2022年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題12 化學(xué)反應(yīng)與能量教案

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1、2022年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題12 化學(xué)反應(yīng)與能量教案該題型為高考中必考題型，通常以選擇題或填空題的形式出現(xiàn)，考查反應(yīng)熱、燃燒熱、中和熱的概念，反應(yīng)熱的計(jì)算及蓋斯定律的應(yīng)用，熱化學(xué)方程式的書寫及判斷，中和熱的測定等。蓋斯定律的應(yīng)用和熱化學(xué)方程式的書寫時(shí)考查的重點(diǎn)。預(yù)測在考中，考查反應(yīng)熱內(nèi)容將不斷拓寬，對熱化學(xué)方程式的應(yīng)用及蓋斯定律的計(jì)算要求會有所提高，另外試題可能更加關(guān)注能源問題，引導(dǎo)考生“形成合理利用自然資源、與環(huán)境和諧共處的觀念” 主要考查方面：一、焓變 反應(yīng)熱1化學(xué)反應(yīng)中的能量變化(1)化學(xué)反應(yīng)中的兩大變化：物質(zhì)變化和能量變化。(2)化學(xué)反應(yīng)中的兩大守恒：質(zhì)量守恒和能量守恒。(3)化學(xué)

2、反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式：熱能、光能、電能等，通常主要表現(xiàn)為熱量的變化。2反應(yīng)熱、焓變(1)反應(yīng)熱在化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的熱量，通常叫做反應(yīng)熱。(2)焓變生成物與反應(yīng)物的焓值差。恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于焓變。(3)符號：H。(4)單位：kJmol1或kJ/mol。3吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)(1)反應(yīng)特點(diǎn)從能量高低角度理解H0，吸熱反應(yīng)從化學(xué)鍵角度理解(2)常見的吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)：大多數(shù)化合反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬與酸的反應(yīng)、所有的燃燒反應(yīng)。吸熱反應(yīng)：大多數(shù)分解反應(yīng)、鹽的水解反應(yīng)、Ba(OH)28H2O和NH4Cl反應(yīng)、C與H2O(g)反應(yīng)、C與CO2反應(yīng)。4燃燒熱5中和反應(yīng)反應(yīng)熱(1

3、)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的概念及表示方法(2)中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測定裝置(請?jiān)跈M線上填寫儀器名稱)計(jì)算公式H kJmol1t1起始溫度，t2終止溫度，n生成水的物質(zhì)的量。(3)注意事項(xiàng)泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是保溫隔熱，減少實(shí)驗(yàn)過程中的熱量損失。為保證酸完全中和，采取的措施是使堿稍過量。1、能量變化的圖示分析例1最新報(bào)道：科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下：下列說法正確的是()ACO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)B在該過程中，CO斷鍵形成C和OCCO和O形成了具有極性共價(jià)鍵的CO2D狀態(tài)狀態(tài)表示CO與O2反應(yīng)的過程【答案】C例2.由N2O和

4、NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示，若生成1 mol N2，其H_ kJmol1?！敬鸢浮?39知能存儲活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系(1)催化劑能降低反應(yīng)所需活化能，但不影響焓變的大小。(2)在無催化劑的情況，E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，HE1E2。2.燃燒熱與中和反應(yīng)反應(yīng)熱的含義例3下列有關(guān)燃燒熱、中和反應(yīng)反應(yīng)熱的敘述正確的是。S(s)O2(g)=SO3(g)H315 kJmol1(燃燒熱)(H的數(shù)值正確)NaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H57.3 kJmol1(中和反應(yīng)反應(yīng)熱)(H的數(shù)值正確)已知CH3OH(l)的燃燒熱為238.6 kJmol1

5、，則CH3OH(l)O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H238.6 kJmol1燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的熱化學(xué)方程式是CH3OH(g)O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1，則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9 kJmol1H2(g)的燃燒熱是285.8 kJmol1，則2H2O(g)=2H2(g)O2(g)H571.6 kJmol1葡萄糖的燃燒熱是2 800 kJmol1，則C6H12O6(s)3O2(g)=3CO2(g)3H2O(l)H1 400 kJmol1已知101 kPa時(shí)，2C(s)O2(g)=2CO(g)H221 kJmol1，則該反應(yīng)的反應(yīng)

