届二轮复习 化学反应与能量 学案全国通用.docx

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届二轮复习化学反应与能量学案全国通用

认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。

认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因。

认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可用焓变表示。

了解盖斯定律及其简单应用。

认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

了解原电池及常见化学电源的工作原理。

了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。

了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。

　化学能与热能

一、反应热及其表示方法

1．两种角度理解反应热

（1）从微观的角度说，是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值。

在图中，a表示旧化学键断裂吸收的能量；b表示新化学键形成放出的能量；c表示反应热。

（2）从宏观的角度说，是反应物总能量与生成物总能量的差值。

在图中，a表示活化能；b表示活化分子变成生成物分子所释放的能量；c表示反应热。

2．反应热的量化参数——键能

反应热与键能的关系

反应热：

ΔH＝E1－E2或ΔH＝E4－E3，即ΔH等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，或生成物具有的总能量减去反应物具有的总能量。

3．反应热的表示方法——热化学方程式

热化学方程式书写或判断的注意事项：

（1）注意ΔH的符号和单位：

吸热反应的ΔH为“＋”，放热反应的ΔH为“－”；ΔH的单位为kJ·mol－1。

（2）注意测定条件：

绝大多数的反应热是在25℃、101kPa下测定的，此时可不注明温度和压强。

（3）注意热化学方程式中的化学计量数：

热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数。

（4）注意物质的聚集状态：

气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq”。

热化学方程式中不用“↑”和“↓”。

（5）注意ΔH的数值与符号：

如果化学计量数加倍，则ΔH也要加倍。

逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。

（6）对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。

例如：

S（单斜，s）===S（正交，s）　ΔH＝－0.33kJ·mol－1。

二、盖斯定律及其应用

1．内容

一定条件下，一个反应不管是一步完成，还是分几步完成，反应的总热效应相同，即反应热的大小与反应途径无关，只与反应体系的始态和终态有关。

2．常用关系式

热化学方程式

焓变之间的关系

aA（g）===B（g）　ΔH1

A（g）===B（g）　ΔH2

ΔH2＝ΔH1或

ΔH1＝aΔH2

aA（g）===B（g）　ΔH1

B（g）===aA（g）　ΔH2

ΔH1＝－ΔH2

ΔH＝ΔH1＋ΔH2

1．（2019·高考全国卷Ⅱ）环戊二烯（）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。

已知：

（g）===（g）＋H2（g）　ΔH1＝＋100.3kJ·mol－1　①

H2（g）＋I2（g）===2HI（g）　ΔH2＝－11.0kJ·mol－1　②

对于反应：

（g）＋I2（g）===（g）＋2HI（g）　③

ΔH3＝________kJ·mol－1。

解析：

根据盖斯定律，由反应①＋反应②得反应③，则ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝（＋100.3－11.0）kJ·mol－1＝＋89.3kJ·mol－1。

答案：

＋89.3

2．（2019·高考全国卷Ⅲ）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

CuCl2（s）===CuCl（s）＋Cl2（g）　ΔH1＝＋83kJ·mol－1

CuCl（s）＋O2（g）===CuO（s）＋Cl2（g）　ΔH2＝－20kJ·mol－1

CuO（s）＋2HCl（g）===CuCl2（s）＋H2O（g）　ΔH3＝－121kJ·mol－1

则4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

解析：

将已知热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由（①＋②＋③）×2得4HCl（g）＋O2（g）===2Cl2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－116kJ·mol－1。

答案：

－116

3．（2019·高考天津卷）硅粉与HCl在300℃时反应生成1molSiHCl3气体和H2，放出225kJ热量，该反应的热化学方程式为______________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

该反应的热化学方程式为Si（s）＋3HCl（g）SiHCl3（g）＋H2（g）　ΔH＝－225kJ·mol－1。

答案：

Si（s）＋3HCl（g）SiHCl3（g）＋H2（g）　ΔH＝－225kJ·mol－1　

热化学方程式书写易出现的错误

（1）未标明反应物或生成物的状态而造成错误。

（2）反应热的符号使用不正确，即吸热反应未标出“＋”号，放热反应未标出“－”号而造成错误。

（3）漏写ΔH的单位，或将ΔH的单位写为kJ而造成错误。

（4）反应热的数值与方程式中的化学计量数不对应而造成错误。

（5）对燃烧热、中和热的概念理解不到位，忽略其标准是1mol可燃物或生成1molH2O（l）而造成错误。

4．（2018·高考天津卷）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：

CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）。

已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键

C—H

C===O

H—H

C===←O（CO）

键能/（kJ·mol－1）

413

745

436

1075

则该反应的ΔH＝________。

解析：

根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，该反应的ΔH＝（413×4＋745×2）kJ·mol－1－（1075×2＋436×2）kJ·mol－1＝＋120kJ·mol－1。

