 圖示 考點幫必備知識通關(guān) 常見反應(yīng) (1)所有的燃燒反應(yīng); (2)酸堿中和反應(yīng); (3)金屬與酸或水的反應(yīng); (4)原電池反應(yīng); (5)少數(shù)分解反應(yīng); (6)大多數(shù)化合反應(yīng); (7)用電石制乙炔的反應(yīng) (1)大多數(shù)分解反應(yīng); (2)C與CO2的反應(yīng); (3)碳與水蒸氣的反應(yīng); (4)Ba(OH)28H

6、2O與NH4Cl的反應(yīng); (5)鹽的水解、弱電解質(zhì)的電離 考點幫必備知識通關(guān) 3.H的計算公式 重點 H=生成物總能量-反應(yīng)物總能量=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=正反應(yīng) 活化能-逆反應(yīng)活化能 4.燃燒熱和中和熱 易混易錯 反應(yīng)熱類型燃燒熱中和熱 能量變化放熱;H0 標(biāo)準(zhǔn)1 mol純物質(zhì)1 mol H2O(l) 考點幫必備知識通關(guān) 反應(yīng)熱 的含義 101 kPa時,1 mol純物質(zhì)完 全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物 時放出的熱量;不同的可燃 物,其燃燒熱一般不同 在稀溶液中,強酸與強堿發(fā)生中和反 應(yīng),生成1 mol H2O(l)和可溶性鹽時 放出的熱量;不同的反應(yīng)物,其中和 熱大致相同,均約為57.3

7、kJmol-1 表示方法 燃燒熱為a kJmol-1,其對應(yīng) 反應(yīng)的H=-a kJmol-1 酸與堿反應(yīng)的中和熱為57.3 kJmol- 1,其對應(yīng)反應(yīng)的H =-57.3 kJmol-1 注:新人教版化學(xué)(選擇性必修1)中,有關(guān)燃燒熱的表述為在101 kPa時, 1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成指定產(chǎn)物時所放出的熱量,叫作該物質(zhì)的燃燒熱。 考點幫必備知識通關(guān) 注意 理解中和熱時的注意事項理解中和熱時的注意事項 1.稀溶液一般要求酸溶液中c(H+)和堿溶液中c(OH-)小于或等于1 molL-1。 2.中和熱不包括離子在水溶液中生成沉淀的熱效應(yīng)和弱電解質(zhì)電離的熱效應(yīng)。 如以下反應(yīng)的反應(yīng)熱均不是中和熱

8、:H2SO4(aq) +Ba(OH)2(aq) BaSO4(s)+ H2O(l)H=中和熱+BaSO4(s)的生成熱;CH3COOH(aq)+NaOH(aq) CH3COONa(aq)+H2O(l) H=中和熱+CH3COOH的電離熱。 3.由于中和反應(yīng)與燃燒反應(yīng)均是放熱反應(yīng),表示中和熱與燃燒熱時可不帶 “-”,但用H表示時,必須帶“-”。如某物質(zhì)的燃燒熱是Q kJmol-1或H= -Q kJmol-1。 考點幫必備知識通關(guān) 高考鏈接 2016海南,6改編油酸甘油酯(相對分子質(zhì)量884)在體內(nèi)代謝時可發(fā)生如下 反應(yīng):C57H104O6(s)+80O2(g) 57CO2(g)+52H2O(l)。

9、已知燃燒1 kg該化 合物釋放出熱量3.8104 kJ。油酸甘油酯的燃燒熱H為 。 答案：-3.4104 kJmol-1 考點幫必備知識通關(guān) 5.中和熱的測定 (1)裝置 注:新版教材中對中和熱的測定裝置進(jìn)行了改進(jìn)。如人教版化學(xué)(選 擇性必修1)中為如圖2所示裝置。 考點幫必備知識通關(guān) (2)中和熱的計算公式以50 mL 0.5 molL-1鹽酸與50 mL 0.55 molL-1 NaOH 溶液反應(yīng)為例,假設(shè)兩者混合后溶液的比熱容c=4.18 J(g)-1,兩溶液的密 度均為1.0 gmL-1 考點幫必備知識通關(guān) (3)注意事項 圖1中雙孔泡沫塑料板和碎泡沫塑料的作用是保溫隔熱,減少實驗過程

