高考化學(xué)考點(diǎn)分類解析(三)——化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

1、高考化學(xué)考點(diǎn)分類解析(三)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化考點(diǎn)闡釋1.了解化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)，理解反應(yīng)熱、燃燒熱和中和熱等有關(guān)概念。2.掌握熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)與應(yīng)用?？疾榈姆绞綖檫x擇題或填空題，題型特征主要為判斷熱化學(xué)方程式是否正確或給出已知條件正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式，或比較不同狀態(tài)時(shí)熱量的大小等。命題趨向與應(yīng)試策略(一)重視基礎(chǔ) 形成知識(shí)規(guī)律1.建立化學(xué)反應(yīng)中能量變化的觀點(diǎn)，了解吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中所釋放的能量是當(dāng)今世界上最重要的能源?；瘜W(xué)反應(yīng)中的能量變化，通常表現(xiàn)為熱量的變化。探討化學(xué)反應(yīng)放熱、吸熱本質(zhì)時(shí)，要注意三點(diǎn)：(1)化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)是有新物質(zhì)生成，新物質(zhì)和反應(yīng)物總能量

2、不同，這是由于各種物質(zhì)所具有的能量是不同的；(2)反應(yīng)中能量守恒；(3)如果反應(yīng)物所具有的總能量高于生成物的總能量，那么在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，有一部分能量就會(huì)轉(zhuǎn)變成熱能的形式釋放出來(lái)，這就是放熱反應(yīng)；反之則是吸熱反應(yīng)。2.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式應(yīng)注意下列幾點(diǎn)(1)要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)，若反應(yīng)是在298 K和1.013×105 Pa條件下進(jìn)行，可不予注明。(2)要注明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)或晶型。常用s、l、g分別表示固體、液體、氣體。(3)H與方程式計(jì)量系數(shù)有關(guān)，注意方程式與對(duì)應(yīng)H不要弄錯(cuò)，計(jì)量系數(shù)以“mol”為單位，可以是小數(shù)或分?jǐn)?shù)。(4)在所寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式后寫(xiě)下H的數(shù)值和單位，方

3、程式與H應(yīng)用分號(hào)隔開(kāi)。(5)當(dāng)H為“”或“”H<0時(shí)，為放熱反應(yīng)，當(dāng)H為“”或H>0時(shí)，為吸熱反應(yīng)。例如：C(石墨)O2(g)=CO2(g)，H=393.6 kJ·mol1表示體系在298 K、1.013×105 Pa下，反應(yīng)發(fā)生了1 mol的變化(即1 mol的C與1 mol的O2生成1 mol的CO2)時(shí)，相應(yīng)的熱效應(yīng)為393.6 kJ·mol1，即放出393.6 kJ的熱。2C(石墨)2O2(g)=2CO2(g)；H=787.2 kJ·mol1表示體系中各物質(zhì)在298 K，1.013×105 Pa下，反應(yīng)發(fā)生了1 mol的變化

4、(即1 mol的2C與1 mol的2O2完全反應(yīng)生成1 mol的2CO2)時(shí)的熱效應(yīng)為787.2 kJ·mol1，即放出787.2 kJ的熱。3.燃燒熱與中和熱(1)在101 kPa時(shí)，1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，其熱化學(xué)方程式中燃燒物前計(jì)量數(shù)為1。如：表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：H2(g)O2(g)=H2O(g) H=241.8 kJ/mol(2)在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1 mol水，這時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。其熱化學(xué)方程式中水前的計(jì)量數(shù)為1。如：強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)的中和熱的熱化學(xué)方程式為NaOH(aq)H2SO4(aq)= N

5、a2SO4(aq)H2O(1)H=57.3 kJ/mol。(二)分析熱點(diǎn) 把握命題趨向化學(xué)反應(yīng)中的能量變化在教材中的篇幅較少，但在高考中經(jīng)常涉及的內(nèi)容有：書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式或判斷熱化學(xué)方程式的正誤；有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算；比較反應(yīng)熱的大小等。最近又出現(xiàn)反應(yīng)熱與能源結(jié)合起來(lái)進(jìn)行考查。能源問(wèn)題是涉及人類生活和世界發(fā)展的社會(huì)熱點(diǎn)，隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，而它對(duì)周圍的環(huán)境也產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。從能源問(wèn)題切入，可引出多學(xué)科的知識(shí)要點(diǎn)，以不同的角度設(shè)問(wèn)，形成綜合試題，考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)分析問(wèn)題的能力。能源的利用，其實(shí)就是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。能量及其轉(zhuǎn)化是物理、化學(xué)、

