高三化學一輪復習考情解讀知識通關題型突破能力提升專題13化學能與熱能課件人教版高三全冊化學課件

考試大綱考點2016全國2015全國2014全國自主命題地區(qū)1.了解化學反應中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2.了解化學能與熱能的相互轉(zhuǎn)化。了解吸熱反應、放熱反應、反應熱等概念。3.了解熱化學方程式的含義,能正確書寫熱化學方程式。4.了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎。了解化學在解決能源危機中的重要作用。5.了解焓變(H)與反應熱的含義。6.理解蓋斯定律,并能運用蓋斯定律進行有關反應焓變的計算。反應熱與能量變化的關系【30%】全國,26(1)2016上海,10,3分2016海南,11,4分2015北京,9,6分2015上海,8,3分2014北京,26(3)熱化學方程式的書寫與判斷【45%】2014天津,7(4)2014上海,9,3分考試大綱考點2016全國2015全國2014全國自主命題地區(qū)蓋斯定律的應用【80%】全國,26(3)全國,27(4)全國,27(1)全國,28(2)全國,13,6分2016海南,6,2分2016天津,10(2)2015江蘇,20(1)2014江蘇,10,2分31.熱點預測高考將重點考查應用蓋斯定律計算反應熱,根據(jù)蓋斯定律由已知熱化學方程式書寫未知熱化學方程式,從宏觀和微觀角度理解反應熱、吸熱反應、放熱反應等概念,主要以非選擇題中某一問的形式出現(xiàn),分值約為36分。2.趨勢分析預計通過能量變化圖、蓋斯定律、鍵能等創(chuàng)設情境,提供新信息,綜合考查反應熱的創(chuàng)新應用是高考命題的趨勢,其中蓋斯定律的應用仍是考查的重點。4 1化學反應中能量變化的有關概念1.化學反應中的能量變化(1)化學反應中的兩大變化:物質(zhì)變化和能量變化。(2)化學反應中的兩大守恒:質(zhì)量守恒和能量守恒。(3)化學反應中的能量轉(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.反應熱、焓變(1)反應熱:在化學反應過程中吸收或放出的熱量稱為反應熱。(2)焓變:在恒溫恒壓的條件下,化學反應過程中吸收或放出的熱量稱為反應的焓變,用H表示,單位常用kJ/mol(或kJmol-1)。(3)規(guī)定:放熱反應的H為“-”,吸熱反應的H為“+”。1 1化學反應中能量變化的有關概念(1)任何化學反應都伴隨著能量的變化,不存在不發(fā)生能量變化的化學反應。(2)反應熱、焓變的單位是kJ/mol,熱量的單位是kJ,不能混淆。(3)比較反應熱、焓變的大小時,應帶“+”“-”一起比較。3.吸熱反應和放熱反應化學反應過程中釋放或吸收的能量,都可以用熱量(或換算成熱量)來表述。通常把釋放熱量的化學反應稱為放熱反應,把吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應?！咎貏e提醒】2 1化學反應中能量變化的有關概念放熱反應吸熱反應定義釋放熱量的化學反應吸收熱量的化學反應形成原因反應物的總能量大于生成物的總能量反應物的總能量小于生成物的總能量與化學鍵的關系生成物成鍵時釋放的總能量大于反應物斷鍵時吸收的總能量生成物成鍵時釋放的總能量小于反應物斷鍵時吸收的總能量表示方法H=生成物的總能量-反應物的總能量或H=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和H03 1化學反應中能量變化的有關概念放熱反應吸熱反應圖示常見反應(1)所有的燃燒反應;(2)酸堿中和反應;(3)金屬與酸或水的反應;(4)原電池反應;(5)少數(shù)分解反應(如TNT爆炸);(6)大多數(shù)化合反應;(7)電石制乙炔的反應(1)大多數(shù)分解反應;(2)C與CO2的反應;(3)碳與水蒸氣的反應;(4)Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應;(5)鹽的水解、弱電解質(zhì)的電離4 1化學反應中能量變化的有關概念(1)化學反應的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱,但這并非是唯一的表現(xiàn)形式,其他的還有光、電等。(2)化學反應表現(xiàn)為吸熱或放熱,與反應開始時是否需要加熱無關。