2017年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題08 化學(xué)反應(yīng)中與能量變化教學(xué)案（含解析）

1、專題08化學(xué)反應(yīng)中的能量變化1 .可以說明化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，可以說是常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2 .了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)換，了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱等概念。3 .了解熱化學(xué)方程的含義，可以用蓋烏斯定律進(jìn)行關(guān)于反應(yīng)熱的簡單修正。4 .了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。 理解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。能源問題已經(jīng)成為世界性的無線熱點問題，在這里的三年五載的高等院校考試中這種問題的數(shù)量呈上升趨勢，考察的內(nèi)容擴(kuò)大，難度增加，過去以熱化學(xué)方程式的寫入、燃燒熱、中和熱等概念和熱量的補正算為主，對近兩年的化學(xué)鍵和能源的關(guān)系，蓋烏斯定律存在差異反應(yīng)熱是近年來高考的重點調(diào)查內(nèi)容之一，調(diào)查

2、的內(nèi)容主要是熱化學(xué)方程式的寫入和正誤判斷比較反應(yīng)熱的大小關(guān)于反應(yīng)熱的簡單的修正化學(xué)鍵能量和反應(yīng)熱、反應(yīng)熱和能量的綜合調(diào)查。 由于能源問題成為社會的無線熱點，從能源問題切入，從不同的角度提問，結(jié)合替代能源的開發(fā)，結(jié)合反應(yīng)熱和能源進(jìn)行考察，是今后的命題方向。一、反應(yīng)中的能量變化1 .基本概念：反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱。 反應(yīng)熱用符號“h”表示。 單位“kJ/mol”。吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)：在化學(xué)反應(yīng)過程中，反應(yīng)物帶有的總能量通常用e反應(yīng)表示，e生表示生成物帶有的總能量。e為反e生，放熱反應(yīng)H為“-”或H 0時。e為反e生，則吸熱反應(yīng)H為“”或H 0時。2 .吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法根

3、據(jù)反應(yīng)類型判斷：通常，燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬和酸反應(yīng)引起的氫瓦斯氣體反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)，電解質(zhì)電離、鹽類水解作用、多數(shù)裂解反應(yīng)等是吸熱反應(yīng)。 正反是吸熱反應(yīng)，反過來是放熱反應(yīng)。從實驗現(xiàn)象判斷，使反應(yīng)體系溫度上升的反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)。 相反，是吸熱反應(yīng)。例如，納金屬釷和水反應(yīng)的現(xiàn)象：納金屬釷“溶化”變成小球，可以說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)的Fe粉和硫的混合物稍微受熱后反應(yīng)就會持續(xù)激烈進(jìn)行，并且保持紅熱狀態(tài)，這表示該反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)。向熊熊燃燒的爐子里放入煤，爐子里的火會立刻“變暗”，說明CO2和c的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的。 Ba(OH)2與NH4Cl反應(yīng)，燒杯與玻璃板貼在一起，顯示出該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。根據(jù)物質(zhì)的聚集

4、狀態(tài)，判斷同種物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，其自身所具有的能量也不同。 一般來說，氣體物質(zhì)具有的能量比液體大，液體具有的能量比固體大的物質(zhì)和穩(wěn)定狀態(tài)的能量比不穩(wěn)定狀態(tài)的能量小。 例如，硫磺蒸氣在氧瓦斯氣體中完全燃燒釋放的能量大于固體硫磺完全燃燒釋放的能量。 因為黑金屬鉛比金剛石穩(wěn)定，所以從黑金屬鉛變換為金剛石的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。用蓋烏斯定律判斷如果一個反應(yīng)可以逐步進(jìn)行，則每一步的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)完成一頭地時的反應(yīng)熱相同，用化學(xué)反應(yīng)的能量變化值進(jìn)行訂正，h0則反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，相反則為發(fā)熱反應(yīng)。用儀器測定：熱量修正不能用有木有判斷一個反應(yīng)需要加熱。 加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，所以像物質(zhì)的燃燒一樣需要加熱引

