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文档介绍
2018届一轮复习鲁科版化学反应的热效应学案
化学反应的热效应 考点一 反应热与焓变 能源 【基础知识梳理】 1.化学反应中的能量变化 (1)化学反应中的两大变化:________变化和________变化。 (2)化学反应中的两大守恒:________守恒和________守恒。 (3)化学反应中的能量转化形式:________、光能、电能等。通常主要表现为________的变化。 2.焓变、反应热 (1)定义:在________条件下进行的反应的__________。 (2)符号:________。 (3)单位:____________或________。 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.能源 (1)能源分类 (2)解决能源问题的措施 ①提高能源的利用效率:a.改善开采、运输、加工等各个环节;b.科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。 ②开发新能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。 5.中和反应反应热的测定 (1)原理计算公式:Q=______________。其中C表示溶液及量热计的________,T1、T2分别表示__________________________。 (2)简易量热计的构造及作用 (3)注意事项 ①实验过程保温且操作要快的目的:________________________________。 ②为保证酸完全中和,采取的措施是________________________________________________。 ③因为弱酸或弱碱存在电离平衡,电离过程需要吸热。实验中若使用弱酸、弱碱则测得的反应热________。 深度思考 1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×” (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)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用( ) (3)随着科技的发展,氢气将成为主要能源之一( ) (4)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热( ) (5)同温同压下,反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同( ) (6)可逆反应的ΔH表示完全反应时的热量变化,与反应是否可逆无关( ) 2.以50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH反应为例,填写下表。(填“偏小”或“偏大”) 引起误差的实验操作 t终-t始 |ΔH| 保温措施不好 搅拌不充分 所用酸、碱浓度过大 用同浓度的氨水代替NaOH溶液 用同浓度的醋酸代替盐酸 用50mL0.50mol·L-1NaOH溶液 3.反应A+B―→C(ΔH<0)分两步进行:①A+B―→X (ΔH>0),②X―→C(ΔH<0)。试在下列坐标图中画出总反应过程中能量变化示意图。 【解题探究】 题组一 能源的开发和利用 1.(2016·汉中高三月考)未来新能源的特点是资源丰富,在使用时对环境无污染或污染很小,且可以再生。下列属于未来新能源标准的是( ) ①天然气 ②煤 ③核能 ④石油 ⑤太阳能 ⑥生物质能 ⑦风能 ⑧氢能 A.①②③④ B.③④⑤⑥⑦⑧ C.③⑤⑥⑦⑧ D.⑤⑥⑦⑧ 2.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染,同时缓解能源危机,有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。 下列说法正确的是( ) A.H2O的分解反应是放热反应 B.氢能源已被普遍使用 C.2mol液态H2O具有的总能量低于2molH2和1molO2的能量 D.氢气不易贮存和运输,无开发利用价值 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 4.某反应的ΔH=100kJ·mol-1,下列有关该反应的叙述正确的是( ) A.正反应活化能小于100kJ·mol-1 B.逆反应活化能一定小于100kJ·mol-1 C.正反应活化能大于100kJ·mol-1 D.正反应活化能比逆反应活化能小100kJ·mol-1 5.(2017·洛阳质检)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____________________________。 练后反思 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|。 题组三 依据共价键数,利用键能计算反应热 6.(2017·福州调研)已知1g氢气完全燃烧生成液态水时放出热量143kJ,18g 水蒸气变成液态水放出44kJ的热量。其他相关数据如下表: O===O H—H H—O(g) 1mol化学键断裂时 需要吸收的能量/kJ 496 436 x 则表中x为( ) A.920 B.557 C.463 D.188 7.通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可用于估算化学反应的反应热(ΔH),化学反应的ΔH等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的键能之和的差。下面列举了一些化学键的键能数据,供计算使用。 化学键 Si—O Si—Cl H—H H—Cl Si—Si Si—C 键能/kJ·mol-1 460 360 436 431 176 347 工业上的高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)===Si(s)+4HCl(g),该反应的反应热ΔH为____________________。 反思归纳 1.熟记反应热ΔH的基本计算公式 ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量 ΔH=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和 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,缺少任何一个过程都不是化学变化。 (2)常见物质中的化学键数目 物质 CO2 (C===O) CH4 (C—H) P4 (P—P) SiO2 (Si—O) 石墨 金刚 石 S8 (S—S) Si 键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2 考点二 热化学方程式 【基础知识梳理】 1.