创新设计届高考化学总复习江西版754298.docx
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创新设计届高考化学总复习江西版754298
课时1 化学能与热能
最新考纲
1.了解化学反应中能量转化的原因,能说出常见的能量转化形式。
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.了解焓变与反应热的含义。
了解ΔH=H(反应产物)-H(反应物)表达式的含义。
考点一 化学反应的焓变与反应热
1.化学反应的实质与特征
(1)实质:
反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。
(2)特征:
既有物质变化,又有能量变化。
(3)能量转化形式通常有热能、光能和电能等,但主要表现为热量的变化。
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(生成物)—H(反应物)。
单位J·mol-1或kJ·mol-1。
(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J·mol-1或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,则如下关系:
ΔH=Qp。
3.吸热反应和放热反应
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析,如图所示。
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
(3)常见放热反应
①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属与酸的置换反应;⑤物质的缓慢氧化。
(4)常见吸热反应
①大多数分解反应;②盐的水解和弱电解质的电离;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;④碳与水蒸气、C与CO2的反应。
探究思考
1.反应是吸热还是放热是否与反应条件有关?
答案 反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。
反应是否需要加热,只是引发反应的条件,与反应是放热还是吸热并无直接关系。
许多放热反应也需要加热引发反应,也有部分吸热反应不需加热,在常温时就可以进行。
2.正误判断
(1)放热反应不需要加热就能反应,吸热反应不加热就不能反应( )
(2)物质发生化学变化都伴随有能量的变化( )
(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化( )
(4)吸热反应在任何条件都不能发生( )
(5)Na转化为Na+时,吸收的能量就是该过程的反应热( )
(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
【示例1】(2012·大纲全国理综,9)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( )。
思维启迪①明确化学反应是吸热反应还是放热反应;②理解吸热反应和放热反应与反应物总能量、生成物总能量相对大小的关系。
解析 由A+B―→X为吸热反应,故X的能量高于A和B的能量和,可排除A项和C项;而总反应A+B―→C为放热反应,故C的能量小于A和B的能量和,B项错误,D项正确。
答案 D
【示例2】(2012·江苏化学,4)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能)。
下列有关叙述正确的是( )。
A.该反应为放热反应
B.催化剂能改变该反应的焓变
C.催化剂能降低该反应的活化能
D.逆反应的活化能大于正反应的活化能
解析 图中生成物总能量高于反应物总能量,反应为吸热反应,A错;使用催化剂可降低活化能而影响反应速率,但不会影响焓变,B错,C正确;图中E1为正反应活化能,E2为逆反应活化能,E1>E2,D错误。
答案 C
1.下列说法正确的是( )。
A.放热反应在常温下一定容易进行
B.植物的光合作用是把太阳能转化为热能的过程
C.反应是放热还是吸热是由反应物和生成物所具有的能量的相对大小决定的
D.吸热反应只有在加热或点燃条件下才能进行
解析 A项,放热反应不一定能在常温下进行,如碳的燃烧,A错;B项,光合作用是把太阳能转化成化学能的过程,B错;D项,有的吸热反应可自发进行,如碳酸钠和水、二氧化碳生成碳酸氢钠的反应。
答案 C
2.(2013·深圳模拟)氯原子对O3的分解有催化作用:
O3+Cl===ClO+O2 ΔH1,ClO+O===Cl+O2 ΔH2。
大气臭氧层的分解反应是:
O3+O===2O2 ΔH,该反应的能量变化如图所示,则下列叙述正确的是( )。
①反应O3+O===2O2的ΔH=E1-E3 ②反应O3+O===2O2是放热反应 ③ΔH=ΔH1+ΔH2 ④大气层中的臭氧无法再生
A.①②B.②③C.③④D.②④
解析 由题图可知反应O3+O===2O2为放热反应,ΔH=-(E2-E3);根据盖斯定律,由第一个热化学方程式+第二个热化学方程式可得O3+O===2O2,则ΔH=ΔH1+ΔH2;闪电会使反应3O2
2O3发生,即臭氧可再生。
答案 B
3.(2013·北京理综,6)下列设备工作时,将化学能转化为热能的是( )。
A
B
C
D
硅太阳能电池
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
解析 A项设备把光能转化为电能,错误;B项设备把化学能转化为电能,错误;C项设备把光能转化为热能,错误;D项是利用可燃气体燃烧反应,把化学能转化为热能,正确。
答案 D
1.熟记反应热ΔH的基本计算公式
ΔH=E(生成物的总能量)-E(反应物的总能量)
ΔH=E(反应物的总键能)-E(生成物的总键能)
2.规避两个易失分点
(1)旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的,缺少任一个过程都不是化学变化。
(2)计算物质中共价键的个数时要结合物质的结构,如1mol晶体硅中含2molSi—Si键。
1molSiO2中含4molSi—O键。
考点二 燃烧热和中和热
1.燃烧热
(1)概念:
在101kPa时,1mol纯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。
单位一般用kJ·mol-1表示。
(2)表示的意义:
例如C的燃烧热为393.5kJ·mol-1,表示在101kPa时,1molC完全燃烧生成CO2气体时放出393.5kJ的热量。
(3)热化学方程式:
