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(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 6.1 化學(xué)能與熱能(1)基本概念一課過(過基礎(chǔ))學(xué)案(含解析)

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1、(通用版)2022高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 6.1 化學(xué)能與熱能(1)基本概念一課過(過基礎(chǔ))學(xué)案(含解析) 考綱要求 教學(xué)建議 1.了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因及常見的能量轉(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,能正確書寫熱化學(xué)方程式。 4.了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用。 5.了解焓變(ΔH)與反應(yīng)熱的含義。 6.理解蓋斯定律,并能運用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)焓變的計算。 7.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用,能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式

2、。了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。 8.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施。   一輪復(fù)習(xí)不能按部就班地循教材復(fù)習(xí),否則會磨滅學(xué)生的積極性和創(chuàng)造力。 本章將化學(xué)能與熱能、化學(xué)能與電能整合在一起復(fù)習(xí),有利于考生從根本上掌握“能量守恒”這一觀點,貫通知識聯(lián)系,形成知識體系。 本章共設(shè)7課時,仍遵循由基礎(chǔ)到能力,由單一到綜合的編寫路徑。更難能可貴的是,由于本章知識與前沿科技熱點結(jié)合比較緊密,高考更注重對創(chuàng)新問題的考查,故本章的編寫注重前沿?zé)狳c問題的滲透和應(yīng)用。 知識點一 焓變、熱化學(xué)方程式 1.化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)與特征 2.焓變、反應(yīng)熱 (1

3、)焓(H) 用于描述物質(zhì)所具有能量的物理量。 (2)焓變(ΔH) ΔH=H(生成物)-H(反應(yīng)物),單位kJ·mol-1。 (3)反應(yīng)熱 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下進行時,反應(yīng)所放出或吸收的熱量,通常用符號Q表示,單位kJ·mol-1。 (4)焓變與反應(yīng)熱的關(guān)系 對于等壓條件下進行的化學(xué)反應(yīng),如果反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能,則有:ΔH=Qp。 (5)反應(yīng)熱、活化能圖示 ①在無催化劑的情況下,為正反應(yīng)的活化能,為逆反應(yīng)的活化能,ΔH=E1-E2。 ②催化劑能降低反應(yīng)的活化能,但不影響焓變的大小。 3.吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng) (1)從能量高低角度理解 放熱反應(yīng)

4、吸熱反應(yīng) 圖示 能量 高低 反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,ΔH0 反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量,ΔH0 說 明 ①a表示斷裂舊化學(xué)鍵吸收的能量,也可以表示反應(yīng)的活化能。 ②b表示生成新化學(xué)鍵放出的能量,也可以表示活化分子結(jié)合成生成物分子所釋放的能量。 ③圖中c表示反應(yīng)的反應(yīng)熱,可通過計算焓變值求得。 (2)從化學(xué)鍵角度理解 (3)常見的放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng) 常見反應(yīng) ①可燃物的燃燒 ②酸堿中和反應(yīng) ③金屬與酸的置換反應(yīng) ④物質(zhì)的緩慢氧化 ⑤鋁熱反應(yīng) ⑥大多數(shù)化合反應(yīng) ①弱電解質(zhì)的電離 ②鹽類的水解反應(yīng)

5、 ③Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng) ④C和H2O(g)、C和CO2的反應(yīng) ⑤大多數(shù)的分解反應(yīng) [提醒] ①化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為放熱或吸熱,但這并不是唯一的表現(xiàn)形式,其他的還有發(fā)光、放電等。 ②化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)為吸熱或放熱,與反應(yīng)的條件沒有必然關(guān)系,而是取決于反應(yīng)物和生成物具有的總能量(或焓)的相對大小。 ③化學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)為吸熱或放熱,與反應(yīng)開始時是否需要加熱無關(guān)。需要加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng),如C+O2CO2為放熱反應(yīng);不需要加熱的反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng),如Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 4.熱化學(xué)方程式 (1)概念 表示參加反應(yīng)的物

6、質(zhì)的量和反應(yīng)熱關(guān)系的化學(xué)方程式。 (2)意義 不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。 (3)書寫步驟 [對點訓(xùn)練] 1.如圖是化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)變化和能量變化的示意圖。若E1>E2,則下列反應(yīng)符合該示意圖的是(  ) A.NaOH溶液與稀鹽酸的反應(yīng) B.鋅與稀鹽酸的反應(yīng) C.氫氧化鋇與氯化銨固體的反應(yīng) D.一氧化碳在空氣中的燃燒反應(yīng) 解析:選C 吸收的能量E1大于釋放的能量E2,故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。NaOH溶液與稀鹽酸的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),故A錯誤;鋅與稀鹽酸的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),故B錯誤;氫氧化鋇與氯化銨固體的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng),故C正確;一氧化碳在空氣