概念 表示参加反应____________和__________的关系的化学方程式。 2.意义 表明了化学反应中的________变化和________变化。 如:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1 表示:2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。 3.热化学方程式书写注意事项 (1)注明反应条件:反应热与测定条件(温度、压强等)有关。绝大多数反应是在25℃、101kPa下进行的,可不注明。 (2)注明物质状态:常用________、________、________、________分别表示固体、液体、气体、溶液。 (3)注意符号单位:ΔH应包括“+”或“-”(“+”可省略)、数字和单位(kJ·mol-1)。 (4)注意守恒关系:①原子守恒和得失电子守恒;②能量守恒。(ΔH与化学计量数相对应) (5)区别于普通方程式:一般不注“↑”、“↓”以及“点燃”、“加热”等。 (6)注意热化学方程式的化学计量数 热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,可以是整数,也可以是分数。且化学计量数必须与ΔH相对应,如果化学计量数加倍,则ΔH也要加倍。 (7)同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外,还要注明名称。 深度思考 1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×” (1)S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-akJ·mol-1 表示1molS和氧气完全反应生成1molSO2气体,放出热量为akJ。( ) (2)2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH>0( ) (3)C(石墨,s)===C(金刚石,s) ΔH>0,说明石墨比金刚石稳定( ) (4)已知:500℃,30ΜPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1,将1.5molH2和过量的N2在此条件下,充分反应,放出热量46.2kJ( ) 2.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________。 【解题探究】 题组一 多角度书写热化学方程式 角度一 依据反应事实书写热化学方程式 1.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。 (1)SiH4是一种无色气体,遇到空气能发生爆炸性自燃,生成SiO2和液态H2O。已知室温下2gSiH4自燃放出热量89.2kJ。SiH4自燃的热化学方程式为_____________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)在25℃、101kPa下,一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量QkJ,其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100gCaCO3沉淀,则乙醇燃烧的热化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)NaBH4(s)与水(l)反应生成NaBO2(s)和氢气(g),在25℃、101kPa下,已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ,该反应的热化学方程式是_______________________________ ________________________________________________________________________。 (4)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题: 已知AX3的熔点和沸点分别为-93.6℃和76℃,AX5的熔点为167℃。室温时AX3与气体X2反应生成1molAX5,放出热量123.8kJ。该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 角度二 依据能量图像书写热化学方程式 2.已知化学反应A2(g)+B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示,请写出该反应的热化学方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 3.化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。 试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 题组二 判断热化学方程式的正误 4.判断下列热化学方程式书写是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”(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)ΔH=-283kJ·mol-1( ) (5)2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1( ) (6)500℃、30MPa下,将0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放热19.3kJ,其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-38.6kJ·mol-1( ) 5.实验测得:101kPa时,1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ的热量;1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3kJ的热量。下列热化学方程式的书写正确的是( ) ①CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=890.3kJ·mol-1 ②CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3kJ·mol-1 ③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3kJ·mol-1 ④2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-1 A.