燃烧热是以1mol物质完全燃烧所放出的热量来定义的,因此在书写它的热化学方程式时,应以燃烧1mol物质为标准来配平其余物质的化学计量数。
例如:
C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5518kJ·mol-1,即C8H18的燃烧热为5518kJ·mol-1。
(4)燃烧热的计算:
Q放=n(可燃物)×|ΔH|
式中:
Q放为可燃物燃烧反应放出的热量;n为可燃物的物质的量;|ΔH|为可燃物的燃烧热。
2.中和热
(1)概念:
在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1__mol液态H2O时的反应热叫中和热,单位一般用kJ·mol-1表示。
(2)热化学方程式:
中和热是以稀的强酸和强碱溶液反应生成1mol水时所放出的热量来定义的,因此在书写热化学方程式时,应以生成1molH2O为标准来配平其余物质的化学计量数,如:
①用离子方程式可表示为:
OH-(aq)+H+(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1。
②用化学方程式可表示为:
H2SO4(aq)+NaOH(aq)===
Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
(3)中和热的测定
①测定原理
ΔH=
(其中:
c=4.18J·g-1·℃-1=4.18×10-3kJ·g-1·℃-1;n为生成H2O的物质的量。
)
②装置如图(在横线上填出仪器的名称)
(4)中和热的计算:
Q放=n(H2O)×|ΔH|
式中:
Q放为中和反应放出的热量,n(H2O)为中和反应生成H2O的物质的量,|ΔH|为中和热。
探究思考
1.CH4的燃烧热为-890.31kJ·mol-1表示什么意义?
答案 在25℃、101kPa时,1molCH4完全燃烧生成CO2和液态水时放出890.31kJ的热量。
2.浓硫酸与稀NaOH溶液反应、稀醋酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热都为ΔH=-57.3kJ·mol-1吗?
为什么?
答案 由于浓硫酸溶于水放热,所以浓硫酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热ΔH<-57.3kJ·mol-1;由于醋酸是弱电解质,其电离要吸热,所以稀醋酸与稀NaOH溶液反应所测得的中和热ΔH>-57.3kJ·mol-1。
3.已知CH3OH(l)的燃烧热为238.6kJ·mol-1,CH3OH(l)+
O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-akJ·mol-1,则a________238.6(填“>”、“<”或“=”)。
答案 <
【示例3】(2009·四川,9)25℃,101kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3kJ·mol-1,辛烷的燃烧热为5518kJ·mol-1。
下列热化学方程式书写正确的是( )。
A.2H+(aq)+SO42-(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=
-57.3kJ·mol-1
B.KOH(aq)+
H2SO4(aq)===
K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1
C.C8H18(l)+
O2(g)===8CO2(g)+9H2O(g)
ΔH=-5518kJ·mol-1
D.2C8H18(g)+25O2(g)===16CO2(g)+18H2O(l)
ΔH=-5518kJ·mol-1
思维启迪
解析 A项,所列热化学方程式中有两个错误,一是中和热是指反应生成1molH2O(l)时的反应热,二是当有BaSO4沉淀生成时,反应的热效应会有所变化,生成1molH2O(l)时产生的热量不再是57.3kJ,A项错误;B项正确;C项,燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量,这时产物中的水应为液态水,C项错误;D项,当2mol液态辛烷完全燃烧时,产生的热量为11036kJ,D项错误。
答案 B
【示例4】(2009·重庆理综,12)下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )。
A.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1367.0kJ·mol-1(燃烧热)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3kJ·mol-1(中和热)
C.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8kJ·mol-1(反应热)
D.2NO2===O2+2NO ΔH=+116.2kJ·mol-1(反应热)
解析 选项A,H2O的状态是不稳定的气态,不是表示燃烧热的热化学方程式。
选项B,酸碱中和反应为放热反应,ΔH=-57.3kJ·mol-1。
选项C,S燃烧生成SO2的反应是放热反应,ΔH<0,同时也注明了物质的聚集状态等,正确。
选项D,未注明物质的聚集状态,错误。
答案 C
1.下列说法正确的是( )。
A.测定盐酸和NaOH溶液的中和热时,每次实验均应测量三个温度,即盐酸起始温度、NaOH溶液起始温度和反应后的终止温度
B.HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ·mol-1,则稀H2SO4和稀Ca(OH)2溶液反应的中和热ΔH=-2×57.3kJ·mol-1
C.燃烧热是指在101kPa时可燃物完全燃烧时所放出的热量
D.S(s)+
O2(g)===SO3(g) ΔH=-315kJ·mol-1(燃烧热)
解析 中和热是指在稀溶液中,强酸与强碱反应生成1molH2O时的反应热,与酸、碱的元数无关,B错;应该是1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,C错;D项中产物应为SO2气体,D错。
答案 A
2.下列关于热化学反应的描述中正确的是( )。
A.已知H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,则稀H2SO4和Ba(OH)2稀溶液反应生成2molH2O的反应热ΔH=2×(-57.3)kJ·mol-1
B.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