10、 中的熱量損失;環(huán)形玻璃攪拌棒的作用是使反應(yīng)物迅速混合,使反應(yīng)充分進(jìn) 行,保持體系溫度均勻。 為保證酸(或堿)完全中和,常使堿(或酸)稍稍過量。 實驗中若使用弱酸或弱堿,會使測得的數(shù)值偏小。 考法幫解題能力提升 考法1 化學(xué)反應(yīng)中的能量變化 1.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化圖示 (1)a表示斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量,也可以表示正反應(yīng)的活化能。 (2)b表示生成新化學(xué)鍵放出的能量,也可以表示逆反應(yīng)的活化能。 (3)H=E(生成物)-E(反應(yīng)物)=a-b。 考法幫解題能力提升 2.催化劑對活化能、焓變的影響 易錯 (1)催化劑能降低反應(yīng)所需活化能,但不影響焓變的大小。 (2)在無催化劑的情況下,E1為正反應(yīng)

11、的活化能,E2為逆反應(yīng)的活化能。 (3)活化能與焓變的關(guān)系:H=E1-E2。 考法幫解題能力提升 命題角度1結(jié)合能量變化圖像判斷吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng) 示例12015北京,9,6分最新報道:科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與 O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下: 考法幫解題能力提升 下列說法正確的是 A.CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng) B.在該過程中,CO斷鍵形成C和O C.CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2 D.狀態(tài)狀態(tài)表示CO與O2反應(yīng)的過程 考法幫解題能力提升 解析：根據(jù)能量變化示意圖可知,CO和O(狀態(tài))CO2(狀態(tài)) 過程中放出熱量,A項錯誤;根據(jù)反應(yīng)過程示意圖可以

12、看出CO中的 碳氧鍵沒有斷裂,B項錯誤;CO2中含有極性鍵,C項正確;狀態(tài) 狀態(tài)表示CO和O形成CO2的過程,D項錯誤。 答案：C 考法幫解題能力提升 考點掃描 1.2016海南,11改編由反應(yīng)物X轉(zhuǎn)化為Y和Z的能量變化如圖所示。 (1)由XY 反應(yīng)的H=E5-E2() (2)由XZ反應(yīng)的H0() 考法幫解題能力提升 2.2016江蘇,10A改編如圖所示 ,可表示燃料燃燒反應(yīng)的能量變化() 答案：1.(1)(2)2. 考法幫解題能力提升 命題角度2結(jié)合反應(yīng)歷程考查化學(xué)反應(yīng)能量變化 新角度 示例2化學(xué)研究中,可結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果,探究物質(zhì)反應(yīng)的歷程。 回答下列各題: 最近我國科學(xué)家實現(xiàn)了使

13、用銅催化劑將N,N-二甲基甲酰胺 (CH3)2NCHO,簡稱DMF轉(zhuǎn)化為三甲胺。單個DMF分子在銅催化劑表 面的反應(yīng)歷程如圖所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。 考法幫解題能力提升 考法幫解題能力提升 (1)該反應(yīng)歷程中的最大能壘(活化能)=eV,該步驟的化學(xué) 方程式為。 (2)該反應(yīng)的H(填“”或“=”)0,制備三甲胺的 化學(xué)方程式為。 考法幫解題能力提升 解析：(1)由題圖可知反應(yīng)N(CH3)3*+OH*+H* N(CH3)3(g)+ H2O(g)的活化能最大,活化能=-1.02 eV-(-2.21 eV)=1.19 eV。(2)根 據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),與反應(yīng)

14、過程無關(guān),反應(yīng) 物總能量高于生成物總能量,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),H0,化學(xué)方程式為 (CH3)2NCHO(g)+2H2(g) N(CH3)3(g)+H2O(g)。 答案：(1)1.19N(CH3)3*+OH*+H* N(CH3)3(g)+H2O(g) (2)0,則金剛石比石墨穩(wěn)定 C.含20.0 g NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和,放出28.7 kJ的熱量,則中和熱 的熱化學(xué)方程式為NaOH+HCl NaCl+H2OH=-57.4 kJmol-1 D.已知C(s)+O2(g) CO2(g)H1,C(s)+O2(g) CO(g) H2,則H10,則石墨能量較低,更穩(wěn)定,故 B錯誤;含20.0 g(