仅有② B.仅有②④ C.仅有②③④ D.全部符合要求 反思归纳 做到“五看”,快速判断热化学方程式的正误 (1)看热化学方程式是否配平。 (2)看各物质的聚集状态是否正确。 (3)看ΔH的“+”、“-”符号是否正确。 (4)看反应热的单位是否为kJ·mol-1。 (5)看反应热的数值与化学计量数是否对应。 考点三 有关反应热的比较与计算 【基础知识梳理】 1.ΔH的比较 比较ΔH的大小时需考虑正负号,对放热反应,放热越多,ΔH________;对吸热反应,吸热越多,ΔH________。 2.反应热的有关计算 (1)根据热化学方程式计算 根据已知的热化学方程式和已知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量,可以把反应热当作“产物”,计算反应放出或吸收的热量。 如:16g固体硫完全燃烧放出148.4kJ的热量,则1mol固体硫完全燃烧放出的热量为 ________kJ。 (2)根据物质燃烧放热的数值计算:Q(放)=n(可燃物)×|ΔH|。 如:已知H2的燃烧热ΔH=-285.8kJ·mol-1,则1gH2完全燃烧生成液态水放出的热量为________kJ。 (3)根据盖斯定律计算、比较。根据下列反应过程,试判断ΔH的关系: ①aAΔH1,B AΔH2,B 则________________; ②AΔH1,B aBΔH2,aA 则________________; ③ 则____________________。 注意 在反应过程设计中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互变化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。 深度思考 已知Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)===3AlCl(g)+3CO(g) ΔH=akJ·mol-1。判断下列变化过程是否正确,正确的打“√”,错误的打“×” (1)3AlCl(g)+3CO(g)===Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)ΔH=akJ·mol-1( ) (2)AlCl(g)+CO(g)===Al2O3(s)+AlCl3(g)+C(s) ΔH=-akJ·mol-1( ) (3)2Al2O3(s)+2AlCl3(g)+6C(s)===6AlCl(g)+6CO(g)ΔH=-2akJ·mol-1( ) 【解题探究】 题组一 反应热大小的比较 1.试比较下列各组ΔH的大小。 (1)同一反应,生成物状态不同时 A(g)+B(g)===C(g) ΔH1<0 A(g)+B(g)===C(l) ΔH2<0 则ΔH1__________(填“>”、“<”或“=”,下同)ΔH2。 (2)同一反应,反应物状态不同时 S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH1<0 S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH2<0 则ΔH1__________ΔH2。 (3)两个有联系的不同反应相比 C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0 C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2<0 则ΔH1__________ΔH2。 反思归纳 利用状态,迅速比较反应热的大小 若反应为放热反应 (1)当反应物状态相同,生成物状态不同时,生成固体放热最多,生成气体放热最少。 (2)当反应物状态不同,生成物状态相同时,固体反应放热最少,气体反应放热最多。 (3)在比较反应热(ΔH)的大小时,应带符号比较。对于放热反应,放出的热量越多,ΔH反而越小。 题组二 盖斯定律的多角度应用 角度一 利用盖斯定律书写热化学方程式 2.LiH可作飞船的燃料,已知下列反应: ①2Li(s)+H2(g)===2LiH(s) ΔH=-182kJ·mol-1 ②2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-572kJ·mol-1 ③4Li(s)+O2(g)===2Li2O(s) ΔH=-1196kJ·mol-1 试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 角度二 利用盖斯定律计算反应热 3.在25℃、101kPa时,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧放热分别为393.5kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1、870.3kJ·mol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为( ) A.-488.3kJ·mol-1 B.488.3kJ·mol-1 C.-191kJ·mol-1 D.191kJ·mol-1 角度三 利用盖斯定律定性判断ΔH间的关系 4.在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应: H2S(g)+O2(g)===SO2(g)+H2O(g) ΔH1 2H2S(g)+SO2(g)===S2(g)+2H2O(g) ΔH2 H2S(g)+O2(g)===S(g)+H2O(g) ΔH3 2S(g)===S2(g) ΔH4 则ΔH4的正确表达式为( ) A.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) B.ΔH4=(3ΔH3-ΔH1-ΔH2) C.ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3) D.ΔH4=(ΔH1-ΔH2-3ΔH3) 5.(2014·新课标全国卷Ⅱ,13)室温下,将1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为ΔH1,将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为ΔH2;CuSO4(s)·5H2O(s)受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为ΔH3。则下列判断正确的是( ) A.ΔH2>ΔH3 B.ΔH1<ΔH3 C.ΔH1+ΔH3=ΔH2 D.ΔH1+ΔH2>ΔH3 答案解析 考点一 基础知识梳理 1.(1)物质 能量 (2)质量 能量 (3)热能 热量 2.(1)恒压 热效应 (2)ΔH (3)kJ·mol-1 kJ/mol 3.(1)吸 放 5.