2019年高考化學(xué)考綱解讀與熱點(diǎn)難點(diǎn)突破專題05化學(xué)反應(yīng)與能量變化教學(xué)案含解析.doc

化學(xué)反應(yīng)與能量變化【2019年高考考綱解讀】1了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化；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)方程式的含義，能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算。4了解能是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)；了解化學(xué)在解決能危機(jī)中的重要作用?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)剖析】一、反應(yīng)熱1反應(yīng)是放熱還是吸熱主要取決于反應(yīng)物和生成物所具有的總能量的相對(duì)大小。2反應(yīng)是否需要加熱，只是引發(fā)反應(yīng)的條件，與反應(yīng)是放熱還是吸熱并無直接關(guān)系。許多放熱反應(yīng)也需要加熱引發(fā)反應(yīng)，也有部分吸熱反應(yīng)不需加熱，在常溫時(shí)就可以進(jìn)行。3燃燒熱：必須生成穩(wěn)定的化合物，如C燃燒應(yīng)生成CO2而不是CO，H2燃燒應(yīng)生成液態(tài)水而不是氣態(tài)水。4中和熱：強(qiáng)酸和強(qiáng)堿在稀溶液中發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol H2O，H57.3 kJmol1。弱酸代替強(qiáng)酸(或弱堿代替強(qiáng)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)，因溶解放熱放出的熱量增多，中和熱增大。二、反應(yīng)熱和焓變1理解反應(yīng)熱的兩個(gè)角度(1)從微觀角度理解反應(yīng)熱從微觀的角度說，反應(yīng)熱是舊化學(xué)鍵斷裂吸收的熱量與新化學(xué)鍵生成放出的熱量的差值，在下圖中a表示斷裂舊化學(xué)鍵吸收的熱量；b表示新化學(xué)鍵生成放出的熱量；c表示反應(yīng)熱。(2)從宏觀的角度說，反應(yīng)熱是反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量差值，在上圖中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(yīng)熱。2物質(zhì)結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性和鍵能的關(guān)系(1)鍵能越大，物質(zhì)所含能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定，反之亦然。如鹵化氫的穩(wěn)定性按氟、氯、溴、碘依次減弱，其氫化物的能量依次增大，氫鹵鍵的鍵能依次減小。(2)物質(zhì)所含能量越低，斷裂其化學(xué)鍵所需能量越高，而形成其化學(xué)鍵所釋放的能量也越多。三、熱化學(xué)方程式的書寫與判斷1漏寫反應(yīng)物或生成物的聚集狀態(tài)，其根本原因是沒有認(rèn)識(shí)到反應(yīng)熱與物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)。2將H的正、負(fù)混淆，其關(guān)鍵是沒有體會(huì)到“”“”分別表示吸收或放出熱量后使體系本身的能量升高或降低了。3熱化學(xué)方程式不用注明“點(diǎn)燃”、“加熱”等條件。4未注意到化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱的數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 如：H2(g)Cl2(g)=2HCl(g) H184.6 kJmol1H2(g)Cl2(g)=HCl(g) H92.3 kJmol15燃燒熱的熱化學(xué)方程式，可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須為1，且完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物，CCO2(g)，HH2O(l)，SSO2(g)。6中和熱的熱化學(xué)方程式，要注意生成1 mol H2O，強(qiáng)酸強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱數(shù)值恒定為57.3，若弱酸或弱堿參加，則中和熱值小于57.3。四、熱化學(xué)方程式書寫的“七大”要點(diǎn)1注意H的符號(hào)和單位若為放熱反應(yīng)，H為“”；若為吸熱反應(yīng)，H為“”。H的單位為kJmol1。2注意反應(yīng)熱的測(cè)定條件書寫熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明H的測(cè)定條件(溫度、壓強(qiáng))，但絕大多數(shù)H是在25 、101 325 Pa下測(cè)定的，此時(shí)可不注明溫度和壓強(qiáng)。3注意熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)。因此化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)。