15、即0.5 mol)NaOH的稀溶液與稀鹽酸完全中和,放 出28.7 kJ的熱量,則中和熱的熱化學(xué)方程式為NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H2O(l)H=-57.4 kJmol-1,故C錯誤;已知C(s)+O2(g) CO2(g)H1,C(s)+ O2(g) CO(g)H2,完全燃 燒時放出的熱量多,故H1H2,故D正確。 答案：D 考法幫解題能力提升 命題角度2結(jié)合物質(zhì)的燃燒熱或物質(zhì)的能量書寫熱化學(xué)方程式 示例 4 (1)2020全國卷,28(1),2分釩催化劑參與反應(yīng)的能量變化如 圖所示,V2O5(s)與SO2(g)反應(yīng)生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學(xué)方程式

16、為。 考法幫解題能力提升 (2)2020全國卷,28(1)改編天然氣的主要成分為CH4,一般還含 有C2H6等烴類,是重要的燃料和化工原料。乙烷在一定條件可發(fā)生 反應(yīng)生成C2H4(g)和H2(g),相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示: 寫出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式:。 物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g) 燃燒熱H/(kJmol-1)-1 560-1 411-286 考法幫解題能力提升 解析：(1)根據(jù)題圖知,V2O4(s)+SO3(g) V2O5(s)+SO2(g)H2= -24 kJmol-1,V2O4(s)+2SO3(g) 2VOSO4(s)H1=-399 kJmol-1 。根據(jù)蓋斯定律,由-

17、2得:2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+ V2O4(s)H=(-399+48) kJmol-1=-351 kJmol-1。(2)根據(jù)題表中數(shù)據(jù)信 息可寫出熱化學(xué)方程式(i)C2H6(g)+O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l)H= -1 560 kJmol-1、(ii)C2H4(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(l)H= -1 411 kJmol-1、(iii)H2(g)+O2(g) H2O(l)H=-286 kJmol-1,根 據(jù)蓋斯定律,由(i)-(ii)-(iii)得C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)H= +137 kJmol-1。 考法幫解題

18、能力提升 答案：(1)2V2O5(s)+2SO2(g) 2VOSO4(s)+V2O4(s)H= -351 kJmol-1 (2)C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)H=+137 kJmol-1 考點3 蓋斯定律的應(yīng)用及反應(yīng)熱 的計算和大小比較 考點幫必備知識通關(guān) 1.蓋斯定律 不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的。即反應(yīng) 熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)途徑無關(guān)。如: 途徑一:AB 途徑二:ACB 則H1、H2、H的關(guān)系為H=H1+H2。 考點幫必備知識通關(guān) 2.蓋斯定律的應(yīng)用 (1)應(yīng)用蓋斯定律比較反應(yīng)熱的大小。 (2)應(yīng)用蓋斯定律間接計算某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。

19、考法幫解題能力提升 考法3 反應(yīng)熱的計算 反應(yīng)熱已成為近幾年高考的必考內(nèi)容,主要在非選擇題部分某一問中結(jié)合化 學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及工藝流程進(jìn)行考查,考查內(nèi)容常與蓋斯定律的應(yīng)用 和計算有關(guān)。隨著能源問題的日益突出,與新能源相關(guān)的考點也應(yīng)引起關(guān)注。 1.反應(yīng)熱產(chǎn)生的本質(zhì)原因 考法幫解題能力提升 2.反應(yīng)熱計算的模型 依據(jù)H的計算方法 反應(yīng)物和生成物的總能量H=生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量 鍵能H=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總和 燃燒熱H=n(可燃物)H1(H1為該可燃物的燃燒熱) 中和熱H=n(H2O)H1(|H1|為中和熱) 蓋 斯 定 律 H2=H1或H1=aH2 H1=-H2 H=H

20、1+H2 考法幫解題能力提升 命題角度1結(jié)合物質(zhì)能量計算反應(yīng)熱 示例5 2020浙江7月選考,29(1)改編已知:298 K時,相關(guān)物質(zhì)的相對能量 (如圖)。 考法幫解題能力提升 可根據(jù)相關(guān)物質(zhì)的相對能量計算反應(yīng)或變化的H (H 隨溫度變 化可忽略)。例如:H2O(g) H2O(l)H=-286 kJmol-1- (-242 kJmol-1)=-44 kJmol-1,則C2H6(g)+2CO2(g) 4CO(g)+3H2(g)H=kJmol-1。 考法幫解題能力提升 解析 ：由題給信息可知,H=生成物總能量-反應(yīng)物總能量=0+4 (-110 kJmol-1)-2(-393 kJmol-1)-(