5、起反應(yīng)，是放熱反應(yīng)。 只有持續(xù)加熱的反應(yīng)才是吸熱反應(yīng)。 反應(yīng)開始后不需要加熱的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。 因此，一個反應(yīng)如果不繼續(xù)加熱就不能進(jìn)行，一旦停止加熱反應(yīng)就停止的反應(yīng)必定是吸熱反應(yīng)，一個反應(yīng)需要進(jìn)行加熱來引起反應(yīng)，但反應(yīng)開始后，如果不繼續(xù)加熱就不需要繼續(xù)反應(yīng)，這樣的反應(yīng)就是發(fā)熱反應(yīng)。 常見的放熱反應(yīng)為酸堿中和反應(yīng)、活性金屬與酸反應(yīng)、燃燒反應(yīng)即常見的吸熱反應(yīng)為大多數(shù)裂解反應(yīng)氯化銨和八水合氧化鋇的反應(yīng)。二、熱化學(xué)方程的表述1 .定義：表示參與反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。2 .寫出熱化學(xué)方程式：先寫化學(xué)方程式。g (氣體)、l (液體)、s (固體)表示反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)。反應(yīng)熱用

6、“h”表示，表示在化學(xué)方程式的后面，中間用“； 用 表示的隔板，吸收熱量的是 ，放出熱量的是-h與測定的條件有關(guān)，書寫時作為萩名條件。 只要條件是25、103kPa，也可以不寫明。由于熱化學(xué)方程式中的修正量數(shù)只表示物質(zhì)的量，不表示分子的數(shù)量，所以熱化學(xué)方程式中的修正量數(shù)可以是小數(shù)或分?jǐn)?shù)，由于表示熱量的單位“kJ/mol”表示對應(yīng)方程式中的物質(zhì)的量，所以熱量的數(shù)值必須與熱化學(xué)方程式中的修正量數(shù)相對應(yīng)。熱化學(xué)方程中沒有明確記載發(fā)生反應(yīng)的條件。 生成物不能使用“”或“”的符號。三、燃燒熱1 .燃燒熱定義： 101 kPa下，1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量稱為該物質(zhì)的燃燒熱。注意事項

7、由于燃燒熱是由1mol的物質(zhì)完全燃燒放出的熱量定義的，所以在編寫燃燒熱的化學(xué)方程式時，一般以燃燒物前系數(shù)為1的基準(zhǔn)，使該物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)平均化。燃燒產(chǎn)物必須是穩(wěn)定的氧化物，例如CCO2、HH2O(l )等。燃料的一盞茶燃燒化石燃料主要包括煤、石油、天燃?xì)饧捌洚a(chǎn)品等?？扇嘉锏娜紵龡l件是溫度達(dá)到著火溫度，與氧氣和一盞茶接觸。燃燒到一盞茶所需的條件是氧氣一盞茶，可燃物和氧氣的接觸面很大。 實施方式：故障燃料被粉碎、液化、汽化。不一盞茶燃燒的危害是發(fā)熱少、浪費資源、污染環(huán)境。化石燃料供給能源的弊端和預(yù)防措施：弊?。夯剂鲜遣豢稍偕茉矗紵a(chǎn)物中含有SO2會引起環(huán)境污染，CO2會引起世界溫室效應(yīng)。預(yù)

8、防措施：研制替代能源，進(jìn)行燃料脫硫或固硫處理。四、中和熱1 .中和熱酸和堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol H2O，此時的反應(yīng)熱稱為中和熱。注意事項中和反應(yīng)的實質(zhì)是通過h和oh反應(yīng)生成H2O。 反應(yīng)中生成其他物質(zhì)(沉淀或弱電解質(zhì)的生成等)時，其反應(yīng)熱與中和熱不相等。強(qiáng)酸強(qiáng)堿的稀溶液反應(yīng)，其中與熱基本相等。 均為約57.3 kJ/mol對于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿或者弱酸和強(qiáng)堿的反應(yīng)，中和熱一般低于57.3 kJ/mol。 因為弱電解質(zhì)的電離屬于吸熱反應(yīng)。2 .中和熱的測定(1)實驗程序：保溫裝置的準(zhǔn)備：在大燒杯底部放入發(fā)泡塑料(或紙片)，將放入的小燒杯口和大燒杯口弄平。 在大小的燒杯之間也在云同步裝滿發(fā)泡