4注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)物和產(chǎn)物的聚集狀態(tài)不同，反應(yīng)熱H不同。因此，必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。氣體用“g”，液體用“l(fā)”，固體用“s”，溶液用“aq”。熱化學(xué)方程式中不用和。5注意H的數(shù)值與符號(hào)由于H與反應(yīng)完成的物質(zhì)的量有關(guān)，所以H必須與熱化學(xué)方程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則H也要加倍?；槟娣磻?yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等，但符號(hào)相反。6注意燃燒熱和中和熱7對(duì)于可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱(H)是指完全反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)熱。五、反應(yīng)熱的計(jì)算及其大小的比較方法1利用蓋斯定律進(jìn)行H計(jì)算時(shí)的注意事項(xiàng)(1)合理進(jìn)行熱化學(xué)方程式的疊加。熱化學(xué)方程式的疊加類似于整式的運(yùn)算，疊加時(shí)應(yīng)遵循數(shù)學(xué)的運(yùn)算規(guī)則，當(dāng)需要將某一熱化學(xué)方程式同乘以某一化學(xué)計(jì)量數(shù)時(shí)，各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)和H需同乘以該化學(xué)計(jì)量數(shù)，當(dāng)某物質(zhì)或H移到“=”另一邊時(shí)就變?yōu)楫愄?hào)。(2)H在進(jìn)行加、減、乘等運(yùn)算時(shí)，一定要注意其符號(hào)的改變，即H的運(yùn)算包括數(shù)值和符號(hào)的雙重運(yùn)算。2比較反應(yīng)熱大小的四個(gè)注意要點(diǎn)(1)反應(yīng)物和生成物的狀態(tài) 物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)的變化與反應(yīng)熱量的關(guān)系(2)H的符號(hào)：比較反應(yīng)熱的大小時(shí)，不要只比較H數(shù)值的大小，還要考慮其符號(hào)。(3)參加反應(yīng)物質(zhì)的量：當(dāng)反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)相同時(shí)，參加反應(yīng)物質(zhì)的量越多，放熱反應(yīng)的H越小，吸熱反應(yīng)的H越大。(4)反應(yīng)的程度：參加反應(yīng)物質(zhì)的量和狀態(tài)相同時(shí)，反應(yīng)的程度越大，熱量變化越大。六、有關(guān)反應(yīng)熱計(jì)算的六種方法1利用熱化學(xué)方程式進(jìn)行求解先寫出熱化學(xué)方程式，再根據(jù)熱化學(xué)方程式中物質(zhì)與反應(yīng)熱之間的比例關(guān)系直接求算反應(yīng)熱。2依據(jù)燃燒熱數(shù)據(jù)直接求算反應(yīng)熱Q燃燒熱n(可燃物的物質(zhì)的量)3根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量計(jì)算HE(生成物)E(反應(yīng)物)。4根據(jù)反應(yīng)物和生成物的鍵能計(jì)算H反應(yīng)物鍵能總和生成物鍵能總和。5根據(jù)蓋斯定律計(jì)算方法一：熱化學(xué)方程式相加或相減，如由C(s)O2(g)=CO2(g)H1；C(s)O2(g)=CO(g)H2；可得CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2方法二：合理設(shè)計(jì)反應(yīng)途徑如由圖可得：HH1H2。6根據(jù)比熱公式進(jìn)行計(jì)算。QcmT【題型示例】題型一、考查反應(yīng)熱和焓變 【例1】 (2016海南化學(xué)，11)由反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為Y和的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(雙選)()A由Y反應(yīng)的HE5E2B由反應(yīng)的H0C降低壓強(qiáng)有利于提高Y的產(chǎn)率D升高溫度有利于提高的產(chǎn)率答案BC【方法技巧】解答能量變化圖像題的“4關(guān)鍵”1反應(yīng)熱不能取決于部分反應(yīng)物能量和部分生成物能量的相對(duì)大小，即部分反應(yīng)物能量和部分生成物能量的相對(duì)大小不能決定反應(yīng)是吸熱還是放熱。2.注意活化能在圖示(如右圖)中的意義。(1)從反應(yīng)物至最高點(diǎn)的能量數(shù)值表示正反應(yīng)的活化能，即E1；(2)從最高點(diǎn)至生成物的能量數(shù)值表示逆反應(yīng)的活化能，即E2。3催化劑只能影響正、逆反應(yīng)的活化能，而不影響反應(yīng)的H。4設(shè)計(jì)反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算時(shí)，要切實(shí)注意圖示中反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量?！九e一反三】(2016江蘇化學(xué)，8)通過以下反應(yīng)均可獲取H2。