高考中熱化學(xué)問題的考核形式

1、 高考中熱化學(xué)問題的考核形式張玉彬（福田區(qū)教研中心 廣東 深圳 518048 ）摘要：通過對(duì)2008年高考化學(xué)試卷中的典型熱化學(xué)試題進(jìn)行分析，說(shuō)明熱化學(xué)問題在高考中的考核形式，總結(jié)在熱化學(xué)教學(xué)中需要注意的問題。關(guān)鍵詞：熱化學(xué)、焓變、蓋斯定律、熱化學(xué)方程式熱化學(xué)是把熱力學(xué)第一定律應(yīng)用于討論和計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中熱量變化問題的科學(xué)，也可簡(jiǎn)單地表述為研究化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的科學(xué)。熱化學(xué)問題在歷年高考化學(xué)試卷中都有不同程度的體現(xiàn)，是高考化學(xué)的熱點(diǎn)問題。筆者選取2008年的12套高考化學(xué)試卷為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)熱化學(xué)試題出現(xiàn)的幾率為100%，命題意圖主要是考察對(duì)反應(yīng)熱概念的理解，對(duì)熱化學(xué)方程式書寫的掌握與應(yīng)用，考察的

2、方式為選擇題和填空題。本文對(duì)所研究的2008年高考化學(xué)試卷中的熱化學(xué)試題進(jìn)行分析歸納，概括出熱化學(xué)問題在高考試卷中的考核形式，指出在教學(xué)中需要注意的問題，以提高熱化學(xué)內(nèi)容教學(xué)的有效性。一、對(duì)熱化學(xué)基本概念的考核熱化學(xué)在中學(xué)涉及的基本概念主要有反應(yīng)熱（焓變）、吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、燃燒熱、中和熱、熔解熱、鍵能等，要準(zhǔn)確解答考核熱化學(xué)基本概念的試題，首先是要對(duì)這些基本概念有一個(gè)準(zhǔn)確的理解和認(rèn)識(shí)。例108年四川理綜·7下列關(guān)于熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是AHCl和NaOH反應(yīng)的中和熱H57.3 kJ·mol1，則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱H2×(57.3)kJ&

3、#183;mol1BCO(g)的燃燒熱是283.0 kJ·mol1，則2CO2(g) 2CO(g)O2(g)反應(yīng)的H2×283.0 kJ·mol1C需要加熱才能發(fā)生的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)D1 mol甲烷燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量是甲烷燃燒熱解析：該題4個(gè)選項(xiàng)考核了3個(gè)熱化學(xué)基本概念，即中和熱、燃燒熱、吸熱反應(yīng)。中和熱是指在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時(shí)的反應(yīng)熱。無(wú)論HCl和NaOH，還是H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)，都是以生成1 mol水時(shí)的反應(yīng)熱來(lái)確定中和熱。所以H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱也是H57.3 kJ·mo

4、l1；燃燒熱是指在25，101 kPa時(shí)，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時(shí)所放出的熱量。B選項(xiàng)是2mol CO(g)燃燒放出的熱量，所以H2×283.0 kJ·mol1；C選項(xiàng)中“加熱”是反應(yīng)條件，與是否是吸熱反應(yīng)沒有必然關(guān)系，有的放熱反應(yīng)有時(shí)也需要加熱，例如燃燒反應(yīng)，只不過可以依靠反應(yīng)放出的熱繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。D選項(xiàng)中生成氣態(tài)水，不是穩(wěn)定的化合物，甲烷燃燒熱應(yīng)是1 mol甲烷燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳所放出的熱量。所以答案是B。例208年海南化學(xué)·8白磷與氧可發(fā)生如下反應(yīng)：P4+5O2=P4O10。已知斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為：PP a kJ

5、83;mol1、PO b kJ·mol1、P=O c kJ·mol1、O=O d kJ·mol1。根據(jù)圖示的分子結(jié)構(gòu)和有關(guān)數(shù)據(jù)估算該反應(yīng)的H，其中正確的是A（6a+5d4c12b）kJ·mol1 B（4c+12b6a5d）kJ·mol1C（4c+12b4a5d）kJ·mol1 D（4a+5d4c12b）kJ·mol1解析：該題考核鍵能和焓變的概念以及鍵能和焓變的關(guān)系。在化學(xué)反應(yīng)的過程中，當(dāng)反應(yīng)物分子間的化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量，重新結(jié)合生成物分子時(shí)，又要釋放能量。該題1個(gè)白磷分子有6個(gè)PP，斷裂1mol白磷分子需要6a kJ