9、塑料和紙片，在大的燒杯中以發(fā)泡塑料板(或者瓦楞紙板)為蓋板，在板之間開兩個小孔，使溫度補正和環(huán)形玻璃攪拌棒通過。用量筒取鹽酸50ml、鹽酸0.50moL/L，放入燒杯中，用溫度校正測定其溫度。 (tHCl )用別的量筒測量50ml、0.55mol/L NaOH溶液，用溫度校正測量NaOH溶液的溫度：(tNaOH )將量筒內(nèi)的NaOH溶液全部放入裝有HCI的燒杯中，用玻璃攪拌器輕輕攪拌溶液，正確記錄混合溶液的最高溫度(t2)。修正計算：開始溫度t10C=(tHCl tNaOH)/2、結(jié)束溫度t20C、溫度差=(t2-t1)0C(2)注意的幾個問題：作為熱量補正的機(jī)器裝置，保溫絕熱的效果一定很好。

10、 因此，可以用保溫杯制作，也可以用教科書的方法制作。 必須把小燒杯口和大燒杯口弄平。 這樣可以減少熱量損失。鹽酸和NaOH溶液濃度的制備應(yīng)正確，且NaOH溶液濃度應(yīng)略大于鹽酸濃度。 為了使測定的中和熱更正確，HC1和NaOH溶液的濃度越小越要不得。 濃度越大，溶液中的陰、陽絡(luò)離子間的相互牽引作用越大，表觀電離度越小。使用O.1分鐘的溫度修正，盡量正確測量，估計到小數(shù)點以下2位。 溫度修正的水銀球部分必須完全浸泡在溶液中，有會兒穩(wěn)定后讀取，提高測量溫度的精度。用弱酸、強(qiáng)堿代替強(qiáng)酸、強(qiáng)堿來測定使不得中和熱。 否則中和過程中電離吸熱，測定的中和熱值不正確。實驗操作時動作要快。 盡量減少熱量的散失。實

11、驗過程至少重復(fù)2次，將測定的數(shù)據(jù)平均值作為校正計算的依據(jù)，盡量使中和熱測定正確。【特別注意】燃燒熱中和熱同一點能量變化發(fā)熱反應(yīng)HH0、單位： KJ/mol不同點反應(yīng)物的量1 mol (與o 2的量無關(guān))可能是1摩爾或0.5摩爾生成物的量不被限定H2O為1摩爾反應(yīng)熱的意思1mol反應(yīng)物完全燃燒時放出的熱反應(yīng)物不同，燃燒熱量也不同1mol H2O生成時放出的熱量，由反應(yīng)物產(chǎn)生的中和熱大致相同，均為57.3KJ/mol五、蓋烏斯定律的應(yīng)用1 .理論依據(jù)：反應(yīng)熱只與反應(yīng)開始狀態(tài)(各反應(yīng)物)和末端狀態(tài)(各生成物)有關(guān)，與具體的反應(yīng)路徑無關(guān)。2 .校正計算模式：3 .主要應(yīng)用：修正難以直接測定的反應(yīng)熱。4

12、 .注意事項：應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行簡單的修正運算，重要的是設(shè)定反應(yīng)路徑。(1)在用某個數(shù)乘以或除以反應(yīng)式時，h也應(yīng)該用某個數(shù)乘以或除以。(2)在比較熱化學(xué)方程式的加減運算和反應(yīng)熱的大小時，h都附加“-”進(jìn)行修正計算并比較，即把h看作是一體進(jìn)行分析判斷。(3)在修正的反應(yīng)路徑中，經(jīng)常遇到相同物質(zhì)的固液氣的三態(tài)相互轉(zhuǎn)換，狀態(tài)從固液氣變化時吸熱反而放熱。(4)當(dāng)反向進(jìn)行設(shè)定糾正的反應(yīng)時，該h與正反應(yīng)的h值相等，符號相反。試驗點1反應(yīng)熱及其修正算法例1 .最新報告：科學(xué)家首次采用x射線激光技術(shù)觀察了CO和o在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。 反應(yīng)過程的示意圖如下所示以下說法正確的是()a .由co和o生成的C