需要加熱的反應不一定是吸熱反應,如C+O2CO2為放熱反應;不需要加熱的反應也不一定是放熱反應,如Ba(OH)28H2O與NH4Cl的反應為吸熱反應。需持續(xù)加熱的反應,屬于吸熱反應;不需加熱或停止加熱后仍能進行的反應,常是放熱反應。(3)濃硫酸、NaOH等溶于水放出熱量,NH4NO3、KNO3等溶于水吸收熱量,但它們不是化學反應,其放出或吸收的熱量不屬于反應熱。5 1化學反應中能量變化的有關概念4.燃燒熱和中和熱燃燒熱中和熱相同點能量變化放熱HH0,單位:kJmol-1不同點反應物的量1mol(O2不限量)不限量生成物的量不限量H2O(l)是1mol反應熱的含義1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時放出的熱量;不同的可燃物,其燃燒熱一般不同在稀溶液中,強酸與強堿發(fā)生中和反應,生成1molH2O(l)和可溶性鹽時放出的熱量;不同的反應物中和熱大致相同,均約為57.3kJmol-16 1化學反應中能量變化的有關概念燃燒熱中和熱不同點表示方法燃燒熱為akJmol-1或H=-akJmol-1酸與堿反應的中和熱為57.3kJmol-1或H=-57.3kJmol-1熱化學方程式的書寫以燃燒1mol可燃物為標準配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)(常用分數(shù)表示)以生成1mol水為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)(常用分數(shù)表示)備注必須生成穩(wěn)定的氧化物,如C燃燒應生成CO2而不是CO,H2燃燒應生成液態(tài)水而非氣態(tài)水弱酸代替強酸(或弱堿代替強堿),因電離吸熱,放出的熱量減小,中和熱減小;若用濃硫酸(或NaOH固體),放出熱量增多,中和熱增大7 1化學反應中能量變化的有關概念(1)中和反應的實質(zhì)是H+和OH-化合生成H2O。若反應過程中有其他物質(zhì)生成(如生成不溶性物質(zhì)、難電離物質(zhì)等),這部分反應熱不在中和熱之內(nèi)。(2)用文字表述燃燒熱和中和熱時,不用帶“-”,而用H表示時,必須帶“-”。如甲烷的燃燒熱為890.3kJmol-1或甲烷燃燒時H=-890.3kJmol-1。(3)中和反應的對象為稀溶液,稀的強酸與稀的強堿發(fā)生中和反應,生成易溶鹽和水時,H=-57.3kJ/mol?！就卣寡由臁? 2熱化學方程式 9 2熱化學方程式3.書寫(1)注明反應條件:絕大多數(shù)反應是在25、101kPa下進行的,可不注明。(2)注明物質(zhì)的聚集狀態(tài):常用s、l、g、aq分別表示固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、溶液。(3)注意符號單位:H應包括“+”或“-”、數(shù)值和單位(kJmol-1)。(4)注意對應關系:H的數(shù)值大小與化學計量數(shù)相對應。(5)區(qū)別于普通化學方程式:一般不注“”、“”以及“點燃”、“加熱”等反應條件。10 2熱化學方程式【拓展延伸】11 3反應熱的簡單計算1.蓋斯定律不管化學反應是一步完成還是分幾步完成,其反應熱是相同的。即反應熱只與反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關,而與反應途徑無關。如由A到B可以設計如下兩個途徑:途徑一:AB途徑二:ACB則H1、H2、H的關系為H=H1+H2。2.蓋斯定律的應用122.蓋斯定律的應用(1)應用蓋斯定律比較反應熱的大小。(2)應用蓋斯定律計算反應熱。3反應熱的簡單計算熱化學方程式焓變之間的關系aABH1BaAH2H1=-H2aABH1BcCH2aAcCHH=H1+H213 3反應熱的簡單計算3.鍵能與反應熱反應熱=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。鍵能越大,物質(zhì)越穩(wěn)定,物質(zhì)本身具有的能量越低。14 4能源1.能源分類15 4能源2.解決能源問題的措施(1)提高能源的利用效率:改善開采、運輸、加工等各個環(huán)節(jié);科學控制燃燒反應,使燃料充分燃燒。(2)開發(fā)新能源:開發(fā)資源豐富、可以再生、沒有污染或污染很小的新能源。