6、·mol1；1個(gè)氧分子有一個(gè)O=O，斷裂5molO=O需要5d kJ·mol1；1個(gè)P4O10中有12個(gè)PO ，4molP=O，生成1個(gè)P4O10分子要放出（4c+12b）kJ·mol1。H等于反應(yīng)物鍵能總和減去生成物鍵能總和，H=（6a+5d4c12b）kJ·mol1。關(guān)于熱力學(xué)基本概念，需要注意下面幾個(gè)問題：1、中和熱確定必須是酸和堿的稀溶液，因?yàn)闈馑崛芤汉蜐鈮A溶液在稀釋時(shí)會(huì)放熱造成誤差。 2弱酸或弱堿參加的中和反應(yīng)，由于電離需要吸收熱量以及生成的鹽水解也需要吸熱，中和熱一般小于57.3 kJ·mol1。3、燃燒熱是在101 kPa，25下

7、測(cè)出的熱量，壓強(qiáng)和溫度不定，燃燒熱數(shù)值就不相同。4、燃燒熱規(guī)定可燃物物質(zhì)的量為1 mol。因此在計(jì)算燃燒熱時(shí)，熱化學(xué)方程式里其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。5、反應(yīng)熱的實(shí)質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂與形成過程中的能量變化的綜合，HE（生成物）E（反應(yīng)物），E表示物質(zhì)具有的總能量。二、對(duì)有關(guān)蓋斯定律計(jì)算的考核現(xiàn)行高中課本對(duì)蓋斯定律的描述為“化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成或分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的?；瘜W(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(wú)關(guān)”。2007年、2008年新課程高考化學(xué)考試大綱增加了“能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡(jiǎn)單計(jì)算”，新課改省份的高考試題對(duì)此有較多的體現(xiàn)。例如07年

8、山東第28題、海南第6題、廣東第16題，08年寧夏第13題、江蘇第17題、廣東第19題等都涉及蓋斯定律的計(jì)算。 例308年寧夏理綜·13已知H2(g)、C2H4(g)和C2H5OH(1)的燃燒熱分別是-285.8 kJ·mol-1、-1411.0 kJ·mol-1和-1366.8 kJ mol-1，則由C2H4(g)和H2O(l)反應(yīng)生成C2H5OH(l)的H為A-44.2 kJ·mol-1 B+44.2 kJ·mol-1 C-330 kJ·mol-1 D+330 kJ·mol-1解析：可根據(jù)已知數(shù)據(jù)和燃燒熱定義寫出熱化學(xué)方

9、程式（1）C2H4(g) +3O2(g)=2H2O(l)+2CO2(g)H= -1411.0 kJ·mol-1；（2）C2H5OH(1) +3O2(g)=3H2O(l) +2CO2(g)H=-1366.8 kJ mol-1。根據(jù)蓋斯定律，用（1）減（2）得：C2H4(g) + H2O(l) = C2H5OH(1)H=-44.2 kJ·mol-1。所以答案為A。例408年江蘇化學(xué)·17（3） 某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用重晶石（主要成分BaSO4）對(duì)工業(yè)過程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。查表得BaSO4(s) + 4C(s)4CO(g) + BaS(s) H1 = 571.2 kJ

10、3;mol-1 BaSO4(s) + 2C(s)2CO2(g) + BaS(s) H2= 226.2 kJ·mol-1 反應(yīng)C(s) + CO2(g)2CO(g)的H= kJ·mol-1。解析：得，2C(s)+ 2CO2(g) 4CO(g)H3= 345 kJ·mol-1/2得， C(s)+ CO2(g) CO(g)H=172.5kJ·mol-1。關(guān)于蓋斯定律，需要注意下面幾個(gè)問題：1、蓋斯定律的意義：利用蓋斯定律可以計(jì)算某些不能直接測(cè)得的反應(yīng)的反應(yīng)熱。2、熱化學(xué)方程式與數(shù)學(xué)上的方程式相似，可以同時(shí)改變正、負(fù)號(hào)；各項(xiàng)的系數(shù)包括H的數(shù)值可以同時(shí)擴(kuò)大或縮小相

11、同的倍數(shù)。根據(jù)蓋斯定律，可以將兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱化學(xué)方程式包括其H相加或相減，得到一個(gè)新的熱化學(xué)方程式。 3、在用蓋斯定律結(jié)合已知反應(yīng)熱在求解一些相關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)熱時(shí)，其關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出合理的反應(yīng)過程，利用熱化學(xué)方程式可進(jìn)行“”、“”等數(shù)學(xué)運(yùn)算，適當(dāng)加減已知方程式及反應(yīng)熱。三、對(duì)熱化學(xué)方程式的考核熱化學(xué)方程式用來(lái)描述參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系，在高考中出現(xiàn)的考核形式主要是對(duì)具體熱化學(xué)方程式的理解和根據(jù)一定條件書寫熱化學(xué)方程式。1、對(duì)熱化學(xué)方程式的理解例508年上?；瘜W(xué)·17已知：H2(g)+F2(g)2HF(g)+270 kJ，下列說(shuō)法正確的是A2 L氟化氫氣體分解成1 L氫氣與1