13、O2是吸熱反應(yīng)b .在這個過程中，CO的切割結(jié)合形成c和oC.CO和o形成了具有極性共價鍵的CO2d .狀態(tài)狀態(tài)表示CO和O2反應(yīng)的過程【變化方法】某反應(yīng)過程的能量變化如圖所示，以下說法正確的是()a .催化劑參與反應(yīng)過程ab .該反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)，熱效應(yīng)等于hc .改變催化劑，不能改變這種反應(yīng)的激活能d .在有催化劑的條件下，反應(yīng)的激活能等于E1 E2解析：選擇b a項由圖可知，由于反應(yīng)過程a所需的激活能比b高，因此a與催化劑無關(guān)，錯誤的b項由圖可知，在該反應(yīng)中，由于反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量大，因此該反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)， 反應(yīng)的熱效應(yīng)等于反應(yīng)物與產(chǎn)物能量之差h，在正確的c項、改變催化劑、改變

14、反應(yīng)進(jìn)行途徑、改變反應(yīng)激活能、錯誤的催化劑的某些條件下，反應(yīng)的激活能為E1，d錯誤。試驗點2熱化學(xué)方程的表示與判斷例2 .以下記述中正確的是()甲烷的燃燒熱為890.3 kJmol-1時，甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可以表示為ch4(g )2o2(g )=co2(g )2h2o (g )h=890在B.500 、30 MPa下，將0.5 mol N2和1.5 mol H2裝入密閉容器中，使其與一盞茶反應(yīng)生成NH3(g )，發(fā)熱為19.3 kJ，熱化學(xué)方程式為n2(g) 3h2(g)2nh3(g )c .氫瓦斯氣體的燃燒熱量為285.5 kJmol-1時，電解水的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)2H2(g

15、) O2(g )h=571.0 kj摩爾- 1如果h (AQ ) oh-(AQ )=h2o (l )h=-57.3 kj摩爾- 1，則H2SO4與Ba(OH)2反應(yīng)【變化方法】根據(jù)事實，寫出以下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(1)適量的N2和O2完全反應(yīng)，每生成23 g NO2吸收16.95 kJ的熱。 N2和O2反應(yīng)的關(guān)熱化學(xué)方程式是：(2)18 g葡萄糖與適量的O2反應(yīng)，與CO2生成液態(tài)水，釋放280.4 kJ的熱量。 葡萄糖燃燒的熱化學(xué)方程是什么？什么？什么？(3)SiH4是無色瓦斯氣體，遇到空氣時會爆炸性自燃，生成SiO2和液態(tài)H2O。 已知室溫下2 g SiH4自燃放熱量為89.2 kJ。 Si

16、H4自燃的熱化學(xué)方程式是什么？(4)圖是生成NO2和CO反應(yīng)的CO2和NO過程中的能量變化的示意圖，請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ )(5)直接排出煤炭燃燒產(chǎn)生的煙霧會引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。 煤燃燒產(chǎn)生的煙含有含氮氧化物，通過用CH4催化劑還原NOx可以除去氮氧化物的污染。ch4(g )2no2(g )=n2(g ) co2(g )2h2ogh1=-867 kj摩爾- 12 no2(g ) n2o4(g )h2=-56.9 kj摩爾- 1寫出CH4(g )催化劑還原N2O4(g )生成的N2(g )和H2O(g )的熱化學(xué)方程式分析： (1)設(shè)1)23 g NO2的物質(zhì)的量為0.5 mol時，2 mol NO2吸收的熱量為67.8 kJ。 因為吸熱反應(yīng)的h是正值，所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是n2(g )2o2(g )=2no2(g )h=67.8 kj mol-1。 (2)葡萄糖18g的物質(zhì)的量為0.1 mol，因此1 mol的葡萄糖燃燒，與CO2生成液態(tài)水而放出2 804 kJ的熱，反應(yīng)的熱