高考化学二轮 专题训练 专题五 化学反应中的能量变化教案学生版.docx
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高考化学二轮专题训练专题五化学反应中的能量变化教案学生版
2019-2020年高考化学二轮专题训练专题五化学反应中的能量变化教案(学生版)
【考纲点击】
1.能够根据反应物、生成物能量的变化判断放热反应和吸热反应。
2.掌握正确书写热化学方程式的方法并进行简单计算。
3.能够判断热化学方程式的正误及反应热的大小比较。
4.了解新能源的开发及综合应用。
【命题规律】
反应热是近几年高考的重点考查内容之一,考查的内容主要有:
①热化学方程式的书写及正误判断;②比较反应热的大小;③有关反应热的简单计算;④化学键键能与反应热、反应热与能源的综合考查。
由于能源问题已成为社会热点,从能源问题切入,从不同的角度设问,结合新能源的开发,把反应热与能源结合起来进行考查,将是今后命题的方向。
【重点知识归梳理】
一、基本概念
1.在化学反应过程中放出或吸收的热量,叫反应热,用△H来表示,单位是kJ/mol。
2.某化学反应,设反应物总能量为E1,生成物总能量为E2,则:
⑴若E1>E2,该反应为放热反应,该反应过程中可看作是能量的释放过程。
⑵若E1<E2,该反应为吸热反应,在发生化学反应时,反应物需要吸收能量才能转化为生成物,所以可以看作是能量的存贮的过程。
3.在101kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量叫燃烧热;
在稀溶液中,酸和碱发生中和反应而生成1molH2O的反应热叫中和热;
二、热化学方程式的书写步骤
1.正确书写化学方程式。
2.注明反应时的温度、压强,常温常压下可不注明。
3.计量数可以用分数,因为它只表示物质的量。
4.注明各物质的状态,分别用s、l、g表示固态、液态、气态。
5.在方程式后用△H表示反应热,△H<0表示放热,△H>0表示吸热。
其数值要与计量系数对应。
三、燃料的燃烧
1.化石燃料包括:
煤、石油、天然气以及它们的产品。
2.燃料充分燃烧的必须条件:
燃烧时有足够多的空气、燃料与空气有足够大的接触面积。
3.化石燃料使用的弊端:
燃料不充分燃烧对环境造成危害、属于非再生能源、产生污染物。
4.预防措施:
新能源的开发、煤的脱硫或固硫、煤的气化和液化、转化为水煤气或干馏煤气。
四、燃烧热
1.燃烧热
⑴定义:
在101kPa时,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
⑵注意事项
①燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写燃烧热的化学方程式时,一般以燃烧物前系数为1的标准来配平其余物质的化学计量数。
②燃烧产物必须是稳定的氧化物,例如C→CO2,H→H2O(l)等。
⑶燃料的充分燃烧
①化石燃料主要包括:
煤、石油、天然气以及它们的产品等。
②可燃物的燃烧条件是:
温度达到着火点、与氧气充分接触。
③充分燃烧的必要条件是:
氧气要充足、可燃物与氧气接触面要大。
实施方案:
故体燃料粉碎,或液化、汽化。
④不充分燃烧的危害是产热少、浪费资源、污染环境。
⑷化石燃料提供能量的弊端以及预防措施:
①弊端:
化石燃料为不可再生能源、燃烧产物中含有SO2造成环境污染、CO2引起温室效应。
②预防措施:
开发新能源、对燃料进行脱硫或固硫处理。
【例1】下列关于热化学反应的描述中正确的是()
A.HCl和NaOH反映的中和热△H=-57.3kJ/mol,则H2SO4和Ca(OH)2反映的中和热△H=2×(-57.3)kJ/mol
B.CO(g)的燃烧热是283.0kJ/mol,则2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反应的△H=2×283.0kJ/mol
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热
【思路分析】中和热和燃烧热是重要的反应热,本题考查其概念及表示意义。
【解析】选项A中中和热是指在一定条件下强酸于强碱的稀溶液反应生成1molH2O所放出的热量,与酸和碱的元数无关;选项C中加热是化学反应的条件,与反应是为否放热和吸热无关,如:
Fe+SFeS,它属于放热反应;选项D中燃烧热是指1mol的物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量,这里的稳定化合物包含两层意思,一是化合物稳定,如C燃烧可生成CO和CO2,其中CO2比CO稳定,二是化合物的状态稳定,如气态的水就不如液态的水稳定。
【答案】B。
【变式探究】下列依据热化学方程式得出的结论正确的是()
A.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);△H=-483.6kJ·mol—1,则氢气的燃烧热为241.8kJ·mol—1
B.已知C(石墨,s)=C(金刚石,s);△H>0,则金刚石比石墨稳定
C.已知NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l);△H=-57.4kJ·mol—1,则含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量
D.己知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g));△H12C(s)+O2(g)=2CO(g);△H2,则△H1>△H2
解析:
本题考查了化学反应中能量变化的相关知识。
A选项中H2的的燃烧热是1molH2燃烧生成液态水时所放出的热量,A错;B中因为ΔH>0,是吸热反应,可知金刚石能量比石墨高,内部能量越高越不稳定,B错;C选项中1molNaOH完全中和放出热量为57.4KJ,0.5mol应放出28.7KJ热量,C对;D选项中前者是完全燃烧,故放出热量多,但是放热反应ΔH为负值,故ΔH1<ΔH2,D错。
答案:
C
五、中和热
1.中和热
⑴定义:
在稀溶液中,酸和碱发生中和反应而生成1molH2O,这时的反应热叫做中和热。
⑵注意事项
中和反应的实质是H+和OH—反应生成H2O。
若反应过程中有其他物质生成(如生成沉淀或弱电解质),则其反应热不等于中和热。
⑶对于强酸强碱的稀溶液反应,其中和热基本上是相等的。
都约为57.3kJ/mol
⑷对于强酸与弱碱或弱酸与强碱的反应,中和热一般低于57.3kJ/mol。