(1)-C(T2-T1) 热容 反应前和反应后体系的温度 (2)测定反应前后溶液的温度 使反应充分、体系的温度均匀 保温作用 反应容器 (3)①减少实验过程中的热量损失 ②碱稍过量 ③偏小 深度思考 1.(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√ 解析 (4)物理变化过程,其能量变化不能称为反应热。(6)焓变与反应条件无关。 2.(从左到右,从上到下)偏小 偏小 偏小 偏小 偏大 偏大 偏小 偏小 偏小 偏小 偏小 偏小 3. 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。 解题探究 1.D [新能源要符合污染小,可再生性强等特点,选D。] 2.C [2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)是吸热反应,说明2 mol 液态H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输,所以氢能源利用并未普及,但发展前景广阔。] 3.D 4.C 5.(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 6.C [根据题意,可得热化学方程式为2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-572 kJ·mol-1;而18 g水蒸气变成液态水时放出44 kJ热量,则2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-484 kJ·mol-1,即-484 kJ=2×436 kJ+496 kJ-4x kJ,解得x=463。] 7.236kJ·mol-1 解析 SiCl4、H2和HCl分子中共价键的数目容易计算,而产物硅属于原子晶体,可根据原子晶体的结构计算晶体硅中的共价键的数目。1mol晶体硅中所含的Si—Si键为2mol,即制取高纯硅反应的反应热ΔH=4×360kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-(2×176kJ·mol-1+4×431kJ·mol-1)=236kJ·mol-1。 考点二 基础知识梳理 1.物质的量 反应热 2.物质 能量 3.(2)s l g aq 深度思考 1.(1)× (2)√ (3)√ (4)× 2.80% 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%。 解题探究 1.(1)SiH4(g)+2O2(g)===SiO2(s)+2H2O(l)ΔH=-1427.2kJ·mol-1 (2)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-2QkJ·mol-1 (3)NaBH4(s)+2H2O(l)===NaBO2(s)+4H2(g)ΔH=-216kJ·mol-1 (4)AX3(l)+X2(g)===AX5(s)ΔH=-123.8kJ·mol-1 2.A2(g)+B2(g)===2AB(g) ΔH=(a-b) kJ·mol-1 3.N2(g)+3H2(g)2NH3(l)ΔH=-2(c+b-a)kJ·mol-1 4.(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)× 5.B [书写热化学方程式时要重点注意其与普通化学方程式不同的几点:(1)生成物的稳定状态,H2O为液态,C的稳定化合物为CO2;(2)单位是kJ·mol-1,不是kJ;(3)数值,ΔH的数值要与热化学方程式中化学计量数保持一致;(4)符号,吸热用“+”标注,放热用“-”标注。仅②④符合要求。] 考点三 基础知识梳理 1.越小 越大 2.(1)296.8 (2)142.9 (3)①ΔH1=aΔH2 ②ΔH2=-aΔH1 ③ΔH=ΔH1+ΔH2 深度思考 (1)× (2)× (3)× 解题探究 1.(1)> 解析 因为C(g)===C(l) ΔH3<0 则ΔH3=ΔH2-ΔH1,ΔH2<ΔH1。 (2)< 解析 ΔH2+ΔH3=ΔH1,则ΔH3=ΔH1-ΔH2,又ΔH3<0, 所以ΔH1<ΔH2。 (3)< 解析 根据常识可知,CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH3<0,又因为ΔH2+ΔH3=ΔH1,所以ΔH2>ΔH1。 2.2LiH(s)+O2(g)===Li2O(s)+H2O(l)ΔH=-702kJ·mol-1 解析 2LiH(s)===2Li(s)+H2(g)ΔH=182kJ·mol-1 2Li(s)+O2(g)===Li2O(s) ΔH=-598kJ·mol-1 H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-286kJ·mol-1 上述三式相加得:2LiH(s)+O2(g)===Li2O(s)+H2O(l)ΔH=-702kJ·mol-1。 3.A [由题知表示各物质燃烧热的热化学方程式分别为①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1;②H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8kJ·mol-1; ③CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-870.3kJ·mol-1。则2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)可由反应①×2+②×2-③得出,则反应热为-393.5kJ·mol-1×2+(-285.8kJ·mol-1×2)-(-870.3kJ·mol-1)=-488.3kJ·mol-1。] 4.A [给题中方程式依次编号为①、②、③、④,①+②-③×3得 3S(g)===S2(g) (ΔH1+ΔH2-3ΔH3) 故2S(g)===S2(g) ΔH4=(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)。] 5.B [方法一:“虚拟”路径法。 根据盖斯定律: ΔH1=ΔH3+ΔH2 由于ΔH1>0,ΔH3>0,ΔH2<0 所以ΔH1<ΔH3。 方法二:方程式叠加法。 CuSO4·5H2O(s)===Cu2+(aq)+SO(aq)+5H2O(l) ΔH1>0 ① CuSO4(s)===Cu2+(aq)+SO(aq) ΔH2<0 ② CuSO4·5H2O(s)CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH3>0 ③ ②+③: CuSO4·5H2O(s)===Cu2+(aq)+SO(aq)+5H2O(l) ΔH1=ΔH2+ΔH3 由于ΔH1>0,ΔH2<0,ΔH3>0,所以ΔH1<ΔH3。]查看更多