C.H2(g)的燃烧热是285.8kJ·mol-1,则2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6kJ·mol-1
D.葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol-1,则
C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1400kJ·mol-1
解析 稀H2SO4和Ba(OH)2稀溶液反应时还生成了BaSO4沉淀,故反应热还应包括BaSO4沉淀的生成热,A错;甲醇蒸气的燃烧热是1molCH3OH(g)完全燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量,该方程式中生成的是H2,而不是液态水,B错;若ΔH=+571.6kJ·mol-1,则热化学方程式中的水应该为液态,C错;葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol-1,故
C6H12O6(s)+3O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1400kJ·mol-1,D正确。
答案 D
3.(2010·全国Ⅱ理综,7改编)下面均是正丁烷与氧气反应的热化学方程式(25℃,101kPa):
①C4H10(g)+
O2(g)===4CO2(g)+5H2O(l)
ΔH=-2878kJ·mol-1
②C4H10(g)+
O2(g)===4CO2(g)+5H2O(g)
ΔH=-2658kJ·mol-1
③C4H10(g)+
O2(g)===4CO(g)+5H2O(l)
ΔH=-1746kJ·mol-1
④C4H10(g)+
O2(g)===4CO(g)+5H2O(g)
ΔH=-1526kJ·mol-1
由此判断,正丁烷的燃烧热是( )。
A.2878kJ·mol-1B.2658kJ·mol-1
C.1746kJ·mol-1D.1526kJ·mol-1
解析 本题考查燃烧热定义,意在考查考生对基本概念的理解与运用。
根据燃烧热的定义可知热化学方程式①表示的反应热是正丁烷的燃烧。
答案 A
反应热、中和热、燃烧热比较
反应热
中和热
燃烧热
含义
一定温度下,化学反应过程中放出或吸收的热量
在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应而生成1molH2O(l)时所放出的热量
在101kPa时,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
反应特点
任何反应
中和反应
燃烧反应
物质状态
物质的状态要确定
稀溶液
生成物在常温下为稳定状态
方程式配
平标准
任意物质的量
以生成1molH2O(l)为标准
以燃烧1mol可燃物为标准
ΔH符号
放热取负值、吸热取正值
负值
负值
说明
ΔH值与书写形式有关,单位一般是“kJ·mol-1”
①弱酸、弱碱或浓酸、浓碱参与的中和反应的中和热不等于57.3kJ·mol-1
②稀强酸与稀强碱反应的中和热为57.3kJ·mol-1
可燃物燃烧应生成稳定的氧化物如CO2、SO2、H2O(l)、P2O5等
素养14 中和热的测定
[实验探究]
【实验目的】
测定强酸、强碱反应的中和热,体验化学反应的热效应。
【测定原理】
ΔH=
c=4.18J·g-1·℃-1=4.18×10-3kJ·g-1·℃-1;n为生成H2O的物质的量。
【实验用品】
仪器:
大烧杯(500mL)、小烧杯(100mL)、温度计、量筒(50mL)两个、碎泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板、环形玻璃搅拌棒;
试剂:
0.50mol·L-1盐酸、0.50mol·L-1NaOH溶液。
【实验步骤】
(1)在大烧杯底部垫些泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。
然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(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,如下图所示。
(2)用一个量筒量取50mL0.50mol·L-1盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记入下表。
然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
(3)用另一个量筒量取50mL0.50mol·L-1NaOH溶液,并用温度计测量该溶液的温度,记入下表。
(4)把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中,并把量筒中的NaOH溶液迅速一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)。
用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记为终止温度t2,记入下表。
(5)重复实验
(2)~(4)三次。
温度
实验
次数
起始温度t1℃
终止温度t2℃
温度差
(t2-t1)℃
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
2
3
【数据处理】
(1)取三次测量所得数据的平均值作为计算依据。
t1℃
t2℃
(t2-t1)℃
(2)计算反应热
为了计算简便,我们近似地认为实验所用酸、碱溶液的密度均为1g·cm-3,且中和后所得溶液的比热容为4.18J·g-1·℃-1。
①50mL0.50mol·L-1的盐酸的质量m1=50g,50mL0.50mol·L-1NaOH溶液的质量m2=50g。
②50mL0.50mol·L-1的盐酸与50mL0.50mol·L-1NaOH溶液发生中和反应放出的热量为:
(m1+m2)·c·(t2-t1)=0.418(t2-t1)kJ。
生成1molH2O时的反应热为:
ΔH=-
kJ·mol-1。
[当场指导]
【典例】利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下:
①用量筒量取50mL0.50mol·L-1盐酸倒入小烧杯中,测出盐酸温度;②用另一量筒量取50mL0.55mol·L-1NaOH溶液,并用另一温度计测出其温度;③将NaOH溶液倒入小烧杯中,设法使之混合均匀,测得混合液最高温度,回答下列问题:
(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量?