16 1 化學反應中的能量變化圖示各段表示的意義微觀宏觀a表示斷裂舊化學鍵吸收的熱量;b表示形成新化學鍵放出的熱量;c表示反應熱a表示活化能;b表示活化分子結(jié)合成生成物所釋放的能量;c表示反應熱計算方法H=E(反應物)-E(生成物)H=H(生成物)-H(反應物)【考法透析】1 1 化學反應中的能量變化1據(jù)報道,科學家開發(fā)出了利用太陽能分解水的新型催化劑。下列有關水分解過程的能量變化示意圖正確的是【考法示例】A B C D21 1 化學反應中的能量變化【考法示例】答案B解析水分解屬于吸熱反應,反應物的總能量要低于生成物的總能量,催化劑可以降低活化能,催化反應中間態(tài)的能量要低于非催化反應中間態(tài)的能量。A項屬于放熱反應,錯誤;B項,屬于吸熱反應,且正確表示了催化反應的特點,正確;C項,反應前后沒有明顯的熱量變化,錯誤;D項,屬于吸熱反應,但其所表示的催化反應特征不正確,錯誤。3 1 化學反應中的能量變化反應吸熱還是放熱取決于反應始態(tài)和反應終態(tài)的能量的相對大小。催化劑不會改變反應吸收或放出的能量,只是降低了反應的活化能(即使反應中間態(tài)的能量降低),使反應更容易進行?！就黄乒ヂ浴? 2 熱化學方程式的書寫與判斷1.熱化學方程式的書寫步驟步驟1寫方程寫出配平的化學方程式;步驟2標狀態(tài)用“s”“l(fā)”“g”“aq”標明物質(zhì)的聚集狀態(tài);步驟3標條件標明反應物的溫度和壓強(101kPa、25時可不標注);步驟4標H在方程式后寫出H,并根據(jù)信息注明H的“+”或“-”;步驟5標數(shù)值根據(jù)化學計量數(shù)計算寫出H的數(shù)值及單位。H的單位一般為kJmol-1?！究挤ㄍ肝觥? 2 熱化學方程式的書寫與判斷2.熱化學方程式正誤判斷的“五審”【考法透析】6 2 熱化學方程式的書寫與判斷2(1)2014天津理綜節(jié)選晶體硅(熔點1410)是良好的半導體材料。由粗硅制純硅過程如下:Si(粗)SiCl4SiCl4(純)Si(純)在上述由SiCl4制純硅的反應中,測得每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量,寫出該反應的熱化學方程式:?！究挤ㄊ纠? 2 熱化學方程式的書寫與判斷【考法示例】8 2 熱化學方程式的書寫與判斷【考法示例】9 2 熱化學方程式的書寫與判斷【考法示例】10 2 熱化學方程式的書寫與判斷【考法示例】11 2 熱化學方程式的書寫與判斷答案B解析A項,所列熱化學方程式中有兩個錯誤,一是中和熱是指反應生成1molH2O(l)時的反應熱,二是當有BaSO4沉淀生成時,反應放出的熱量會增加,生成1molH2O(l)時放出的熱量大于57.3kJ,A項錯誤;B項正確;C項,燃燒熱是指1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所產(chǎn)生的熱量,產(chǎn)物中的水應為液態(tài)水,C項錯誤;D項,當2mol辛烷完全燃燒時,產(chǎn)生的熱量為11036kJ,且辛烷應為液態(tài),D項錯誤?！究挤ㄊ纠?2 2 熱化學方程式的書寫與判斷【突破攻略】13 3 反應熱的計算1.運用蓋斯定律計算反應熱(1)運用蓋斯定律的技巧“三調(diào)一加”一調(diào):根據(jù)目標熱化學方程式,調(diào)整已知熱化學方程式中反應物和生成物的左右位置,改寫已知的熱化學方程式。二調(diào):根據(jù)改寫的熱化學方程式調(diào)整相應H的符號。三調(diào):調(diào)整中間物質(zhì)的化學計量數(shù)。一加:將調(diào)整好的熱化學方程式及其H加起來。(2)運用蓋斯定律的三個注意事項事項一:熱化學方程式乘以某一個數(shù)時,反應熱的數(shù)值必須也乘上該數(shù)。事項二:熱化學方程式相加減時,物質(zhì)之間相加減,反應熱也必須相加減。事項三:將一個熱化學方程式顛倒時,H的“+、-”隨之改變,但數(shù)值不變?！究挤ㄍ肝觥?4 3 反應熱的計算2.根據(jù)熱化學方程式的反應熱計算計算依據(jù):反應熱與反應物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量成正比。若題目給出了相應的熱化學方程式,則按照熱化學方程式與H的關系計算反應熱;若沒有給出熱化學方程式,則根據(jù)條件先得出熱化學方程式,再計算反應熱。