6、熱為221 kJmol1已知稀溶液中，H(aq)OH(aq)=H2O(l)H57.3 kJmol1，則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 mol水時(shí)放出57.3 kJ的熱量已知HCl和NaOH反應(yīng)的中和反應(yīng)反應(yīng)熱H57.3 kJmol1，則98%的濃硫酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 mol水的中和熱為57.3 kJmol1氫氣的燃燒熱為285.5 kJmol1，則電解水的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)2H2(g)O2(g)H285.5 kJmol1知能存儲燃燒熱與中和反應(yīng)反應(yīng)熱的比較比較角度燃燒熱中和反應(yīng)反應(yīng)熱相同點(diǎn)能量變化放熱HH0，單位：kJmol1不同點(diǎn)反應(yīng)物的量可燃性物質(zhì)為1 mol不限量生

7、成物的量不限量H2O(l)是1 mol反應(yīng)熱的含義1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時(shí)放出的熱量；其中：CCO2(g)，HH2O(l)在稀溶液中，強(qiáng)酸與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)，生成1 mol H2O(l)和可溶性鹽時(shí)放出的熱量；不同的反應(yīng)物中和反應(yīng)反應(yīng)熱大致相同，均約為57.3 kJmol13、能源的開發(fā)與利用例4. 氫能是一種既高效又干凈的新能源，發(fā)展前景良好，用氫作能源的燃料電池汽車備受青睞。我國擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的氫燃料電池轎車“超越三號”，已達(dá)到世界先進(jìn)水平，并加快向產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)邁進(jìn)。氫能具有的優(yōu)點(diǎn)包括()原料來源廣易燃燒、熱值高儲存方便制備工藝廉價(jià)易行ABC D【答案】A例5為消除目

8、前燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的環(huán)境污染，同時(shí)緩解能源危機(jī)，有關(guān)專家提出了利用太陽能制取氫能的構(gòu)想。下列說法正確的是()AH2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)B氫能源已被普遍使用C2 mol H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D氫氣不易貯存和運(yùn)輸，無開發(fā)利用價(jià)值【答案】C二、熱化學(xué)方程式1熱化學(xué)方程式及其意義(1)概念：表示參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。(2)意義：不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。例如：H2(g)O2(l)=H2O(l)H285.8 kJmol1，表示在25 和1.01105 Pa下，1 mol氫氣和0.5 mol氧氣完全

9、反應(yīng)生成1 mol液態(tài)水時(shí)放出285.8 kJ的熱量。2熱化學(xué)方程式的書寫方法注意熱化學(xué)方程式中化學(xué)系數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，因此化學(xué)系數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。中和熱的熱化學(xué)方程式的書寫應(yīng)以生成1 mol液態(tài)水為標(biāo)準(zhǔn)，燃燒熱的熱化學(xué)方程式的書寫則應(yīng)以1 mol可燃物為標(biāo)準(zhǔn)。1、熱化學(xué)方程式的正誤判斷例6.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)分子斷開1 mol化學(xué)鍵的焓變稱為鍵焓。已知HH、HO和O=O鍵的鍵焓H分別為436 kJmol1、463 kJmol1和495 kJmol1。下列熱化學(xué)方程式正確的是()AH2O (g)= H2(g)O2(g)H 485 kJmol1BH2O (g)=H2(g)O2(g

10、)H485 kJmol1C2H2(g) O2 (g)=2H2O(g)H 485 kJmol1D2H2(g) O2(g)=2H2O(g)H 485 kJmol1【答案】D例7.已知：101 kPa時(shí)1 mol辛烷燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出熱量為5 518 kJ；強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生反應(yīng)生成1 mol H2O時(shí)放出的熱量為57.3 kJ，則下列熱化學(xué)方程式的書寫正確的是()2C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(g) H11 036 kJmol12C8H18(l)25O2(g)=16CO2(g)18H2O(l) H11 036 kJmol1HOH=H2OH57.3 kJmol1

11、2NaOH(aq)H2SO4(aq)=Na2SO4(aq)2H2O(l)H114.6 kJmol1ABC D只有【答案】C【解析】表示辛烷燃燒熱時(shí)，生成的水應(yīng)是液態(tài)而不是氣態(tài)，故錯(cuò)誤、正確；中未標(biāo)明反應(yīng)物、生成物的聚集狀態(tài)，錯(cuò)誤。 例13.已知反應(yīng)2HI(g)H2(g)I2(g)的H11 kJmol1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，則1 mol HI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為_kJ。【答案】299【解析】設(shè)1 mol HI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量為x，則2x436 kJ151 kJ11 kJ，x