7、中的燃燒反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),故D錯誤。 2.由N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的能量變化如圖所示。下列說法不正確的是(  ) A.反應(yīng)生成1 mol N2時轉(zhuǎn)移4 mol e- B.反應(yīng)物能量之和大于生成物能量之和 C.N2O(g)+NO(g)===N2(g)+NO2(g) ΔH=-139 kJ·mol-1 D.?dāng)噫I吸收能量之和小于成鍵釋放能量之和 解析:選A N2O和NO反應(yīng)生成N2和NO2的化學(xué)方程式為N2O+NO===N2+NO2,反應(yīng)生成1 mol N2時轉(zhuǎn)移2 mol e-,A不正確;根據(jù)圖示,反應(yīng)物能量之和大于生成物能量之和,B正確;該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH=(209-3

8、48)kJ·mol-1=-139 kJ·mol-1,C正確;由于該反應(yīng)放熱,所以斷鍵吸收能量之和小于成鍵釋放能量之和,D正確。 3.航天燃料從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài),是一項重大的技術(shù)突破。鈹是高效率的火箭材料,燃燒時放出巨大的能量,已知1 kg金屬鈹完全燃燒放出的熱量為62 700 kJ。則鈹燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是(  ) A.Be+O2===BeO ΔH=-564.3 kJ·mol-1 B.Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=+564.3 kJ·mol-1 C.Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1 D.Be(s)+O2(g)===Be

9、O(g) ΔH=-564.3 kJ·mol-1 解析:選C 1 kg Be的物質(zhì)的量為= mol,又因為1 kg Be完全燃燒放出的熱量為62 700 kJ,則1 mol Be完全燃燒放出的熱量為 kJ=564.3 kJ,Be與O2反應(yīng)生成BeO固體,則其熱化學(xué)方程式為Be(s)+O2(g)===BeO(s) ΔH=-564.3 kJ·mol-1。 4.(1)101 kPa時,1 mol CH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2氣體,放出890.3 kJ的熱量,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為______________________________________________________ ___

10、_____________________________________________________________________。 (2)0.3 mol的氣態(tài)乙硼烷(分子式B2H6)在氧氣中燃燒,生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5 kJ的熱量,則其熱化學(xué)方程式為_______________________________________。 (3)在25 ℃、101 kPa下,一定質(zhì)量的無水乙醇完全燃燒時放出熱量Q kJ,其燃燒生成的CO2用過量飽和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀,則乙醇燃燒的熱化學(xué)方程式為 __________________________

11、______________________________________________。 (4)下圖是1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成CO2和NO過程中能量變化示意圖,請寫出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:_____________________________________。 解析:(1)1 mol CH4完全燃燒需要2 mol O2生成1 mol CO2和2 mol液態(tài)H2O,故熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1。 (2)1 mol乙硼烷在氧氣中燃燒放出的熱量為649.5 kJ×=

12、2 165 kJ,則其熱化學(xué)方程式為B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 165 kJ·mol-1。 (3)由題意可知生成n(CO2)=n(CaCO3)==1 mol,則由原子守恒可知,需要乙醇的物質(zhì)的量為 mol,故熱化學(xué)方程式為C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-(2×Q)=-2Q kJ·mol-1。 (4)由圖可知其熱化學(xué)方程式為NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=E1-E2=134 kJ·mol-1-368 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1。 答案:(1)CH4

13、(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1 (2)B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 165 kJ·mol-1 (3)C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-2Q kJ·mol-1 (4)NO2(g)+CO(g)===CO2(g)+NO(g) ΔH=-234 kJ·mol-1 知識點二 燃燒熱、中和熱、能源 1.燃燒熱 2.中和熱 (1)中和熱的概念及表示方法 (2)中和熱的測定 ①裝置 ②計算公式(以50 mL 0.5 mol·

14、L-1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L-1 NaOH溶液反應(yīng)為例) ΔH=- kJ·mol-1 t1——起始溫度,t2——終止溫度。 (3)注意事項 ①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或紙條)的作用是保溫隔熱,減少實驗過程中的熱量損失。 ②為保證酸完全中和,采取的措施是使堿稍過量。 [提醒]?、佼?dāng)用熱化學(xué)方程式表示中和熱時,生成H2O的物質(zhì)的量必須是1 mol,當(dāng)用熱化學(xué)方程式表示燃燒熱時,可燃物的物質(zhì)的量必須為1 mol。 ②由于中和反應(yīng)與燃燒反應(yīng)均是放熱反應(yīng),表示中和熱與燃燒熱時可不帶“-”號,但用ΔH表示時,必須帶“-”號,如某物質(zhì)的燃燒熱為Q kJ·mol-1或ΔH=-Q