因为弱电解质的电离属于吸热反应。
2.中和热的测定
(1)实验步骤:
①保温装置的准备:
大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条)使放入的小烧杯口与大烧杯口相平。
在大小烧杯之间也同时填满碎泡沫塑料或纸条,大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过。
②用量筒量取50ml,0.50moL/L盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量其温度。
(tHCl)
③另取一量筒量取50ml,0.55mol/LNaOH溶液,用温度计测量NaOH溶液的温度:
(tNaOH)
④将量筒内的NaOH溶液全部倒入盛有HCI的小烧杯中,用玻璃搅棒轻轻搅动溶液,准确记录混合溶液的最高温度(t2)。
⑤计算:
起始温度t10C=(tHCl+tNaOH)/2,终止温度t20C,温度差=(t2-t1)0C
(2)注意的几个问题:
①作为量热器的仪器装置,其保温隔热的效果一定要好。
因此可以用保温杯来做,也可按课本中方法做,一定要使小烧杯口与大烧杯口相平,这样可以减少热量的损失。
②盐酸和NaOH溶液浓度的配制须准确,且NaOH溶液的浓度须稍大于盐酸的浓度。
为使测得的中和热更准确,因此HC1和NaOH溶液的浓度宜小不宜大,如果浓度偏大,则溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大,表观电离度就会减小.这样酸碱中和时产生的热量势必要用去一部分来补未电离分子的离解热,造成较大误差。
③宜用有O.1分刻度的温度计,且测量应尽可能读准,并估读到小数点后第二位。
温度计的水银球部分要完全浸没在溶液中,而且要稳定一段时间后再读数,以提高所测温度的精度。
④不宜用弱酸、弱碱代替强酸、强碱,来测中和热,否则会因中和过程中电离吸热,使测得的中和热数值不准确。
⑤实验操作时动作要快。
以尽量减少热量的散失。
⑥实验过程要至少重复两次,取测量所得数据的平均值作为计算依据,可以使中和热测定尽量准确。
【特别提醒】
燃烧热
中和热
相同点
能量变化
放热反应
△H
△H<0,单位:
KJ/mol
不同点
反应物的量
1mol(O2的量不限)
可能是1mol,也可能是0.5mol
生成物的量
不限量
H2O是1mol
反应热的含义
1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同反应物,燃烧热不同
生成1molH2O时放出的热量,不同反应物的中和热大致相同,均为57.3KJ/mol
例2.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O
(1);ΔH=-57.3kJ·mol-1,其中aq代表稀溶液,以下四个反应方程式中,反应热ΔH=-57.3kJ·mol-1的是()
AH2SO4(aq)+2NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+2H2O
(1)
BH2SO4(aq)+Ba(OH)2(aq)=BaSO4(s)+H2O
(1)
CHCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O
(1)
DHCl(aq)+NH3H2O(aq)=(NH4Cl(aq)+H2O
(1)
解析:
由中和热的定义知,生成物必须为1molH2O放出的热量才可能是中和热,则A错误。
由于B中除了有H2O生成外,还有BaSO4沉淀,反应热大于中和热。
B项错误。
D项中的氨水为弱电解质,所以反应热小于中和热。
答案:
C
【变式探究】下列说法或表示法正确的是()
A.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出热量多
B.由C(石墨)C(金刚石):
ΔH=+119kJ/mol可知,金刚石比石墨稳定
C.在稀溶液中:
H++OH-===H2O;ΔH=-57.3kJ/mol,若将含0.5molH2SO4的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量大于57.3kJ
D.在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=+285.8kJ/mol
解析:
中和热是在稀溶液中进行的,这样可以避免因浓溶液稀释过程产生的热量变化而影响其测定结果。
浓硫酸、氢氧化钠反应时都会出现稀释的过程,且放出较多的热量,因而测定结果偏大。
答案:
C
六、盖斯定律及其应用
1.盖斯定律的涵义:
化学反应的反应热只与反应的 (各反应物)和 (各生成物)有关,而与反应的 无关。
即如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。
2.盖斯定律的应用
盖斯定律在科学研究中具有重要意义。
因为有些反应进行的很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的产品不纯(有副反应发生),这给测定反应热造成了困难。
此时如果应用盖斯定律,就可以间接的把它们的反应热计算出来。
例3、已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH
(1)的燃烧热分别是-285.8kJ·mol-1、-1411.0kJ·mol-1
和-1366.8kJ·mol-1,则由C2H4(g)和H2O(l)反应生成C2H5OH(l)的△H为()
A.-44.2kJ·mol-1B.+44.2kJ·mlo-1
C.-330kJ·mol-1D.+330kJ·mlo-1
解析:
由题意可知:
C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l);△H=-1411.0kJ·mol-1,
C2H5OH
(1)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l);△H=-1366.8kJ·mol-1,将上述两个方程式相减得:
C2H4(g)+H2O(l)C2H5OH(l);△H=-44.2kJ·mol-1。
【答案】A
【方法技巧】用盖斯定律解题首先要知道有关的
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