6、生物學(xué)科中的一個(gè)重要內(nèi)容，是理科綜合試題的知識(shí)載體之一，靈活運(yùn)用能量間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系是解決該類問(wèn)題的關(guān)鍵。能量間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下：例題近20年來(lái)，對(duì)以氫氣作為未來(lái)的動(dòng)力燃料氫能源的研究獲得了迅速發(fā)展，像電一樣，氫是一種需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量來(lái)制取的所謂“二級(jí)能源”，而存在于自然界的可以提供現(xiàn)成形式能量的能源稱為一級(jí)能源，如煤、石油、太陽(yáng)能和原子能等。(1)為了有效發(fā)展民用氫能源，首先必須制得廉價(jià)的氫氣，下列可供開(kāi)發(fā)又較經(jīng)濟(jì)且資源可持續(xù)利用的制氫氣的方法是A.電解水B.鋅和稀硫酸反應(yīng)C.光解海水D.以石油、天然氣為原料(2)氫氣燃燒時(shí)耗氧量小，發(fā)熱量大。已知，熱化學(xué)方程式為：C

7、(g)O2(g)=CO2(g) H=393.5 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(l) H=285.8 kJ·mol1試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明等質(zhì)量的氫氣和碳燃燒時(shí)產(chǎn)生熱量的比是_。(3)氫能源有可能實(shí)現(xiàn)能源的貯存，也有可能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效的輸送。研究表明過(guò)渡金屬型氫化物(又稱間充氫化物)，在這類氫化物中，氫原子填充在金屬的晶格間隙之間，其組成不固定，通常是非化學(xué)計(jì)量的，如：LaH2.76、TiH1.73、CeH2.69、ZrH1.98、PrH2.85、TaH0.78。已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1體積的鈀粉大約可吸附896體積的氫氣(鈀粉的密度為10.64 g/cm3，相對(duì)原子質(zhì)量為1

8、06.4)，試寫(xiě)出鈀(Pd)的氫化物的化學(xué)式_。解析：(1)光解水法：利用特殊催化劑，模擬生物光合作用制取氫氣，是較經(jīng)濟(jì)且資源可持續(xù)利用的制氫方法。(2)由熱化學(xué)方程式可知，相同質(zhì)量的氫氣和碳完全燃燒時(shí)放出的熱量之比：(285.8 kJ·mol1×)(393.5 kJ·mol1×)=4.361(3)由題意可知，1 cm3鈀粉可吸收896 cm3的氫氣，PdH=×2=10.8故氫化物的化學(xué)式為PdH0.8答案：(1)C (2)4.361 (3)PdH0.8試題類編(一)選擇題1.下列選項(xiàng)中說(shuō)明乙醇作為燃料的優(yōu)點(diǎn)的是燃燒時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng) 充分燃燒的產(chǎn)

9、物不污染環(huán)境 乙醇是一種再生能源 燃燒時(shí)放出大量熱量A.B. C.D.2.航天飛機(jī)用鋁粉與高氯酸銨(NH4ClO4)的混合物為固體燃料，點(diǎn)燃時(shí)鋁粉氧化放熱引發(fā)高氯酸銨反應(yīng)，其方程式可表示為：2NH4ClO4N24H2OCl22O2Q，下列對(duì)此反應(yīng)的敘述中錯(cuò)誤的是A.上述反應(yīng)屬于分解反應(yīng)B.上述反應(yīng)瞬間產(chǎn)生大量高溫氣體推動(dòng)航天飛機(jī)飛行C.反應(yīng)從能量變化上說(shuō)，主要是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎蛣?dòng)能D.在反應(yīng)中高氯酸銨只起氧化劑作用3.沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4。0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O時(shí)，放出445 kJ熱量，則下列熱化學(xué)方程式中正確的是A.2CH4(g)4O2(g)=2C

10、O2(g)4H2O(l) H=890 kJ·mol1B.CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H=890 kJ·mol1C.CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H=890 kJ·mol1D.1/2CH4(g)O2(g)=1/2CO2(g)H2O(l) H=890 kJ·mol14相同條件下，下列物質(zhì)分別與H2反應(yīng)，當(dāng)消耗等物質(zhì)的量的H2時(shí)放出熱量最多的是A.Cl2 B.Br2 C.I2 D.S5.在同溫同壓下，下列各組熱化學(xué)方程式中，Q2Q1的是A.2H2(g)O2(g)=2H2O(g)Q12H2(g)O2(g)=2H2

11、O(l)Q2B.S(g)O2(g)=SO2(g)Q1S(s)O2(g)=SO2(g)Q2C.C(s)O2(g)=CO(g)Q1C(s)O2(g)=CO2(g)Q2D.H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)Q1H2(g)Cl2(g)=HCl(g)Q26.一定質(zhì)量的無(wú)水乙醇完全燃燒時(shí)放出的熱量為Q，它所生成的CO2用過(guò)量飽和石灰水完全吸收，可得100 g CaCO3沉淀，則完全燃燒1 mol 無(wú)水乙醇時(shí)放出的熱量是QB.QC.2 QD.5 Q(二)筆答題7.由氫氣和氧氣反應(yīng)生成1 mol 水蒸氣放熱241.8 kJ，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。若1 g水蒸氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)水放熱2.444 kJ，則反