3.根據(jù)反應物和生成物的能量計算(1)計算公式:H=生成物的總能量-反應物的總能量。(2)根據(jù)燃燒熱計算要緊扣反應物為“1mol”、生成物為穩(wěn)定的氧化物來確定。Q放=n(可燃物)H。【考法透析】15 3 反應熱的計算4.根據(jù)反應物和生成物的鍵能計算(1)計算公式:H=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和。(2)根據(jù)鍵能計算反應熱的關鍵是正確找出反應物和生成物所含共價鍵的數(shù)目,如H2O分子中含有2個共價鍵,NH3分子中含有3個共價鍵等。要注意晶體結(jié)構中化學鍵的情況,常見的有1molP4含有6molPP鍵,1mol晶體硅含有2molSiSi鍵,1mol石墨晶體中含有1.5molCC鍵,1mol金剛石含有2molCC鍵,1molSiO2含有4molSiO鍵等。5.根據(jù)比熱公式進行計算:Q=cmT【考法透析】16 3 反應熱的計算42CO(g)+4H2(g)2CH4(g)+O2(g)H=+71kJ/molCO(g)+2H2(g)CH3OH(l)H=-90.5kJ/mol已知CH4(g)的燃燒熱為890kJ/mol,則CH3OH(l)的燃燒熱為A.1528kJ/molB.764kJ/molC.382kJ/molD.無法計算【考法示例】17 3 反應熱的計算【考法示例】18 3 反應熱的計算(1)依據(jù)蓋斯定律,化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)(各反應物)和終態(tài)(各反應產(chǎn)物)有關,而與反應進行的具體途徑無關,因此應用蓋斯定律計算反應熱的關鍵是找出目標反應的始態(tài)和終態(tài),然后根據(jù)熱化學方程式的疊加進行計算。(2)對于文字表述題,可以先將題中發(fā)生的變化轉(zhuǎn)化為相應的熱化學方程式,再利用蓋斯定律進行計算?！就黄乒ヂ浴?9反應熱大小比較的技巧 1反應熱大小比較的技巧等量的可燃物完全燃燒所放出的熱量肯定比不完全燃燒所放出的熱量多。生成等量的水時,強酸和強堿的稀溶液反應比弱酸和強堿或弱堿和強酸或弱酸和弱堿的稀溶液反應放出的熱量多。對于可逆反應,因反應不能進行完全,實際反應過程中放出或吸收的熱量要小于相應熱化學方程式中的反應熱數(shù)值。例如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-197kJmol-1,則向密閉容器中通入2molSO2和1molO2,反應達到平衡后,放出的熱量要小于197kJ。(2)蓋斯定律比較法同一反應,生成物狀態(tài)不同時如A(g)+B(g)C(g)H10A(g)+B(g)C(l)H20因為C(g)C(l)H3H2。2反應熱大小比較的技巧同一反應,反應物狀態(tài)不同時如S(g)+O2(g)SO2(g)H1=-akJmol-1S(s)+O2(g)SO2(g)H2=-bkJmol-13反應熱大小比較的技巧晶體類型不同,產(chǎn)物相同時如C(s,石墨)+O2(g)CO2(g)H1=-akJmol-1C(s,金剛石)+O2(g)CO2(g)H2=-bkJmol-14反應熱大小比較的技巧 5反應熱大小比較的技巧(3)圖示比較法畫出化學變化過程中的能量變化圖后,依據(jù)反應物的總能量與生成物的總能量的高低關系可以很方便地比較H的大小。對于反應2A+B2C的能量變化如圖所示。6反應熱大小比較的技巧 7反應熱大小比較的技巧 8反應熱大小比較的技巧 9中和熱的實驗測定1.實驗原理在稀溶液中,強酸和強堿發(fā)生中和反應生成1molH2O(l)時的反應熱叫中和熱。H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H=-57.3kJmol-12.實驗裝置10 114.誤差分析(1)分析的依據(jù)看實驗中有哪些因素能造成(t終-t始)出現(xiàn)誤差。若(t終-t始)偏大,則|H|偏大;若(t終-t始)偏小,則|H|偏小。(2)誤差分析實例50mL0.50mol/L鹽酸與50mL0.55mol/LNaOH溶液反應的誤差分析:12引起誤差的實驗操作t終-t始|H|保溫措施不好偏小偏小攪拌不充分偏小偏小所用酸、堿濃度過大偏大偏大用同濃度的氨水代替NaOH溶液偏小偏小用同濃度的醋酸代替鹽酸偏小偏小用50mL0.50mol/LNaOH溶液偏小偏小13