__________________________________
__________________________________________________________________。
(2)倒入NaOH溶液的正确操作是________(填序号)。
A.沿玻璃棒缓慢倒入
B.分三次少量倒入
C.一次迅速倒入
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是________(填序号)。
A.用温度计小心搅拌
B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌
C.轻轻地振荡烧杯
D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动
(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、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________________。
(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g·cm-3,又知中和反应后生成溶液的比热容c=4.18J·g-1·℃-1。
为了计算中和热,某学生实验记录数据如下:
实验
序号
起始温度t1℃
终止温度t2℃
盐酸
氢氧化钠溶液
混合溶液
1
20.0
20.1
23.2
2
20.2
20.4
23.4
3
20.5
20.6
23.6
依据该学生的实验数据计算,该实验测得的中和热ΔH=________(结果保留一位小数)。
(6)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸,理由是_________________________________________________。
解析
(1)在中和热的测定实验中为了确保反应物被完全中和,常常使加入的一种反应物稍微过量一些。
(2)为了减小热量损失,倒入NaOH溶液应该一次迅速倒入。
(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是:
用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动。
(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,它与盐酸的反应中一水合氨的电离要吸收热量,故中和热要小一些(注意中和热与ΔH的关系)。
(5)取三次实验的平均值代入公式计算即可。
(6)因为硫酸与Ba(OH)2溶液反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热,故不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸。
答案
(1)确保盐酸被完全中和
(2)C (3)D (4)ΔH1=ΔH2<ΔH3 (5)-51.8kJ·mol-1 (6)不能 H2SO4与Ba(OH)2反应生成BaSO4沉淀的生成热会影响反应的反应热
(1)碎泡沫塑料(或纸条)及泡沫塑料板的作用是保温、隔热,减少实验过程中热量的损失。
(2)为保证酸、碱完全中和,常采用碱稍稍过量。
(3)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。
(时间:
45分钟 分值:
100分)
一、选择题(本题共7个小题,每题6分,共42分,每个小题只有一个选项符合题意。
)
1.下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是( )。
A.生成物总能量一定低于反应物总能量
B.酒精可用作燃料,说明酒精燃烧是释放能量的反应
C.干冰气化需要吸收大量的热,这个变化是吸热反应
D.同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
解析 A项,放热反应中生成物总能量低于反应物总能量,吸热反应中生成物的总能量高于反应物的总能量,故A错;C项,干冰气化是物理变化,不是化学反应,故C错误;焓变与反应条件无关,故D错。
答案 B
2.(2013·安庆模拟)根据如图所示的反应判断下列说法中错误的是( )。
碳酸钙的热分解示意图
A.CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量
B.该反应的焓变大于零
C.该反应中有离子键断裂也有共价键断裂,化学键断裂吸收能量,化学键生
成放出能量
D.由该反应可推出凡是需要加热才发生的反应均为吸热反应
解析 因为碳酸钙受热分解是吸热反应,所以CO2(g)和CaO(s)的总能量大于CaCO3(s)的总能量,焓变大于零,故A、B正确;在CaCO3中,Ca2+和CO32-之间存在离子键,CO32-中,C与O之间存在共价键,故反应中有离子键断裂也有共价键断裂,旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,C正确。
需要加热才发生的反应不一定为吸热反应,如碳的燃烧需要加热,但该反应是放热反应,D错误。
答案 D
3.已知化学反应A2(g)+B2(g)2AB(g)的能量变化如图所示,下列叙述中正确的是
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