12、應(yīng)H2(g)O2(g)=H2O(l)的H= kJ·mol1，氫氣的燃燒熱為 kJ·mol1。8美國(guó)科學(xué)美國(guó)人雜志在1971年7月刊登的“地球的能量資源”一文中提供了如下數(shù)據(jù)：到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能的幾條主要去路請(qǐng)選用以上數(shù)據(jù)計(jì)算：(1)地球?qū)μ?yáng)能的利用率約為 。(2)通過(guò)光合作用，每年有 千焦的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(每年按365天計(jì))。(3)每年由綠色植物通過(guò)光合作用(6CO26H2OC6H12O66O2)為我們生存的環(huán)境除去二氧化碳的質(zhì)量A。試根據(jù)能量關(guān)系列出A的計(jì)算式。列式中缺少的數(shù)據(jù)用符號(hào)表示。A (千克)。所缺數(shù)據(jù)的化學(xué)含義為 。9. (1)配平以下氧化還原反應(yīng)方

13、程式：當(dāng)KMnO4消耗0.05 mol時(shí)，產(chǎn)生的CO2的體積為_(kāi) (標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(2)家用液化氣中主要成分之一是丁烷。當(dāng)10 kg丁烷完全燃燒并生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)，放出熱量5×105kJ。試寫(xiě)出丁烷燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。已知1 mol液態(tài)水汽化時(shí)需要吸收44 kJ熱量，則1 mol丁烷完全燃燒產(chǎn)生氣態(tài)水時(shí)放出的熱為_(kāi) kJ。答案解析(一)選擇題1.答案：D解析：有機(jī)物燃燒時(shí)都發(fā)生氧化反應(yīng)，并不是乙醇作為燃料的優(yōu)點(diǎn)。2.答案：D解析：在2NH4ClO4=N24H2OCl22O2Q中，高氯酸銨既是氧化劑又是還原劑。3.答案：C解析：0.5 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2

14、O時(shí)，放出445 kJ熱量，即1 mol CH4完全燃燒生成CO2和H2O時(shí)，放出890 kJ熱量。根據(jù)熱化學(xué)方程式的有關(guān)規(guī)定，要注明聚集狀態(tài)，要標(biāo)出熱效應(yīng)，故符合題意的是C項(xiàng)。4.答案：A解析：此題考查了元素的非金屬性與反應(yīng)放出能量大小的關(guān)系。元素的非金屬性越強(qiáng)，越易與H2化合，生成的氫化物也越穩(wěn)定，放出的能量也越多。5.答案：AC解析：此題要掌握相同物質(zhì)反應(yīng)時(shí)影響熱效應(yīng)值大小的兩個(gè)因素，一是物質(zhì)的數(shù)量多少，二是物質(zhì)狀態(tài)。A、B兩組屬狀態(tài)不同：A組中因H2O(l) H2O(g)是吸熱的，所以Q2Q1符合題意，B組中S(s) S(g)是吸熱的，但因其是反應(yīng)物故Q1Q2。C、D兩組屬反應(yīng)物的數(shù)量

15、不同，量多的熱效應(yīng)大，故C正確。6.答案：C解析：根據(jù)C2H6O3O22CO23H2OCO2Ca(OH)2=CaCO3H2O則：C2H6O 2CO2 2CaCO3 熱量1 mol 2 mol 2×100g x0.5 mol 1mol 100g Q x=Q/0.5=2Q(二)筆答題7.答案：H2(g)O2(g)=H2O(g)，H=241.8 kJ·mol1 285.8 285.8。解析：燃燒熱是指1 mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物所放出的熱量。8.答案：(1)23.3(2)1.26×1018(3) 每生成1 mol葡萄糖所需吸收的能量解析：本題是一道綜合信息題。

16、解題的關(guān)鍵是正確理解“地球?qū)μ?yáng)能的利用”的含義，水、大氣和光合作用產(chǎn)生的糖類，都是人們生存所必不可少的，所以，水循環(huán)吸熱大氣流動(dòng)吸熱光合作用吸熱。地球?qū)μ?yáng)能的利用率計(jì)算公式為：總能量×10010023.3通過(guò)光合作用，每年太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的化學(xué)能365×24×3600×40×109 kJ1.26×1018 kJ；設(shè)每生成1 mol葡萄糖所吸收的能量為Q，9.答案：(1)5 2 3 10 1 2 8 5.6 L(2)2C4H10(g)13O2(g)=8CO2(g)10H2O(l)5800 kJ或C4H10(g)O2(g)=4CO2(g)5H2O(l)2900 kJ 2680解析：(1)注意H2C2O4的化合價(jià)。該分子式實(shí)為乙二酸(或草酸)?？砂匆话銦o(wú)機(jī)酸計(jì)算