21、-84 kJmol-1)=+430 kJmol-1。 答案：+430 考法幫解題能力提升 命題角度2根據(jù)鍵能計算反應(yīng)熱 示例6 2018天津,10(2),4分CO2與CH4經(jīng)催化重整,制得合成氣: CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) 已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下: 考法幫解題能力提升 則該反應(yīng)的H=。分別在v L恒溫密閉容器A(恒容)、 B(恒壓,容積可變)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合氣體。兩 容器中反應(yīng)達(dá)平衡后放出或吸收的熱量較多的是(填 “A”或“B”)。 考法幫解題能力提升 解析 ：根據(jù)H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能,該反應(yīng)的H=(4134+ 7

22、452) kJmol-1-(1 0752+4362) kJmol-1=+120 kJmol-1。該反應(yīng) 為氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng),恒容時達(dá)到的平衡相當(dāng)于恒壓條件下達(dá)到 平衡后增大壓強,加壓平衡向逆反應(yīng)方向移動,故恒容時反應(yīng)達(dá)平衡后吸收 的熱量比恒壓時反應(yīng)達(dá)平衡后吸收的熱量少。 答案：+120 kJmol-1B 考法幫解題能力提升 考法點睛應(yīng)用實踐 利用鍵能計算反應(yīng)熱的關(guān)鍵,就是要算清物質(zhì)中化學(xué)鍵的數(shù)目,清楚中學(xué)階 段常見單質(zhì)、化合物中所含共價鍵的種類和數(shù)目。 考法幫解題能力提升 命題角度3根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱 示例7 高考組合請回答下列問題: (1)2018全國卷,28(2),2分SiHC

23、l3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng): 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)H1=48 kJmol-1 3SiH2Cl2(g) SiH4(g)+2SiHCl3(g)H2=-30 kJmol-1 則反應(yīng)4SiHCl3(g) SiH4(g)+3SiCl4(g)的H為kJmol-1。 考法幫解題能力提升 2016全國卷,27(4),2分已知下列反應(yīng): SO2(g)+2OH-(aq) S(aq)+H2O(l)H1 ClO-(aq)+SO32-(aq) SO42-(aq)+Cl-(aq)H2 CaSO4(s) Ca2+(aq)+SO42-(aq)H3 則反應(yīng)SO2(g)+Ca2+(aq)+

24、ClO-(aq)+2OH-(aq) CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)的H=。 考法幫解題能力提升 解析：(1)將已知熱化學(xué)方程式依次編號為、,根據(jù)蓋斯定律,由 3+可得4SiHCl3(g) SiH4(g)+3SiCl4(g)H=3 48 kJmol-1 -30 kJmol-1=+114 kJmol-1。(2)將三個反應(yīng)依次記為 ,根據(jù)蓋斯定律,由+-得SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO-(aq)+2OH- (aq) CaSO4(s)+H2O(l)+Cl-(aq)H=H1+H2-H3。 答案：(1)+114(2)H1+H2-H3 考法幫解題能力提升 考法點睛應(yīng)用實踐 根據(jù)蓋斯定

25、律計算反應(yīng)熱的方法 1.標(biāo)位置:標(biāo)出目標(biāo)熱化學(xué)方程式(i)中各物質(zhì)在已知熱化學(xué)方程式(ii、iii、 iv等)中的位置。 2.調(diào)系數(shù):將ii、iii、iv等中標(biāo)記的各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)調(diào)整為與i中的相同。 3.同側(cè)加、異側(cè)減:挑出ii、iii、iv等中標(biāo)記的物質(zhì)與i中相關(guān)物質(zhì)位于等式 同一側(cè)的,將這幾個已知熱化學(xué)方程式相加,然后與剩余的已知熱化學(xué)方 程式相減,即得i。 4.算焓變:將已知焓變作出相應(yīng)系數(shù)的調(diào)整并進(jìn)行相應(yīng)的加減計算,得目標(biāo) 熱化學(xué)方程式的焓變。 考法幫解題能力提升 考點掃描 考法幫解題能力提升 考點掃描 考法幫解題能力提升 答案：1.(1)(2)2.2H3-2H2-H1反應(yīng)放 熱量大、產(chǎn)生大量氣體 考