全国高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第21讲化学能与热能讲义新人教版.docx

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全国高考化学一轮复习第6章化学反应与能量第21讲化学能与热能讲义新人教版

第21讲化学能与热能

考点一　焓变与反应热

1．化学反应中的能量变化

（1）化学反应中的两大变化：

物质变化和能量变化。

（2）化学反应中的两大守恒：

质量守恒和能量守恒。

（3）化学反应中的能量转化形式：

热能、光能、电能等。

通常主要表现为热量的变化。

2．焓变、反应热

（1）定义：

在恒压条件下进行的反应的热效应。

（2）符号：

ΔH。

（3）单位：

kJ·mol－1或kJ/mol。

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）记忆常见的放热反应和吸热反应

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金属跟酸的置换反应；⑤物质的缓慢氧化等。

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碳和水蒸气、C和CO2的反应等。

4．燃烧热和中和热

（1）燃烧热

①概念：

在101kPa时，1_mol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。

其中的“完全燃烧”，是指物质中下列元素完全转变成对应的氧化物：

C→CO2（g），H→H2O（l），S→SO2（g）等。

②在书写热化学方程式时，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。

（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。

②用离子方程式可表示为OH－（aq）＋H＋（aq）===H2O（l）　ΔH＝－57.3kJ·mol－1。

③中和热的测定原理

ΔH＝

c＝4.18J·g－1·℃－1＝4.18×10－3kJ·g－1·℃－1；n为生成H2O的物质的量。

深度思考

1．同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，放出的能量是否相同？

放出的热量哪个多？

为什么？

答案　相同；在空气中燃烧放出的热量多；因在纯氧中燃烧火焰明亮，转化成的光能多，故放出的热量少。

2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（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有能量的变化（　　）

（3）伴有能量变化的物质变化都是化学变化（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×

题组一　有关概念的理解

1．下列说法正确的是（　　）

A．吸热反应在任何条件下都不能发生

B．Na转化为Na＋时，吸收的能量就是该过程的反应热

C．水蒸气变为液态水时，放出的能量就是该变化的反应热

D．同温同压下，反应H2（g）＋Cl2（g）===2HCl（g）在光照和点燃条件下的ΔH相同

答案　D

解析　B项和C项是物理变化过程，其能量变化不能称为反应热；D项焓变与反应条件无关。

2．下列说法正确的是（　　）

A．葡萄糖的燃烧热是2800kJ·mol－1，则C6H12O6（s）＋3O2（g）===3CO2（g）＋3H2O（l）　ΔH＝－1400kJ·mol－1

B．已知101kPa时，2C（s）＋O2（g）===2CO（g）

ΔH＝－221kJ·mol－1，则该反应的反应热为221kJ·mol－1

C．已知稀溶液中，H＋（aq）＋OH－（aq）===H2O（l）

ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量

D．已知HCl和NaOH反应的中和热ΔH＝－57.3kJ·mol－1，则98%的浓硫酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1mol水的中和热为－57.3kJ·mol－1

答案　A

题组二　依据图形，理清活化能与焓变的关系

3．某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是（　　）

A．反应过程可表示为―→―→

B．E1为反应物的总能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能

C．正反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以正反应为放热反应

D．此图中逆反应的热效应ΔH＝E1－E2<0，所以逆反应为放热反应

答案　D

解析　由图可知，正反应放热，ΔH为负值；逆反应吸热，ΔH为正值，D错误。

4．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（　　）

答案　D

解析　由A＋B―→X　ΔH>0可知，X的能量比A和B的能量和大。

由X―→C　ΔH<0可知，C的能量比X的能量低，分析图像可知，D正确。

5．甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备。

甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示。

（1）甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同？

________，原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）吸热　

（2）相同　一个化学反应的反应热仅与反应的始态和终态有关，与反应途径无关

题组三　中和热测定误差分析和数据处理

6．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，并用同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）如上图装置中碎泡沫塑料（或纸条）及泡沫塑料板的作用是什么？

（3）怎样用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液，不能用铜丝搅拌棒代替的理由是什么？

（4）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/℃

混合溶液

盐酸

氢氧化钠溶液

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）。

（5）________（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________________________________________________________________________。

（6）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________________。

答案　

（1）确保盐酸被完全中和　

（2）保温、隔热，减少实验过程中热量的损失。

　（3）实验时应用环形玻璃搅拌棒上下搅动；因为铜传热快，热量损失大，所以不能用铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒。

　（4）－51.8kJ·mol－1　（5）不能　H2SO4与Ba（OH）2反应生成BaSO4沉淀，沉淀的生成热会影响反应的反应热　（6）ΔH1＝ΔH2<ΔH3

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。

（4）取三次实验的平均值代入公式计算即可。

（5）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。

（6）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，故反应热的数值要小一些（注意中和热与ΔH的关系）。

1．正确理解活化能与反应热的关系

（1）催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。

（2）在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，即E1＝E2＋|ΔH|。

2．反应热答题规范指导

（1）描述反应热时，无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用ΔH表示，其后所跟数值都需要带“＋”、“－”符号。

如：

某反应的反应热（或焓变）为ΔH＝－QkJ·mol－1或ΔH＝＋QkJ·mol－1。

（2）由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“－”号。

如：

某物质的燃烧热为ΔH＝－QkJ·mol－1或QkJ·mol－1。

考点二　热化学方程式

1．概念

表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

2．书写热化学方程式的“五步”

一写

方程式—写出配平的化学方程式

3．判断热化学方程式正误的“五审”

深度思考

1．怎样理解可逆反应中的反应热？

答案　无论化学反应是否可逆，热化学方程式中的反应热ΔH都表示反应进行到底（完全转化）时的能量变化。

如2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.64kJ·mol－1，ΔH是指2molSO2（g）和1molO2（g）完全转化为2molSO3（g）时放出的能量。

若在相同的温度和压强下，向某容器中加入2molSO2（g）和1molO2（g），反应达到平衡时放出的能量为Q，因反应不能完全转化为SO3（g），故Q<196.64kJ。

2．已知2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.64kJ·mol－1，在一定温度下，向一固定容积的密闭容器中通入2molSO2、1molO2，达到平衡时放出热量为Q1kJ，在同样条件下，向该容器中通入2molSO3，达到平衡时，吸收热量为Q2kJ，则Q1和Q2的关系为________________________________________________________________________。

答案　Q1＋Q2＝196.64

3．实验室用4molSO2与2molO2在一定条件下进行下列反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＝－196.64kJ·mol－1，当放出314.624kJ热量时，SO2的转化率为________。

答案　80%

解析　当放出热量为314.624kJ时，参加反应的SO2的物质的量为×2＝3.2mol，故SO2的转化率为×100%＝80%。

题组一　“五”看，快速判断热化学方程式的正误

1．判断下列热化学方程式书写是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”（注：

焓变数据均正确）

（1）CaCO3（s）===CaO＋CO2（g）　ΔH＝＋177.7kJ（　　）

（2）C（s）＋H2O（s）===CO（g）＋H2（g）　ΔH＝－131.3kJ·mol－1（　　）

（3）C（s）＋O2（g）===CO（g）

ΔH＝－110.5kJ·mol－1（　　）

（4）CO（g）＋O2（g）===CO2（g）

Δ