15、kJ·mol-1。 3.能源 [對點訓(xùn)練] 1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)隨著科技的發(fā)展,氫氣將成為主要能源之一(√) (2)化石燃料和植物燃料燃燒時放出的能量均來源于太陽能(√) (3)燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的熱化學(xué)方程式是CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2 (g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1,則CH3OH(g)的燃燒熱為192.9 kJ·mol-1(×) (4)氫氣的燃燒熱為285.5 kJ·mol-1,則電解水的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5 kJ·mol-1(

16、×) (5)已知稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,則稀醋酸與稀氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成1 mol 水時放出57.3 kJ的熱量(×) 2.為消除目前燃料燃燒時產(chǎn)生的環(huán)境污染,同時緩解能源危機,有關(guān)專家提出了利用太陽能制取氫能的構(gòu)想。下列說法正確的是(  ) A.H2O的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng) B.氫能源已被普遍使用 C.2 mol液態(tài)H2O具有的總能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量 D.氫氣不易貯存和運輸,無開發(fā)利用價值 解析:選C 2H2O(l)===2H2(g)+O2(g)是吸熱反應(yīng),說明2 mol液態(tài)H2O的

17、能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易貯存和運輸,所以氫能源利用并未普及,但發(fā)展前景廣闊。 3.下列熱化學(xué)方程式或說法正確的是(  ) A.甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1,則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式可表示為CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-890.3 kJ·mol-1 B.500 ℃、30 MPa下,將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉的容器中充分反應(yīng)生成NH3(g),放熱19.3 kJ,其熱化學(xué)方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-38.6 kJ·mol-1 C

18、.同溫同壓下,等物質(zhì)的量的H2與足量的Cl2在光照和點燃條件下充分反應(yīng),所產(chǎn)生的熱量相同 D.已知中和熱為57.3 kJ·mol-1,則稀硫酸與氫氧化鋇溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2H+(aq)+SO(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)===BaSO4(s)+2H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 解析:選C 甲烷的燃燒熱為890.3 kJ·mol-1,表示1 mol甲烷完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的熱量,由于水的穩(wěn)定狀態(tài)是液態(tài),所以其燃燒的熱化學(xué)方程式是CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1, A錯誤;由于氮

19、氣與氫氣產(chǎn)生氨氣的反應(yīng)是可逆反應(yīng),反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物,所以500 ℃、30 MPa下,將0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密閉的容器中充分反應(yīng)生成氨氣的物質(zhì)的量小于1 mol,該反應(yīng)的ΔH<-38.6 kJ·mol-1,B錯誤;由于反應(yīng)熱只與反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)及物質(zhì)的量的多少有關(guān),與反應(yīng)途徑無關(guān),所以在同溫同壓下,等物質(zhì)的量的H2與足量的Cl2在光照和點燃條件下充分反應(yīng),所產(chǎn)生的熱量相同,C正確;稀硫酸與氫氧化鋇溶液反應(yīng)生成了BaSO4沉淀和水,生成BaSO4沉淀還需要放出熱量,所以該反應(yīng)的ΔH<-57.3 kJ·mol-1×2,D錯誤。 4.石墨的燃燒熱為393.5

20、kJ·mol-1,CO的燃燒熱為283.0 kJ·mol-1,下列說法正確的是(  ) A.相同條件下C(石墨,s)燃燒生成CO氣體的熱化學(xué)方程式:2C(石墨,s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=+110.5 kJ·mol-1 B.1 mol C(石墨,s)不完全燃燒,生成CO2和CO混合氣體時,放出熱量283.0 kJ C.C(石墨,s)和CO2(g)反應(yīng)生成CO(g)的反應(yīng)是放熱反應(yīng) D.如果金剛石的燃燒熱大于石墨的燃燒熱,則可以斷定從石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸枰鼰? 解析:選D 石墨燃燒必放熱,A錯;選項B中由于沒有告知生成物CO和CO2的物質(zhì)的量之比,因此無法計算反應(yīng)放出的熱量

