第六章第21講化學(xué)能與熱能

1、第21講化學(xué)能與熱能考綱要求1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。3.了解焓變與反應(yīng)熱的含義。了解HH(反應(yīng)產(chǎn)物)-H(反應(yīng)物)表達(dá)的含義。4.了解熱化學(xué)方程式的含義。5.理解蓋斯定律，并能運用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)焓變的簡單計算。6.了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用?？键c一考點二考點三探究高考明確考向練出高分考點四考點一焓變與反應(yīng)熱1.化學(xué)反應(yīng)中的能量變化(1)化學(xué)反應(yīng)中的兩大變化：變化和變化。(2)化學(xué)反應(yīng)中的兩大守恒：守恒和守恒。(3)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形

2、式：、光能、電能等。通常主要表現(xiàn)為的變化。物質(zhì)能量質(zhì)量能量熱能熱量知識梳理1 1答案2.焓變、反應(yīng)熱(1)定義：在條件下進(jìn)行的反應(yīng)的。(2)符號：。(3)單位：或。恒壓熱效應(yīng)HkJmol1kJ/mol答案3.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)(1)從反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小的角度分析，如圖所示。吸放答案(2)從反應(yīng)熱的量化參數(shù)鍵能的角度分析(3)記憶常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)：可燃物的燃燒；酸堿中和反應(yīng)；大多數(shù)化合反應(yīng)；金屬跟酸的置換反應(yīng)；物質(zhì)的緩慢氧化等。吸熱反應(yīng)：大多數(shù)分解反應(yīng)；鹽的水解和弱電解質(zhì)的電離；Ba(OH)28H2O與NH4Cl反應(yīng)；碳和水蒸氣、C和CO2的反應(yīng)等。1 molCO2(

3、g)H2O(l)SO2(g)答案(2)中和熱概念：在稀溶液中，強(qiáng)酸跟強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)生成時的反應(yīng)熱叫中和熱。用離子方程式可表示為OH(aq)H(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1。中和熱的測定原理c4.18 Jg114.18103 kJg11；n為生成H2O的物質(zhì)的量。1 mol液態(tài)H2O答案1.同質(zhì)量的硫粉在空氣中燃燒和在純氧中燃燒，放出的能量是否相同？放出的熱量哪個多？為什么？答案答案相同；在空氣中燃燒放出的熱量多；因在純氧中燃燒火焰明亮，轉(zhuǎn)化成的光能多，故放出的熱量少。深度思考答案2.正誤判斷，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)放熱反應(yīng)不需要加熱就能反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不加熱就不能反應(yīng)

4、()(2)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化都伴有能量的變化()(3)伴有能量變化的物質(zhì)變化都是化學(xué)變化()答案題組一有關(guān)概念的理解題組一有關(guān)概念的理解1.下列說法正確的是()A.吸熱反應(yīng)在任何條件下都不能發(fā)生B.Na轉(zhuǎn)化為Na時，吸收的能量就是該過程的反應(yīng)熱C.水蒸氣變?yōu)橐簯B(tài)水時，放出的能量就是該變化的反應(yīng)熱D.同溫同壓下，反應(yīng)H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點燃條件下的H 相同解題探究2 2解析解析B項和C項是物理變化過程，其能量變化不能稱為反應(yīng)熱；D項焓變與反應(yīng)條件無關(guān)。D解析答案A答案題組二依據(jù)圖形，理清活化能與焓變的關(guān)系題組二依據(jù)圖形，理清活化能與焓變的關(guān)系3.某反應(yīng)過程中體系的能量變化

5、如圖所示，下列說法錯誤的是()A.反應(yīng)過程可表示為 ABCABC ABCB.E1為反應(yīng)物的總能量與過渡態(tài)的能量差，稱為正反應(yīng)的 活化能C.正反應(yīng)的熱效應(yīng)HE1E20，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)D.此圖中逆反應(yīng)的熱效應(yīng)HE1E20可知，X的能量比A和B的能量和大。由X CH0可知，C的能量比X的能量低，分析圖像可知，D正確。D解析答案5.甲醛是一種重要的化工產(chǎn)品，可利用甲醇催化脫氫制備。甲醛與氣態(tài)甲醇轉(zhuǎn)化的能量關(guān)系如圖所示。(1)甲醇催化脫氫轉(zhuǎn)化為甲醛的反應(yīng)是_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(2)過程與過程的反應(yīng)熱是否相同？_，原因是_。吸熱吸熱相同相同一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱僅與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與