下列有關(guān)說法正確的是()太陽光催化分解水制氫：2H2O(l)=2H2(g) O2(g)H1571.6 kJmol1焦炭與水反應(yīng)制氫：C(s) H2O(g)=CO(g) H2(g)H2131.3 kJmol1甲烷與水反應(yīng)制氫：CH4(g) H2O(g)=CO(g)3H2(g)H3206.1 kJmol1A反應(yīng)中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B反應(yīng)為放熱反應(yīng)C反應(yīng)使用催化劑，H3減小D反應(yīng)CH4(g)=C(s)2H2(g)的H74.8 kJmol1答案D【變式探究】(2015海南化學(xué)，4，2分)已知丙烷的燃燒熱H2 215 kJmol1。若一定量的丙烷完全燃燒后生成1.8 g水，則放出的熱量約為()A55 kJ B220 kJ C550 kJ D1 108 kJ解析由丙烷的燃燒熱H2 215 kJmol1，可寫出其燃燒的熱化學(xué)方程式C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)H2 215 kJmol1，丙烷完全燃燒產(chǎn)生1.8 g水，n(H2O)mM1.8 g18 g/mol0.1 mol，所以反應(yīng)放出的熱量是Q(2 215 kJ4 mol)0.155.4 kJ，A選項(xiàng)正確。 【答案】(1)3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254 kJmol1(2)(ab2c)【變式探究】【2017江蘇卷】通過以下反應(yīng)可獲得新型能二甲醚(CH3OCH3 )。下列說法不正確的是C(s) + H2O(g)=CO(g) + H2 (g) H1 = akJmol1CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2 (g) H2 = bkJmol1CO2 (g) + 3H2 (g)=CH3OH(g) + H2O(g) H3 = ckJmol12CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g) H4 = dkJmol1A反應(yīng)、為反應(yīng)提供原料氣B反應(yīng)也是CO2資化利用的方法之一C反應(yīng)CH3OH(g)=CH3OCH3 (g) +H2O(l)的H =kJmol1D反應(yīng)2CO(g) + 4H2 (g)=CH3OCH3 (g) + H2O(g)的H = ( 2b + 2c + d ) kJmol1【答案】C【變式探究】(2015廣東理綜，31，16分)用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染。(1)傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過如下圖所示的催化循環(huán)實(shí)現(xiàn)。其中，反應(yīng)為2HCl(g) CuO(s)H2O(g)CuCl2(s)H1反應(yīng)生成1 mol Cl2的反應(yīng)熱為H2，則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_，(反應(yīng)熱用H1和H2表示)。(2)新型RuO2催化劑對(duì)上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)具有更好的催化活性，實(shí)驗(yàn)測(cè)得在一定壓強(qiáng)下，總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的HClT曲線如下圖：則總反應(yīng)的H_0(填“”、“”或“”)；A、B兩點(diǎn)的平衡常數(shù)(A)與(B)中較大的是_。在上述實(shí)驗(yàn)中若壓縮體積使壓強(qiáng)增大，畫出相應(yīng)HClT曲線的示意圖，并簡(jiǎn)要說明理由_。下列措施中，有利于提高(HCl)的有_。A增大n(HCl) B增大n(O2)C使用更好的催化劑 D移去H2O(3)一定條件下測(cè)得反應(yīng)過程中 n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下： t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103 mol01.83.75.47.2計(jì)算2.06.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以molmin1為單位，寫出計(jì)算過程)。(4)Cl2用途廣泛，寫出用Cl2制備漂白粉的化學(xué)方程式。答案(1) 2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g)HH1H2 (2) (A) 見下圖增大壓強(qiáng)，平衡右移，(HCl)增大，相同溫度下，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前的大 BD(3) 設(shè)2.06.0min時(shí)間內(nèi)，HCl轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為n，則 2HCl(g)O2(g) H2O(g)Cl2(g) 2mol 1mol n (5.41.8)103moln7.2103 mol所以v(HCl) 1.8103molmin1(4) 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O【變式探究】已知：C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)Ha kJmol12C(s)O2(g)=2CO(g)H220 kJmol1HH、OO和OH鍵的鍵能分別為436、496和462 kJmol1，則a為()A332 B118 C350 D130答案：D【誤區(qū)警示】用鍵能計(jì)算反應(yīng)熱時(shí)，錯(cuò)誤地應(yīng)用生成物的總鍵能減去反應(yīng)物的總鍵能，或計(jì)算H2O的總鍵能時(shí)，忽視1 mol H2O中含有2 mol HO鍵，導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。