12、L氟氣吸收270 kJ熱量B1 mol氫氣與1 mol氟氣反應(yīng)生成2mol液態(tài)氟化氫放出熱量小于270 kJC在相同條件下，1 mol氫氣與1 mol氟氣的能量總和大于2 mol氟化氫氣體的能量D1個(gè)氫氣分子與1個(gè)氟氣分子反應(yīng)生成2個(gè)氟化氫氣體分子放出270 kJ熱量解析：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)（原子數(shù)），也不表示體積數(shù)。H2(g)+F2(g)2HF(g)+270 kJ表示1 mol氫氣與1 mol氟氣反應(yīng)生成2mol氟化氫放出270 kJ熱量。由于是放熱反應(yīng)，所以在相同條件下，1 mol氫氣與1 mol氟氣的能量總和大于2 mo

13、l氟化氫氣體的能量。答案為C。 2、熱化學(xué)方程式的書寫例608年重慶理綜·13化學(xué)反應(yīng)N23H2 2NH3的能量變化如圖所示，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是AN2(g)3H2(g) 2NH3(l)；H 2(abc)kJ·mol1 BN2(g)3H2(g) 2NH3(g) ；H 2(ba)kJ·mol1CN2(g)H2(g) NH3(l) ；H (bca)kJ·mol1DN2(g)H2(g) NH3(g) ；H (ab)kJ·mol1 解析：根據(jù)圖示，molN2(g)molH2(g)的化學(xué)鍵斷裂需要吸收a kJ，1mol NH3(g) 化學(xué)鍵斷裂需要吸收

14、bkJ，1mol NH3(l) 的化學(xué)鍵斷裂需要吸收(b+c) kJ。H等于反應(yīng)物鍵能總和減去生成物鍵能總和，molN2(g)和molH2(g) 如果生成1molNH3(l)，H (abc)kJ·mol1，如果生成1molNH3(g)，H (ab)kJ·mol1。1molN2(g)和3molH2(g) 生成2molNH3(l) 或2molNH3(g)，則需要在原來(lái)基礎(chǔ)上擴(kuò)大2倍。因此正確答案為A。例708年全國(guó)理綜II·26紅磷 P (s）和 Cl2(g）發(fā)生反應(yīng)生成PCl3(g）和PCl5(g）。反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示（圖中的H表示生成 l mol 產(chǎn)物的數(shù)

15、據(jù)）。根據(jù)上圖回答下列問題： P和CI2反應(yīng)生成PC13的熱化學(xué)方程式是 。PC15分解成 PC13和Cl2的熱化學(xué)方程式是 。解析：根據(jù)圖示，P(s) 和Cl2(g)生成1mol PCl3(g)，放出306 kJ的熱量，1mol PCl5(g)分解生成PCl3(g)和Cl2(g)需要吸收93kJ的熱量，因此P和Cl2反應(yīng)生成PC13的熱化學(xué)方程式為P(s) + Cl2(g) =PCl3(g)H306 kJ·mol1或2P(s) + 3Cl2(g)=2PCl3(g)H612 kJ·mol1。PC15分解成 PC13和Cl2的熱化學(xué)方程式為PCl5(g)=PCl3(g) +

16、Cl2(g)H+93kJ·mol1。關(guān)于熱化學(xué)方程式，需要注意下面幾個(gè)問題：1、各物質(zhì)化學(xué)式右側(cè)分別用g、l、s、aq代表氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)、溶液。固態(tài)有不同晶態(tài)時(shí)，還需將晶態(tài)注明，例如S(單斜)、S(斜方)；同素異形體也要注明，如C(石墨)、C(金剛石)；P4(白磷)、P(紅磷)等。熱化學(xué)方程式中不用和。2、反應(yīng)熱與測(cè)定條件(溫度、壓強(qiáng)等)有關(guān)，因此書寫熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注明測(cè)定條件。在室溫和101 kPa下測(cè)定的，可不注明溫度和壓強(qiáng)。3、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、熱化學(xué)方

17、程式中化學(xué)式前面的化學(xué)計(jì)量數(shù)必須與H相對(duì)應(yīng)，如果化學(xué)計(jì)量數(shù)加倍，則H也要加倍。當(dāng)反應(yīng)向逆向進(jìn)行時(shí)，其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱值相等，符號(hào)相反。H的單位“kJ·mol-1”指的是每摩爾指定反應(yīng)的熱效應(yīng)。對(duì)于aA(g)+bB(g)cC(s)+dD(g)，每摩爾反應(yīng)指的是amol氣態(tài)A與bmol氣態(tài)B作用生成cmol固態(tài)C和dmol氣態(tài)D這個(gè)特定的反應(yīng)。熱化學(xué)知識(shí)是中學(xué)化學(xué)理論的重要組成部分，可以幫助我們分析理解一些較為復(fù)雜的化學(xué)問題。在教學(xué)中，教師要抓住關(guān)鍵，引導(dǎo)學(xué)生正確的理解認(rèn)識(shí)有關(guān)熱化學(xué)基本概念和理論，特別是讓學(xué)生準(zhǔn)確掌握熱化學(xué)化學(xué)方程式的書寫，從而提高化學(xué)課堂教學(xué)的有效性。書是我們時(shí)代的生命別林