12、299 kJ。例14.甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應(yīng)如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H2CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3回答下列問題：已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：化學(xué)鍵HHCOHOCHE/(kJmol1)4363431 076465413由此計(jì)算H1_kJmol1；已知H258 kJmol1，則H3_kJmol1。【答案】9941依據(jù)鍵能計(jì)算H的方法(1)計(jì)算公式：H反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和。(2)根據(jù)鍵能計(jì)

13、算反應(yīng)熱的關(guān)鍵是正確找出反應(yīng)物和生成物所含共價(jià)鍵的數(shù)目，如H2O分子中含有2個(gè)(OH)共價(jià)鍵，NH3分子中含有3個(gè)(NH)共價(jià)鍵等。要注意晶體結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵的情況，常見的有1 mol P4含有6 mol PP鍵，1 mol晶體硅含有2 mol SiSi鍵，1 mol石墨晶體中含有1.5 mol CC鍵，1 mol金剛石含有2 mol CC鍵，1 mol SiO2含有4 mol SiO鍵等。四、利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱1蓋斯定律(1)內(nèi)容：對于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，無論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變都是一樣。即：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。(2)本質(zhì)：蓋斯定律的本

14、質(zhì)是能量守恒定律。2計(jì)算方法(1)熱化學(xué)方程式相加或相減，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2由可得CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2(2)合理設(shè)計(jì)反應(yīng)途徑，如順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向變化反應(yīng)熱代數(shù)和相等。HH1H2。例15.黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學(xué)方程式為S(s)2KNO3(s)3C(s)=K2S(s)N2(g)3CO2(g)Hx kJmol1已知：碳的燃燒熱H1a kJmol1S(s)2K(s)=K2S(s)H2b kJmol12K(s)N2(g)3O2(g)=2KNO3(s)H3c kJmol1則x為()A3abc Bc3

15、abCabc Dcab【答案】A例16.已知：Al2O3(s)3C(s)=2Al(s)3CO(g)H11 344.1 kJmol12AlCl3(g)=2Al(s)3Cl2(g)H21 169.2 kJmol1由Al2O3、C和Cl2反應(yīng)生成AlCl3的熱化學(xué)方程式為_。(2)煙氣(主要污染物SO2、NOx)經(jīng)O3預(yù)處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H1200.9 kJmol1NO(g)O2(g)=NO2(g)H258.2 kJmol1則反應(yīng)3NO(g)O3(g)=3

16、NO2(g)的H_kJmol1。(3)貯氫合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反應(yīng)。溫度為T時(shí)，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_。已知溫度為T時(shí)：CH4(g)2H2O(g)=CO2(g)4H2(g)H1165 kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H241 kJmol1【答案】(1)Al2O3(s)3C(s)3Cl2(g)=2AlCl3(g)3CO(g)H174.9 kJmol1(2)317.3(3)CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g)H206 kJmol12、反應(yīng)熱的大小比較(1)同一反應(yīng)，生成物狀態(tài)不同時(shí)如A(g)B(g)=C(g)H10A(g)B(g)=C

17、(l)H20因?yàn)镃(g)=C(l)H3H2。(2)同一反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)如S(g)O2(g)=SO2(g)H1a kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H2b kJmol1(3)晶體類型不同，產(chǎn)物相同時(shí)，如C(s，石墨)O2(g)=CO2(g)H1a kJmol1C(s，金剛石)O2(g)=CO2(g)H2b kJmol1(4)兩個(gè)有聯(lián)系的不同反應(yīng)相比較時(shí)C(s)O2(g)=CO2(g)H10C(s)O2(g)=CO(g)H20C(s)CO2(g)C(s)CO(g)CO2(g)H2H3H1，H10，H20，H30所以H1H3BH1H3【答案】C根據(jù)蓋斯定律得到關(guān)系式H1H2H3，分析得到答案：H1H3。方法二：本題還可以用圖示法進(jìn)行比較：方法是：畫出化學(xué)變化過程中的能量變化圖后，依據(jù)反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的高低關(guān)系可以很方便地比較H的大小。如圖，從圖中關(guān)系再確定各選項(xiàng)。 例18下列各組熱化學(xué)方程式的H前者大于后者的是()C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2S(s)O2(g)=SO2(g)H3S(g)O2(g)=SO2(g)H4H2(g)O2(g)=H2O(l)H52H2(g)O2(g)=2H2O(l)H6CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)H7CaO(s)H2O(l)=Ca(OH)2(aq)H8A BC D【答案】C