【變式探究】標(biāo)準(zhǔn)狀況下，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 kJ/mol、463 kJ/mol、495 kJ/mol，下列熱化學(xué)方程式正確的是()AH2O(g)=H2(g)1/2O2(g)H485 kJ/molBH2O(g)=H2(g)1/2O2(g)H485 kJ/molC2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJ/molD2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H485 kJ/mol答案：D題型3、蓋斯定律的重要應(yīng)用 1圖示：蓋斯定律的理解熱化學(xué)方程式焓變之間的關(guān)系aA=BH1A=BH2H2H1或H1aH2aA=BH1B=aAH2H1H2HH1H22.比較：反應(yīng)熱大小(1)利用蓋斯定律比較：如比較H1與H2的大小的方法。因H10，H20，H30(均為放熱反應(yīng))，依據(jù)蓋斯定律得H1H2H3，即|H1|H2|，所以H1H2。(2)同一反應(yīng)的生成物狀態(tài)不同時(shí)，如：A(g)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(l)H2，則H1H2。(3)同一反應(yīng)物狀態(tài)不同時(shí)，如：A(s)B(g)=C(g)H1，A(g)B(g)=C(g)H2，則H1H2?！纠?】(1)(2018全國(guó)卷，節(jié)選)已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3 kJmol1則反應(yīng)N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)的H_ kJmol1。(2)(2018全國(guó)卷，節(jié)選)SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)H148 kJmol13SiH2Cl2(g)=SiH4(g)2SiHCl3(g)H230 kJmol1則反應(yīng)4SiHCl3(g)=SiH4(g)3SiCl4(g)的H為_kJmol1?！敬鸢浮?1)53.1(2)114【變式探究】【2017新課標(biāo)1卷】近期發(fā)現(xiàn)，H2S是繼NO、CO之后第三個(gè)生命體系氣體信號(hào)分子，它具有參與調(diào)節(jié)神經(jīng)信號(hào)傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題：（2）下圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。通過計(jì)算，可知系統(tǒng)（）和系統(tǒng)（）制氫的熱化學(xué)方程式分別為_、_，制得等量H2所需能量較少的是_?！敬鸢浮縃2O(l)=H2(g)+ O2(g) H=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) H=+20 kJ/mol 系統(tǒng)（II） 【舉一反三】(2015重慶理綜，6，6分)黑火藥是中國(guó)古代的四大發(fā)明之一，其爆炸的熱化學(xué)方程式為：S(s)2NO3(s)3C(s)=2S(s)N2(g)3CO2(g)Hx kJmol1已知：碳的燃燒熱H1a kJmol1S(s)2(s)=2S(s)H2b kJmol12(s)N2(g)3O2(g)=2NO3(s)H3c kJmol1，則x為()A3abc Bc3abCabc Dcab解析由碳的燃燒熱H1a kJmol1，得C(s) O2(g)=CO2(g)H1a kJmol1，目標(biāo)反應(yīng)可由3得到，所以H3H1H2H3，即x3abc。 【變式探究】已知：25 、101 kPa時(shí)，Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520 kJ/molS(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJ/molMn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1 065 kJ/molSO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化學(xué)方程式是_。 答案：MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s) H248 kJ/mol【變式探究】向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 molL1 Ba(OH)2溶液，放出的熱量是5.12 kJ。如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL