2012屆高三化學總復習 必考8-1化學反應的熱效應課件

1 了解化學反應中能量變化的原因 能說出常見的能量轉化形式 2 舉例說明化學能與熱能的相互轉化 了解反應熱和焓變的涵義 能用蓋斯定律進行有關反應熱的簡單計算 3 查閱資料說明能源是人類存在和發(fā)展的重要基礎 了解化學在解決能源危機中的重要作用 知道節(jié)約能源 提高能量利用率的實際意義 4 體驗化學能與電能相互轉化的探究過程 了解原電池和電解池的工作原理 能寫出電極反應和電池反應方程式 5 通過查閱資料了解常見化學電源的種類及其工作原理 認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用 6 能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因 認識金屬腐蝕的危害 通過實際探究防止金屬腐蝕的措施 1 化學反應中的能量變化 新教材作為一主線編入其中 題型主要以選擇題 填空題形式出現(xiàn) 近幾年高考主要涉及熱化學方程式書寫及正誤判斷 反應熱的計算及大小比較 由于能源問題已成為社會熱點 因此有關能源問題的試題會成為今后高考命題的熱點 2 電化學的重點是原電池 電解池的判斷與電極反應式的書寫 由于這部分知識與生產 生活聯(lián)系密切 尤其是新型的高性能環(huán)保電池不斷出現(xiàn) 使這一部分內容成為高考的熱點 要把握住常見電池的兩極判斷和方程式書寫 以此去分析新型的電池 復習時要抓基礎理論的本質與內涵 總結規(guī)律 方法 技巧 聯(lián)系理論與生產 生活中的應用 提升自己的能力 第一講化學反應的熱效應 第一講化學反應的熱效應 一 反應熱 焓變 1 定義 2 符號 3 單位 4 測量 可用測量 5 表示方法 吸熱反應 H0 放熱反應 H0 化學反應放出或吸收的能量 H kJ mol 1 量熱計 6 產生原因 化學反應的過程中舊鍵斷裂的總能量與新鍵形成的總能量不相等 故化學反應均伴隨著能量變化 吸收 放出 二 熱化學方程式1 定義 表明反應熱量的化學方程式 2 書寫要求 1 注明反應的溫度和壓強 25 101kPa下進行的反應可不注明 注明反應物和生成物的聚集狀態(tài) 固態(tài)用s 液態(tài)用l氣態(tài)用g 溶液用aq 2 熱化學方程式的化學計量數(shù)只表示參加反應的物質的和反應熱的關系 而不代表分子個數(shù) 因此可以寫成分數(shù) 放出或吸收 物質的量 三 燃燒熱中和熱1 燃燒熱 定義 在時 物質完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量 叫做該物質的燃燒熱 單位 25 101kPa 1mol kJ mol 1 2 中和熱 1 概念 在稀溶液中酸跟堿發(fā)生中和反應而生成1mol水 液態(tài) 這時的反應熱叫做中和熱 寫為 H 57 3kJ mol 1 則稀鹽酸和氫氧化鈉或稀硝酸和稀氫氧化鉀等酸與堿反應生成1mol水都是放出57 3kJ熱量 2 特點 以生成mol水為標準來配平其他物質的系數(shù) H aq OH aq H2O l 強 強 1 四 蓋斯定律1 起源1840年瑞士化學家蓋斯 Hess 從實驗中總結得出 2 內容不管化學反應是一步完成或分幾步完成 其反應熱是 只與反應體系的和有關 而與反應途徑無關 如由A到B可以設計如下兩個途徑 相同的 始態(tài) 終態(tài) 途徑一 A B H 途徑二 A C B H1 H2 則焓變 H H1 H2的關系為 H H1 H2 考點一基本概念與原理 例1 下列說法正確的是 A 1mol硫酸與1molBa OH 2完全中和所放出的熱量為中和熱B 1molS和2molS的燃燒熱相等 C CO是不穩(wěn)定的氧化物 它能繼續(xù)和氧氣反應生成穩(wěn)定的CO2 所以反應一定是吸熱反應D 101kPa時 1mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱 解析 中和熱以生成1mol水為基準 A錯 燃燒熱指在101kPa時 1mol物質完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量 故D錯 而B中不管硫有多少 燃燒熱是固定不變的 CO燃燒是放熱反應 C錯 答案 B 1 化學鍵與反應熱的關系 1 化學反應的熱效應來源于反應過程中舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成 2 由鍵能求反應熱的公式 H 反應物的鍵能總和 生成物的鍵能總和 2 從能量變化的角度劃分化學反應的種類從能量變化的角度來看 化學反應可以分為吸熱反應和放熱反應 化學反應過程中放出熱量的反應叫放熱反應 吸收熱量的反應叫做吸熱反應 確定化學反應在反應過程中是吸收能量還是放出能量 主要取決于反應物的總能量與生成物的總能量之間的相對大小關系 如果反應物分子的總能量高于生成物分子的總能量 即為放熱反應 反之 則為吸熱反應 3 反應熱 又稱焓變 1 反應熱通常是指在化學反應過程中釋放或吸收的熱量 反應熱用符號 H表示 單位一般用kJ mol 許多反應的反應熱都可以由實驗直接測得 2 若為吸熱反應 則反應后的物質所具有的能量升高 用 表示 H 0 若為放熱反應 則反應后的物質所具有的能量降低 用 表示 H 0 3 理解燃燒熱注意以下兩點 燃燒熱是以1mol物質完全燃燒所放出的熱量來定義的 因此在書寫燃燒的熱化學方程式時 一般以燃燒1mol物質為標準來配平其余物質的化學計量數(shù) 燃燒產物必須是穩(wěn)定的氧化物 如C CO2 H2 H2O l 等 1 下列說法正確的是 A 需要加熱的化學反應都是吸熱反應B 中和反應都是放熱反應C 原電池是將電能轉化為化學能的一種裝置D 水力發(fā)電是將化學能轉化為電能的過程 解析 需要加熱的反應也可能是放熱反應 如鐵與硫粉的反應 故選項A錯誤 不管是哪種酸與哪種堿的反應 中和反應的實質是相同的 都是氫離子與氫氧根離子的反應 故選項B正確 將化學能轉化為電能的裝置為原電池 水力發(fā)電是將機械能轉化為電能 故選項C D錯誤 答案 B 2 已知 CH3CH2CH2CH3 g 6 5O2 g 4CO2 g 5H2O l H 2878kJ mol 1 CH3 2CHCH3 g 6 5O2 g 4CO2 g 5H2O l H 2869kJ mol 1 下列說法正確的是 A 正丁烷分子儲存的能量大于異丁烷分子B 正丁烷的穩(wěn)定性大于異丁烷C 異丁烷轉化為正丁烷的過程是一個放熱過程D 異丁烷分子中的碳氫鍵比正丁烷的多 解析 由題目所給熱化學方程式可知燃燒等物質的量正丁烷和異丁烷 前者放熱更多 這意味著正丁烷分子儲存能量更多 因此穩(wěn)定性關系 正丁烷 異丁烷 C項是由低能量物質向高能量物質的轉化過程 應是一個吸熱過程 D項兩者分子中的碳氫鍵一樣多 答案 A 3 下列說法正確的是 A 1molH2SO4與1molBa OH 2完全中和所放出的熱量為中和熱B 在101kPa時 1mol碳燃燒所放出的熱量為碳的燃燒熱C 由C 石墨 C 金剛石 H 1 9kJ mol可知 金剛石比石墨穩(wěn)定D 等量的硫蒸氣和硫固體分別完全燃燒 前者放出熱量多 解析 準確區(qū)別燃燒熱 中和熱的含義以及能量與穩(wěn)定性的關系是解決本題的關鍵 A選項中生成了2mol水 故不符合中和熱的定義 B選項中未說明完全燃燒 也不符合燃燒熱的定義 C選項中由熱化學方程式可知石墨轉化為金剛石是吸熱反應 故石墨的能量低 石墨穩(wěn)定 D選項中固態(tài)硫先汽化為硫蒸氣時需要先吸熱 所以燃燒時放熱少 答案 D 考點二熱化學方程式及蓋斯定律的應用 例2 2009 重慶 12 下列熱化學方程式表示正確的是 H的絕對值均正確 A C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O g H 1367 0kJ mol 燃燒熱 B NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 中和熱 C S s O2 g SO2 g H 296 8kJ mol 反應熱 D 2NO2 O2 2NO H 116 2kJ mol 反應熱 解析 A錯在H2O應為液態(tài) B錯在中和熱為放熱 H為負值 D中未注明各物質的狀態(tài) 答案 C 1 熱化學方程式與普通化學方程式的比較 2 利用熱化學方程式 蓋斯定律和反應熱的數(shù)據(jù) 可以進行一系列有關反應熱的計算其方法是 1 熱化學方程式與數(shù)學上的方程式相似 可以移項同時改變正 負號 各項的系數(shù)包括 H的數(shù)值可以同時擴大或縮小相同的倍數(shù) 2 根據(jù)蓋斯定律 可以將兩個或兩個以上的熱化學方程式包括其 H按一定比例關系相加或相減 得到一個新的熱化學方程式 1 25 101kPa下 碳 氫氣 甲烷和葡萄糖的燃燒熱依次是393 5kJ mol 285 8kJ mol 890 3kJ mol 2800kJ mol 則下列熱化學方程式正確的是 A C s O2 g CO g H 393 5kJ molB 2H2 g O2 g 2H2O g H 571 6kJ molC CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g H 890 3kJ molD C6H12O6 s 3O2 g 3CO2 g 3H2O l H 1400kJ mol 解析 燃燒熱是1mol物質燃燒生成穩(wěn)定化合物時放出的熱量 A選項中的CO C選項中的H2O g 均不屬于穩(wěn)定化合物 相應的CO2 H2O l 才是所謂的 穩(wěn)定化合物 燃燒均為放熱反應 B選項中 H 0不對 應表示為 H 571 6kJ mol才正確 答案 D 2 已知 1 Zn s 1 2O2 g ZnO s H 348 3kJ mol 2 2Ag s 1 2O2 g Ag2O s H 31 0kJ mol則Zn s Ag2O s ZnO s 2Ag s 的 H等于 A 317 3kJ molB 379 3kJ molC 332 8kJ molD 317 3kJ mol 解析 先將 2 式逆轉為 Ag2O s 2Ag s O2 g H 31 0kJ mol 再與 1 式加和得 Zn s Ag2O s ZnO s 2Ag s H 317 3kJ mol 故選A 答案 A 3 灰錫 以粉末狀存在 和白錫是錫的兩種同素異形體 已知 Sn s 白 2HCl aq SnCl2 aq H2 g H1 Sn s 灰 2HCl aq SnCl2 aq H2 g H2 Sn s 灰 13 2 13 2 Sn s 白 H3 2 1kJ mol下列說法正確的是 A H1 H2B 錫在常溫下以灰錫狀態(tài)存在C 灰錫轉化為白錫反應是放熱反應D 錫制器皿長期處在低于13 2 的環(huán)境中 會自行損壞 解析 根據(jù)蓋斯定律 得Sn s 灰 Sn s 白 H3 H2 H1 2 1kJ mol 1 因此很容易判斷出 A B C是錯誤的 由 可看出 在低于13 2 的環(huán)境 錫易變成粉末狀的灰錫 自行毀滅 答案 D 考點三能源的開發(fā)利用 例3 能源分類相關圖如下圖所示 下面四組能源中 全部符合圖中陰影部分的能源是 A 煤炭 石油 沼氣B 水能 生物能 天然氣C 太陽能 風能 潮汐能D 地熱能 海洋能 核能 解析 由所給圖示可知 陰影部分所表示的為太陽能 可再生能源和新能源的交集 A中煤炭 石油均屬于化石能源 屬不可再生能源 A錯誤 B中天然氣屬不可再生能源 B錯誤 C中三者都既是新能源 又是可再生能源 且風能 潮汐能都來自于太陽輻射的能量 C正確 D中核能不屬于可再生能源 D錯誤 答案 C 1 能源發(fā)展的三個階段柴草時期 化學能源時期 煤 石油 天然氣為主要能源 多能源結構時期 2 能源的分類 1 下述做法能改善空氣質量的是 A 以煤等燃料作為主要生活燃料B 利用太陽能 風能和氫能等能源替代化石能源C 鼓勵私人購買和使用汽車代替公交車D 鼓勵使用電動車 解析 煤等燃料含有硫 氮等元素 作為生活燃料時會釋放出大量的硫的氧化物 從而造成大氣污染 太陽能 風能和氫能等屬于綠色能源 使用時不會釋放有害物質 大量私人用車 消耗大量的燃油這些化石燃料 導致汽車尾氣 包括氮的氧化物 硫的氧化物 一氧化碳等 污染大氣 電動車使用的電也多數(shù)是來源于熱電廠 所以最終也會導致化石燃料的消耗而排放二氧化硫等有害氣體污染大氣 答案 B 2 新華網報道 我國將開始逐步用低能耗燈泡取代高能耗的白熾燈泡 以節(jié)約用電 減少溫室氣體排放 下列對該則信息理解正確的是 A 白熾燈泡能耗高 相關行業(yè)將會排放更多的溫室氣體B 低能耗燈泡比白熾燈泡價格低廉C 白熾燈泡比低能耗燈泡放出的二氧化碳多D 二氧化碳是目前地球上唯一的具有溫室效應的氣體 解析 白熾燈泡能耗高 而電能多為燃煤發(fā)電 會排放更多的溫室氣體 燈泡發(fā)光消耗電能 本身并不排放二氧化碳 二氧化碳 甲烷等都是溫室氣體 答案 A 3 H2C CHOH不穩(wěn)定 在常溫下為液體 很容易轉化成穩(wěn)定的CH3CHO 然而 2002年的美國 科學 雜志報道 外太空的某一個星球的大氣層含有大量的H2C CHOH 請預測該星球的溫度是 A 較低溫度B 較高溫度C 無法判斷溫度的高低D 上述說法都不正確 解析 由給定信息可知H2C CHOH l CH3CHO l H 0 該星球的大氣層含有大量的H2C CHOH 即上述平衡向左移動 答案 B 中和熱的測定1 實驗原理中和熱是指在稀溶液中 酸和堿發(fā)生中和反應而生成1molH2O時的反應熱 實驗時 先測出鹽酸和氫氧化鈉的起始溫度 求其平均溫度t1 兩溶液混合充分反應后 讀取混合液溫度t2 為了使計算簡便 可以近似地認為 1 0 5mol L鹽酸和0 55mol L氫氧化鈉溶液的密度都是1克 毫升 則 鹽酸質量m1 50克 氫氧化鈉溶液質量m2 50克 近似認為混合溶液的比熱容C 4 18J g 所以中和反應放出的熱量是 Q m1 m2 C t2 t1 0 418 t2 t1 kJ 2 又因50毫升0 5mol L鹽酸中含有0 5mol L 0 05L 0 025mol的H 所以跟0 025mol的OH 發(fā)生中和反應 生成0 025mol的水 放出熱量為Q 所以 中和熱 Q 0 025 0 418 t2 t1 0 025 kJ mol 2 注意事項 1 酸堿溶液應當用稀溶液 0 1 0 5mol L 因濃度過大 溶液中陰陽離子間的相互牽制作用就大 電離程度就不能達到100 這樣使酸堿中和時產生的熱量勢必要用去一部分補償電離時所需的熱量 造成較大的誤差 2 要使用同一支溫度計 分別先后測量酸 堿及混合液的溫度時 測定一種溶液后必須用水沖洗干凈并用濾紙擦干 溫度計的水銀球部分要完全浸入溶液中 且要穩(wěn)定一段時間再記下讀數(shù) 3 實驗中所用的鹽酸和氫氧化鈉溶液配好后要充分冷卻至室溫 才能使用 4 操作時動作要快 盡量減少熱量的散失 5 實驗時亦可選用濃度體積都不相同的酸堿溶液進行中和熱的測定 但在計算時 應取二者中量小的一種 因為過量的酸堿并不參加中和反應 6 堿液要稍過量 以確保鹽酸被完全中和 例1 用50mL0 50mol L 1的鹽酸與50mL0 55mol L 1的氫氧化鈉溶液在如右圖所示的裝置中進行中和反應 通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱 回答下列問題 1 燒杯間填滿碎泡沫塑料的作用是 2 環(huán)形玻璃攪拌棒能否用環(huán)形鐵質攪拌棒代替 填 能 或 不能 其原因是 3 實驗時氫氧化鈉溶液的濃度要用0 55mol L 1的原因是 實驗中若改用60mL0 50mol L 1的鹽酸與50mL0 55mol L 1的氫氧化鈉溶液進行反應 與上述實驗相比 所放出的熱量 填 相等 不相等 若實驗操作均正確 則所求中和熱 填 相等 不相等 4 已知在稀溶液中 強酸和強堿發(fā)生中和反應生成1molH2O時 放出57 3kJ的熱量 則上述反應的熱化學方程式為 答案 1 減少熱量損失 2 不能 鐵會和鹽酸反應 鐵導熱性好 熱量損失較大 3 為了確保鹽酸完全被中和不相等相等 4 NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 57 3kJ mol 1 例2 把溫度為13 濃度為1 0mol L 1的酸溶液和1 1mol L 1的堿溶液各50mL混合 溶液密度均為1g mL 所生成溶液的比熱容c 4 184J g 輕輕攪動 測得酸堿混合液的溫度變化數(shù)據(jù)如下 1 試計算上述兩組實驗測出的中和熱 H1 H2 2 實驗中堿液過量的目的是 3 兩組實驗結果有差異的原因是 答案 1 56 9kJ mol 1 52 7kJ mol 1 2 提高實驗的準確度 3 NaOH是強電解質 NH3 H2O是弱電解質 繼續(xù)電離時吸收熱量 1 2010 江蘇常州 信息 材料 能源被稱為新科技革命的 三大支柱 下列有關資訊錯誤的是 A 在即將到來的新能源時代 核能 太陽能 氫能將成為主要能源B 目前 中 美 日等國掌握的陶瓷發(fā)動機技術 能較大程度地降低能耗 節(jié)約能源C 隨著人類文明逐漸發(fā)展 化石燃料將逐步退出歷史舞臺D 光纜在信息產業(yè)中有廣泛應用 制造光纜的主要材料是單質硅 解析 制造光纜的主要材料是二氧化硅 不是硅 答案 D 2 2010 山東淄博 下列說法不正確的是 A 需要加熱才能發(fā)生的反應不一定是吸熱反應B 任何放熱反應在常溫條件下一定能夠發(fā)生C 反應物和生成物具有的總能量決定了反應是吸熱還是放熱D 吸熱反應在一定條件下 如加熱等 也能夠發(fā)生 解析 化學反應中的能量變化主要表現(xiàn)為放熱 吸熱 反應是放熱還是吸熱主要取決于反應物和生成物具有的總能量的相對大小 放熱反應和吸熱反應在一定條件下都能發(fā)生 如需加熱引發(fā)的反應可能是放熱反應 也可能是吸熱反應 答案 B 3 2009 上海 19 已知氯氣 溴蒸氣分別跟氫氣反應的熱化學方程式如下 Q1 Q2均為正值 H2 g Cl2 g 2HCl g Q1H2 g Br2 g 2HBr g Q2有關上述反應的敘述正確的是 A Q1 Q2B 生成物總能量均高于反應物總能量C 生成1molHCl氣體時放出Q1熱量D 1molHBr g 具有的能量大于1molHBr l 具有的能量 解析 兩個反應都是放熱反應 生成物的總能量低于反應物的總能量 B項錯 由熱化學方程式可知 生成2mol氯化氫放出的熱量才是Q1 C項錯 物質在氣態(tài)時具有的能量一般高于液態(tài)和固態(tài)時 故D項正確 答案 AD 解析 根據(jù)中和熱的概念在稀溶液中1molH 和1molOH 反應生成1mol水放出的熱量 故A錯 B對 燃燒熱是指1mol物質完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量 故C對 D是錯誤的 解答本題的關鍵是理解概念的內涵和外延 答案 BC 5 甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是 CH3OH g H2O g CO2 g 3H2 g H 49 0kJ mol 1 CH3OH g O2 g CO2 g 2H2 g H 192 9kJ mol 1下列說法正確的是 A CH3OH的燃燒熱為192 9kJ mol 1B 反應 中的能量變化如上圖所示C CH3OH轉變成H2的過程一定要吸收能量D 根據(jù) 推知反應 CH3OH l O2 g CO2 g 2H2 g 的 H 192 9kJ mol 1 解析 A項 燃燒熱指在101kPa時 1mol物質完全燃燒 生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量 B項 反應 是吸熱反應 而圖中所示是放熱反應 C項 由題意知 也可以放熱 D項 由燃燒熱的定義和反應 可推知 答案 D 6 將V1mL1 00mol L鹽酸溶液和V2mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度 實驗結果如下圖所示 實驗中始終保持V1 V2 50mL 下列敘述正確的是 A 做該實驗時環(huán)境溫度為22 B 該實驗表明化學能可以轉化為熱能C NaOH溶液的濃度為1 00mol LD 該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應 解析 該題以中和反應切入 考查了能量的綜合知識 中和反應為放熱反應 故選項B正確 分析表中數(shù)據(jù) 當加入鹽酸5mL NaOH溶液45mL時 反應后溫度為22 故實驗時環(huán)境溫度小于22 選項A錯誤 加入HCl溶液30mL時反應放熱最多 此時酸堿正好完全中和 故c NaOH 1 0mol L 30mL 20mL 1 5mol L 所以選項C錯誤 中和反應有水生成 但有水生成的反應不一定是放熱反應 如H2 CuOH2O Cu是吸熱反應 故選項D錯誤 答案 B 7 2009 遼寧 寧夏 28 2SO2 g O2 g 2SO3 g 反應過程的能量變化如圖所示 已知1molSO2 g 氧化為1molSO3 g 的 H 99kJ mol 1 請回答下列問題 1 圖中A C分別表示 E的大小對該反應的反應熱有無影響 該反應通常用V2O5作催化劑 加V2O5會使圖中B點升高還是降低 理由是 2 圖中 H kJ mol 1 3 V2O5的催化循環(huán)機理可能為 V2O5氧化SO2時 自身被還原為四價釩化合物 四價釩化合物再被氧氣氧化 寫出該催化循環(huán)機理的化學方程式 4 如果反應速率v SO2 為0 05mol L 1 min 1 則v O2 mol L 1 min 1 v SO3 mol L 1 min 1 5 已知單質硫的燃燒熱為296kJ mol 1 計算由S s 生成3molSO3 g 的 H 要求計算過程 解析 本題中圖象取材于課本 充分體現(xiàn)了高考命題的指導思想 題目來源于教材 又高于教材 依據(jù)教材知識可知A表示反應物的能量 C表示生成物的能量 E的大小對反應熱無影響 使用催化劑可以降低反應的活化能 H表示反應的反應熱