6、反應(yīng)途徑無關(guān)一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱僅與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無關(guān)答案題組三中和熱測定誤差分析和數(shù)據(jù)處理題組三中和熱測定誤差分析和數(shù)據(jù)處理6.利用如圖所示裝置測定中和熱的實驗步驟如下：用量筒量取50 mL 0.50 molL1鹽酸倒入小燒杯中，測出鹽酸溫度；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用同一溫度計測出其溫度；將NaOH溶液倒入小燒杯中，設(shè)法使之混合均勻，測得混合液最高溫度?；卮鹣铝袉栴}：(1)為什么所用NaOH溶液要稍過量？ _。解析解析在中和熱的測定實驗中為了確保反應(yīng)物被完全中和，常常使加入的一種反應(yīng)物稍微過量一些。確保鹽酸被完全中和解析答案(2)如

7、上圖裝置中碎泡沫塑料(或紙條)及泡沫塑料板的作用是什么？(3)怎樣用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌溶液，不能用銅絲攪拌棒代替的理由是什么？答案答案保溫、隔熱，減少實驗過程中熱量的損失。答案答案實驗時應(yīng)用環(huán)形玻璃攪拌棒上下攪動；因為銅傳熱快，熱量損失大，所以不能用銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒。解析答案(4)假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反應(yīng)后生成溶液的比熱容c4.18 Jg11。為了計算中和熱，某學(xué)生實驗記錄數(shù)據(jù)如下：實驗序號起始溫度t1/ 終止溫度t2/ 混合溶液鹽酸氫氧化鈉溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依據(jù)該學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)計算，

8、該實驗測得的中和熱H_(結(jié)果保留一位小數(shù))。解析解析取三次實驗的平均值代入公式計算即可。51.8 kJmol1解析答案(5)_(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸，理由是_。解析解析硫酸與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成BaSO4沉淀的生成熱會影響反應(yīng)的反應(yīng)熱，故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸。不能H2SO4與Ba(OH)2反應(yīng)生成BaSO4沉淀，沉淀的生成熱會影響反應(yīng)的反應(yīng)熱解析答案(6)現(xiàn)將一定量的稀氫氧化鈉溶液、稀氫氧化鈣溶液、稀氨水分別和1 L 1 molL1的稀鹽酸恰好完全反應(yīng)，其反應(yīng)熱分別為H1、H2、H3，則H1、H2、H3的大小

9、關(guān)系為_。解析解析稀氫氧化鈉溶液和稀氫氧化鈣溶液中溶質(zhì)都完全電離，它們的中和熱相同，稀氨水中的溶質(zhì)是弱電解質(zhì)，它與鹽酸的反應(yīng)中一水合氨的電離要吸收熱量，故反應(yīng)熱的數(shù)值要小一些(注意中和熱與H的關(guān)系)。H1H2H3解析答案1.正確理解活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系(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)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，即E1E2|H|。結(jié)后反思方法指導(dǎo)2.反應(yīng)熱答題規(guī)范指導(dǎo)(1)描述反應(yīng)熱時，無論是用“反應(yīng)熱”、“焓變”表示還是用H表示，其后所跟數(shù)值都需要帶“”、“”符號。如：某反應(yīng)的反應(yīng)熱(或焓變)為HQ kJmol1或HQ kJmol

10、1。(2)由于中和反應(yīng)和燃燒均是放熱反應(yīng)，表示中和熱和燃燒熱時可不帶“”號。如：某物質(zhì)的燃燒熱為HQ kJmol1或Q kJmol1。返回考點二熱化學(xué)方程式1.概念表示參加反應(yīng)和的關(guān)系的化學(xué)方程式。2.書寫熱化學(xué)方程式的“五步”物質(zhì)的量反應(yīng)熱知識梳理1 1答案3.判斷熱化學(xué)方程式正誤的“五審”1.怎樣理解可逆反應(yīng)中的反應(yīng)熱？答案答案無論化學(xué)反應(yīng)是否可逆，熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱H都表示反應(yīng)進(jìn)行到底(完全轉(zhuǎn)化)時的能量變化。如2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64 kJmol1，H是指2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)完全轉(zhuǎn)化為2 mol SO3(g)時放出的能量。若在

11、相同的溫度和壓強(qiáng)下，向某容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡時放出的能量為Q，因反應(yīng)不能完全轉(zhuǎn)化為SO3(g)，故Q196.64 kJ。深度思考答案2.已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.64 kJmol1，在一定溫度下，向一固定容積的密閉容器中通入2 mol SO2、1 mol O2，達(dá)到平衡時放出熱量為Q1 kJ，在同樣條件下，向該容器中通入2 mol SO3，達(dá)到平衡時，吸收熱量為Q2 kJ，則Q1和Q2的關(guān)系為_。Q1Q2196.64答案3.實驗室用4 mol SO2與2 mol O2在一定條件下進(jìn)行下列反應(yīng)：2SO2(g)O2(g)

12、2SO3(g)H196.64 kJmol1，當(dāng)放出314.624 kJ熱量時，SO2的轉(zhuǎn)化率為_。80%解析答案解題探究2 2答案(5)2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1()(6)500 、30 MPa下，將0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g)，放熱19.3 kJ，其熱化學(xué)方程式為N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H38.6 kJmol1()答案2實驗測得：101 kPa時，1 mol H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8 kJ的熱量；1 mol CH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2，放出890.3 k

13、J的熱量。下列熱化學(xué)方程式的書寫正確的是()CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJmol1CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H890.3 kJmol12H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol1A僅有 B僅有C僅有 D全部符合要求解析答案解析解析書寫熱化學(xué)方程式時要重點注意其與普通化學(xué)方程式不同的幾點：(1)單位是kJmol1，不是kJ；(2)數(shù)值，H的數(shù)值要與方程式中計量系數(shù)保持一致；(3)符號，吸熱用“”，放熱用“”。僅符合要求。答案答

14、案BB答案題題組二組二多角度書寫多角度書寫熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式角度一依據(jù)反應(yīng)事實書寫熱化學(xué)方程式4.依據(jù)事實，寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)SiH4是一種無色氣體，遇到空氣能發(fā)生爆炸性自燃，生成SiO2和液態(tài)H2O。已知室溫下2 g SiH4自燃放出熱量89.2 kJ。SiH4自燃的熱化學(xué)方程式為_。解析解析2 g SiH4自燃放出熱量89.2 kJ,1 mol SiH4自燃放出熱量1 427.2 kJ，故熱化學(xué)方程式為SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJmol1。 SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1 427.2 kJ

15、mol1解析答案(2)在25 、101 kPa下，一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量Q kJ，其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，則乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式為_。解析解析根據(jù)碳原子守恒有：C2H5OH2CO22CaCO3。生成100 g CaCO3沉淀，則消耗的C2H5OH為0.5 mol，據(jù)此可寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。 C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H2Q kJmol1解析答案解析解析由圖可知，生成物總能量高于反應(yīng)物總能量，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H(ab) kJmol1。角度二依據(jù)能量圖像書寫熱化學(xué)方程式5.已知化學(xué)反應(yīng)A2(g)

16、B2(g)=2AB(g)的能量變化如圖所示，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。A2(g)B2(g)=2AB(g) H(ab) kJmol1解析答案6.化學(xué)反應(yīng)N23H2=2NH3的能量變化如圖所示(假設(shè)該反應(yīng)反應(yīng)完全)。試寫出N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成NH3(l)的熱化學(xué)方程式。答案答案N2(g)3H2(g)=2NH3(l) H2(cba)kJmol1答案角度三依據(jù)共價鍵數(shù)，利用鍵能計算反應(yīng)熱7.已知1 g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時放出熱量143 kJ,18 g水蒸氣變成液態(tài)水放出44 kJ的熱量。其他相關(guān)數(shù)據(jù)如下表： O=OHHHO(g)1 mol化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ496436

17、x則表中x為()A.920 B.557C.463 D.188解析答案解析解析根據(jù)題意，可得熱化學(xué)方程式為2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H572 kJmol1；而18 g水蒸氣變成液態(tài)水時放出44 kJ熱量，則2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H484 kJmol1，即484 kJ2436 kJ496 kJ4x kJ，解得x463。答案答案C8.通常把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，也可用于估算化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(H)，化學(xué)反應(yīng)的H等于反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和與反應(yīng)中形成新化學(xué)鍵的鍵能之和的差。下面列舉了一些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)，供

18、計算使用?；瘜W(xué)鍵SiOSiClHHHClSiSiSiC鍵能/kJmol1460360436431176347工業(yè)上的高純硅可通過下列反應(yīng)制?。篠iCl4(g)2H2(g)=Si(s)4HCl(g)，該反應(yīng)的反應(yīng)熱H為_。解析答案解析解析SiCl4、H2和HCl分子中共價鍵的數(shù)目容易計算，而產(chǎn)物硅屬于原子晶體，可根據(jù)原子晶體的結(jié)構(gòu)計算晶體硅中的共價鍵的數(shù)目。1 mol晶體硅中所含的SiSi鍵為2 mol，即制取高純硅反應(yīng)的反應(yīng)熱H4360 kJmol12436 kJmol1(2176 kJmol14431 kJmol1)236 kJmol1。答案答案236 kJmol11.熟記反應(yīng)熱H的基本計算

19、公式H生成物的總能量反應(yīng)物的總能量H反應(yīng)物的總鍵能之和生成物的總鍵能之和2.規(guī)避兩個易失分點(1)舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成是同時進(jìn)行的，缺少任何一個過程都不是化學(xué)變化。反思?xì)w納(2)常見物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目物質(zhì)CO2(C=O)CH4(CH)P4(PP)SiO2(SiO)石墨金剛石S8(SS)Si鍵數(shù)24641.5282返回考點三有關(guān)反應(yīng)熱的比較、計算1.H的比較比較H的大小時需考慮正負(fù)號，對放熱反應(yīng)，放熱越多，H ；對吸熱反應(yīng)，吸熱越多，H。2.反應(yīng)熱的有關(guān)計算(1)根據(jù)熱化學(xué)方程式計算根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式和已知的反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量或反應(yīng)吸收或放出的熱量，可以把反應(yīng)熱當(dāng)作“產(chǎn)物”，

20、計算反應(yīng)放出或吸收的熱量。如：16 g固體硫完全燃燒放出148.4 kJ的熱量，則1 mol固體硫完全燃燒放出的熱量為 kJ。296.8越小越大知識梳理1 1答案(2)根據(jù)物質(zhì)燃燒放熱的數(shù)值計算：Q(放)n(可燃物)|H|。如：已知H2的燃燒熱為H285.8 kJmol1，則1 g H2完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量為 kJ。(3)根據(jù)蓋斯定律計算、比較。根據(jù)下列反應(yīng)過程，試判斷H的關(guān)系：142.9H1aH2答案 則注在反應(yīng)過程設(shè)計中，會遇到同一物質(zhì)的三態(tài)(固、液、氣)的相互變化，狀態(tài)由固液氣變化時，會吸熱；反之會放熱。HH1H2H2aH1答案深度思考1.試比較下列各組H的大小。(1)同一反應(yīng)，

21、生成物狀態(tài)不同時A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C(l)H2”、“”或“”，下同)。解析解析因為C(g)=C(l)H30則H3H2H1，H2解析答案(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時S(g)O2(g)=SO2(g)H10S(s)O2(g)=SO2(g)H20則H1_H2。解析解析 H2H3H1，則H3H1H2，又H30，所以H1H2。解析答案0，H30，H20所以H10，H20，所以H1574 kJmol1C.4NO2(g)2N2(g)=8NO(g)H586 kJmol1D.若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48 L CH4把NO2還原為N2，整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為1.6 NA解析答案解析

22、解析A項，反應(yīng)、轉(zhuǎn)移的電子數(shù)化合價升高數(shù)化合價降低數(shù)8，轉(zhuǎn)移電子相同，故A正確；B項，由氣態(tài)水生成液態(tài)水放熱，故CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(l)反應(yīng)放出的熱量比CH4(g)4NO2(g)=4NO(g)CO2(g)2H2O(g)反應(yīng)放出的熱量多，加上負(fù)號，數(shù)變小，故B錯誤；C項，由蓋斯定律得：4NO2(g)2N2(g)=8NO(g)H586 kJmol1，故C正確；D項，反應(yīng)CH4(g)2NO2(g)=N2(g)CO2(g)2H2O(g)轉(zhuǎn)移電子數(shù)是8 mol,4.48 L(0.2 mol) CH4還原NO2至N2，整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為1.6 mol，故D

23、正確。答案答案B12.已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1CO2(g)C(s)=2CO(g)H22CO(g)O2(g)=2CO2(g)H32Cu(s)O2(g)=2CuO(s)H4CO(g)CuO(s)=CO2(g)Cu(s)H5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是()A.H10，H30 B.H20C.H2H1H3 D.H3H4H1解析答案解析解析A項，所有的燃燒反應(yīng)都屬于放熱反應(yīng)，因此H10，H30，故A錯誤；B項，碳還原二氧化碳的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，H20，銅與氧氣的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，H40，故B錯誤；C項，已知：C(s)O2(g)=CO2(g)H1，CO2(g)C(s)=2CO(g)H

24、2，2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3，由蓋斯定律可知，因此H1H2H3，則H2H1H3，故C正確；D項，2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3 , 2Cu(s)O2(g)=2CuO(s)H4,2CO(g)2CuO(s)=2CO2(g)2Cu(s)2H5 , 2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3H42H5，錯誤。答案答案C13. “氫能”將是未來最理想的新能源。.實驗測得，1克氫氣燃燒生成液態(tài)水時放出142.9 kJ熱量，則氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為_(填字母)。解析答案解析解析表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式中氫氣的化學(xué)計量數(shù)是1，其反應(yīng)熱是(142.92)kJmol1，則其熱化學(xué)方程式正確的是B。答案答案B.某化學(xué)家根據(jù)“原子經(jīng)濟(jì)”的思想，設(shè)計了如下制備H2的反應(yīng)步驟：HgBr2_請你根據(jù)“原子經(jīng)濟(jì)”的思想完成上述步驟的化學(xué)方程式：HgBr2_ _。請根據(jù)“綠色化學(xué)”的思想評估該