答案：

＋120kJ·mol－1

利用键能计算反应热，要熟记公式：

ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，其关键是弄清物质中化学键的数目。

在中学阶段要掌握常见单质、化合物中所含共价键的数目。

共价晶体：

1mol金刚石中含2molC—C键，1mol硅晶体中含2molSi—Si键，1molSiO2晶体中含4molSi—O键；分子晶体：

1molP4中含有6molP—P键，1molC2H6中含有6molC—H键和1molC—C键。

5．

（1）（2018·高考北京卷）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。

过程如下：

反应Ⅰ：

2H2SO4（l）===2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）　ΔH1＝＋551kJ·mol－1

反应Ⅲ：

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH3＝－297kJ·mol－1

反应Ⅱ的热化学方程式：

_________________________________________________。

（2）（2018·高考全国卷Ⅲ）SiHCl3在催化剂作用下发生反应：

2SiHCl3（g）===SiH2Cl2（g）＋SiCl4（g）　ΔH1＝＋48kJ·mol－1

3SiH2Cl2（g）===SiH4（g）＋2SiHCl3（g）　ΔH2＝－30kJ·mol－1

则反应4SiHCl3（g）===SiH4（g）＋3SiCl4（g）的ΔH为________kJ·mol－1。

（3）（2018·高考全国卷Ⅱ）CH4CO2催化重整反应为CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）。

已知：

C（s）＋2H2（g）===CH4（g）　ΔH＝－75kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH＝－394kJ·mol－1

C（s）＋O2（g）===CO（g）　ΔH＝－111kJ·mol－1

该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

解析：

（1）由于反应Ⅱ是二氧化硫的歧化反应，且由题意可知其氧化产物和还原产物分别为H2SO4和S，根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应Ⅱ的化学方程式为3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）。

根据盖斯定律，反应Ⅰ与反应Ⅲ的热化学方程式相加得：

2H2SO4（l）＋S（s）===3SO2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝＋254kJ·mol－1，所以反应Ⅱ的热化学方程式为3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH＝－254kJ·mol－1。

（2）将已知热化学方程式依次编号为①②，根据盖斯定律，由①×3＋②，可得：

4SiHCl3（g）===SiH4（g）＋3SiCl4（g）　ΔH＝3×48kJ·mol－1－30kJ·mol－1＝＋114kJ·mol－1。

（3）将已知的3个热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝（－111×2＋75＋394）kJ·mol－1＝＋247kJ·mol－1。

答案：

（1）3SO2（g）＋2H2O（g）===2H2SO4（l）＋S（s）　ΔH＝－254kJ·mol－1　

（2）＋114　（3）＋247

叠加法求焓变

步骤1　“倒”

为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。

这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错。

步骤2　“乘”

为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘。

步骤3　“加”

上面的两个步骤做好了，只要将方程式相加即可得到目标方程式，反应热也要相加。

1．下列关于反应热和热化学反应的描述中正确的是（　　）

A．HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则H2SO4和Ca（OH）2反应的中和热ΔH＝2×（－57.3）kJ·mol－1

B．CO（g）的燃烧热ΔH＝－283.0kJ·mol－1，则2CO2（g）===2CO（g）＋O2（g）反应的ΔH＝＋2×283.0kJ·mol－1　

C．氢气的燃烧热ΔH＝－285.5kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋285.5kJ·mol－1

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

解析：

选B。

根据燃烧热定义知B正确。

对比法理解反应热、燃烧热与中和热

（1）化学反应吸收或放出的热量称为反应热，符号为ΔH，常用单位为kJ·mol－1，它只与化学反应的化学计量数、物质的聚集状态有关，而与反应条件无关。

中学阶段研究的反应热主要是燃烧热和中和热。

（2）燃烧热：

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。

单位为kJ·mol－1。

需注意：

①燃烧热是以1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量来定义的，因此在书写燃烧热的热化学方程式时，一般以燃烧1mol纯物质为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，如C→CO2、H2→H2O（l）等。

（3）中和热：

在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应生成1mol液态H2O时的反应热。

需注意：

①稀溶液指物质溶于大量水中；②中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应；③中和反应的实质是H＋和OH－化合生成H2O，即H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

（4）反应热指反应完全时的热效应，所以对于可