21、,B錯;C項石墨與CO2反應(yīng)是吸熱反應(yīng),C錯。 5.填空。 (1)2CO2(g)===2CO(g)+O2(g)反應(yīng)的ΔH=+2×283.0 kJ·mol-1, 則CO(g)的燃燒熱是________________________________________________________________________。 (2)葡萄糖的燃燒熱是2 800 kJ·mol-1,則表示葡萄糖燃燒熱的熱化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________ _____________

22、___________________________________________________________。 (3)氫氣的燃燒熱為285.5 kJ·mol-1,則電解水的熱化學(xué)方程式為______________。 (4)已知中和反應(yīng)的中和熱為57.3 kJ·mol-1。則Ba(OH)2和鹽酸反應(yīng),表示中和熱的熱化學(xué)方程式為____________________________________________________________________ ___________________________________________________________

23、_____________。 (5)C8H18(l)+O2(g)===8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol-1,C8H18的燃燒熱為________________________________________________________________________。 答案:(1)283.0 kJ·mol-1 (2)C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2 800 kJ·mol-1 (3)2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=+571 kJ·mol-1 (4)OH-(aq)+H+(aq)===H

24、2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1 (5)5 518 kJ·mol-1 6.(1)(2016·海南高考)油酸甘油酯(相對分子質(zhì)量884)在體內(nèi)代謝時可發(fā)生如下反應(yīng): C57H104O6(s)+80O2(g)===57CO2(g)+52H2O(l) 已知燃燒1 kg該化合物釋放出熱量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃燒熱ΔH為________。 (2)(2015·海南高考)已知丙烷的燃燒熱ΔH=-2 215 kJ·mol-1,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________。 解析:(1)燃燒熱指的是燃燒1 mol 可燃物生成穩(wěn)定的氧化物所放

25、出的熱量。燃燒1 kg油酸甘油酯釋放出熱量3.8×104 kJ,燃燒1 mol 油酸甘油酯釋放出熱量為×3.8×104 kJ=3.36×104 kJ≈3.4×104 kJ,則得油酸甘油酯的燃燒熱ΔH=-3.4×104 kJ·mol-1。 (2)1.8 g水的物質(zhì)的量為0.1 mol,丙烷的分子式是C3H8,1 mol丙烷完全燃燒會產(chǎn)生4 mol水,丙烷完全燃燒產(chǎn)生1.8 g水,燃燒的丙烷的物質(zhì)的量為 mol,所以反應(yīng)放出的熱量為×2 215 kJ=55.375 kJ。 答案:(1)-3.4×104 kJ·mol-1 (2)55.375 kJ 知識點三 蓋斯定律 1.蓋斯定律的定義 對

26、于一個化學(xué)反應(yīng),無論是一步完成還是分幾步完成,其反應(yīng)焓變都一樣,即化學(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)的途徑無關(guān)。 2.蓋斯定律的應(yīng)用 (1)熱化學(xué)方程式相加或相減,如 ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 ②C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH2 由①-②可得 CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2 (2)合理設(shè)計反應(yīng)途徑,如 順時針方向和逆時針方向變化反應(yīng)熱代數(shù)和相等,即 ΔH=ΔH1+ΔH2。 (3)蓋斯定律的理解 熱化學(xué)方程式 焓變之間的關(guān)系 aA===B ΔH1 A===B ΔH2 ΔH2=

27、ΔH1或ΔH1=aΔH2 aA===B ΔH1 B===aA ΔH2 ΔH1=-ΔH2 ΔH=ΔH1+ΔH2 [對點訓(xùn)練] 1.(2019·滕州二中模擬)由金紅石TiO2制取單質(zhì)Ti,涉及的步驟為TiO2―→TiCl4Ti。已知: ①C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1 ②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2 ③TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(s)+O2(g) ΔH3 則反應(yīng)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH為(  ) A.ΔH3+2ΔH1-2ΔH2  B.ΔH3+ΔH1-

28、ΔH2 C.ΔH3+2ΔH1-ΔH2 D.ΔH3+ΔH1-2ΔH2 解析:選C 根據(jù)蓋斯定律,由2×①-②+③,可得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)===TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=2ΔH1-ΔH2+ΔH3,故C項正確。 2.工業(yè)上制取硝酸銨的流程圖如下所示: 請回答下列問題: 已知:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1 745.2 kJ·mol-1 6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1 925.2 kJ·mol-1 則反應(yīng)Ⅰ的熱化學(xué)方程式可表示為____________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:將已知的兩個熱化學(xué)方程式依次標(biāo)記為①和②,根據(jù)蓋斯定律,由①×5-②×4得:4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025.2 kJ·mol-1。 答案:4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1 025.2 kJ·mol-1

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