2020版高考一轮复习化学新课改省份专用学案：第五章第1课时　化学能与热能（1）——基本概念一课过（过基础）

 考试要求教学建议1.认识化学能可以与热能、电能等其他形式能量之间相互转化，能量的转化遵循能量守恒定律。2.认识化学能与热能的相互转化，恒温恒压条件下化学反应的反应热可以用焓变表示。3.了解盖斯定律及其简单应用。4.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。5.了解原电池及常见化学电源的工作原理。6.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。7.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。 　　一轮复习不能按部就班地循教材复习，否则会磨灭学生的积极性和创造力。本章将化学能与热能、化学能与电能整合在一起复习，有利于考生从根本上掌握“能量守恒”这一观点，贯通知识联系，形成知识体系。本章共设7课时，仍遵循由基础到能力，由单一到综合的编写路径。更难能可贵的是，由于本章知识与前沿科技热点结合比较紧密，高考更注重对创新问题的考查，故本章在编写时注重前沿热点问题的渗透和应用。   第1课时　化学能与热能(1)——基本概念一课过(过基础)知识点一　焓变、热化学方程式 1．化学反应的实质与特征2．焓变、反应热(1)焓(H)用于描述物质所具有能量的物理量。(2)焓变(ΔH)ΔH＝H(生成物)－H(反应物)，单位kJ·mol－1。(3)反应热当化学反应在一定温度下进行时，反应所放出或吸收的热量，通常用符号Q表示，单位kJ·mol－1。(4)焓变与反应热的关系对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有：ΔH＝Qp。(5)反应热、活化能图示①在无催化剂的情况下，为正反应的活化能，为逆反应的活化能，ΔH＝E1－E2。②催化剂能降低反应的活化能，但不影响焓变的大小。3．吸热反应与放热反应(1)从能量高低角度理解 放热反应吸热反应图示能量高低反应物的总能量大于生成物的总能量，ΔH0反应物的总能量小于生成物的总能量，ΔH0说明①a表示断裂旧化学键吸收的能量，也可以表示反应的活化能。②b表示生成新化学键放出的能量，也可以表示活化分子结合成生成物分子所释放的能量。③图中c表示反应的反应热，可通过计算焓变值求得。 (2)从化学键角度理解(3)常见的放热反应与吸热反应 放热反应吸热反应常见反应①可燃物的燃烧②酸碱中和反应③金属与酸的置换反应④物质的缓慢氧化⑤铝热反应⑥大多数化合反应①弱电解质的电离②盐类的水解反应③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应④C和H2O(g)、C和CO2的反应⑤大多数的分解反应 [提醒]　①化学反应的能量变化主要表现为放热或吸热，但这并不是唯一的表现形式，其他的还有发光、放电等。②化学反应表现为吸热或放热，与反应的条件没有必然关系，而是取决于反应物和生成物具有的总能量(或焓)的相对大小。③化学反应表现为吸热或放热，与反应开始时是否需要加热无关。需要加热的反应不一定是吸热反应，如C＋O2CO2为放热反应；不需要加热的反应也不一定是放热反应，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应为吸热反应。4．热化学方程式(1)概念表示参加反应的物质的量和反应热关系的化学方程式。(2)意义不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。(3)书写步骤[对点训练]1.如图是化学反应中物质变化和能量变化的示意图。若E1>E2，则下列反应符合该示意图的是(　　)A．NaOH溶液与稀盐酸的反应B．锌与稀盐酸的反应C．氢氧化钡与氯化铵固体的反应D．一氧化碳在空气中的燃烧反应解析：选C　吸收的能量E1大于释放的能量E2，故该反应为吸热反应。NaOH溶液与稀盐酸的反应属于放热反应，故A错误；锌与稀盐酸的反应属于放热反应，故B错误；氢氧化钡与氯化铵固体的反应属于吸热反应，故C正确；一氧化碳在空气中的燃烧反应属于放热反应，故D错误。2．(2016·浙江4月选考)2A(g)B(g)　ΔH1(ΔH1＜0)；2A(g)B(l)　ΔH2；下列能量变化示意图正确的是(　　)解析：选B　反应的ΔH1＜0，为放热反应，即反应物的能量高于生成物的能量，且物质由气态转变为液态时，也将放热。对照选项图像可知B项符合。3．(2015·浙江10月选考)已知1 mol CH4气体完全燃烧生成气态CO2和液态H2O，放出890.3 kJ热量，则表示该反应的热化学方程式正确的是(　　)A．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890.3 kJ·mol－1D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－890.3 kJ·mol－1解析：选B　因放热反应ΔH为负，结合生成的水为液态，只有B选项正确。4．(1)101 kPa时，1 mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2气体，放出890.3 kJ的热量，反应的热化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)0.3 mol的气态乙硼烷(分子式B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5 kJ的热量，则其热化学方程式为_________________________________。(3)在25 ℃、101 kPa下，一定质量的无水乙醇完全燃烧时放出热量Q kJ，其燃烧生成的CO2用过量饱和石灰水吸收可得100 g CaCO3沉淀，则乙醇燃烧的热化学方程式为________________________________________________________________________。(4)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：_____________________________________________________。解析：(1)1 mol CH4完全燃烧需要2 mol O2生成1 mol CO2和2 mol液态H2O，故热化学方程式为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1。(2)1 mol乙硼烷在氧气中燃烧放出的热量为649.5 kJ×＝2 165 kJ，则其热化学方程式为B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(l)　ΔH＝－2 165 kJ·mol－1。(3)由题意可知生成n(CO2)＝n(CaCO3)＝＝1 mol，则由原子守恒可知，需要乙醇的物质的量为 mol，故热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－(2×Q)＝－2Q kJ·mol－1。(4)由图可知其热化学方程式为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(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知识点二　燃烧热、中和热、能源1．燃烧热2．中和热(1)中和热的概念及表示方法(2)中和热的测定①装置②计算公式(以50 mL 0.5 mol·L－1盐酸与50 mL 0.55 mol·L－1 NaOH溶液反应为例)ΔH＝－ kJ·mol－1t1——起始温度，t2——终止温度。(3)注意事项①泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温隔热，减少实验过程中的热量损失。②为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。[提醒]　①当用热化学方程式表示中和热时，生成H2O的物质的量必须是1 mol，当用热化学方程式表示燃烧热时，可燃物的物质的量必须为1 mol。②由于中和反应与燃烧反应均是放热反应，表示中和热与燃烧热时可不带“－”号，但用ΔH表示时，必须带“－”号，如某物质的燃烧热为Q kJ·mol－1或ΔH＝－Q kJ·mol－1。3．能源 [对点训练]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一(√)(2)化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能(√)(3)燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的热化学方程式是CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2 (g)　ΔH＝－192.9 kJ·mol－1，则CH3OH(g)的燃烧热为192.9 kJ·mol－1(×)(4)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为2H2O(l)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋285.5 kJ·mol－1(×)(5)已知稀溶液中，H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则稀醋酸与稀氢氧化钠溶液反应生成1 mol 水时放出57.3 kJ的热量(×)2.为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是(　　)A．H2O的分解反应是放热反应B．氢能源已被普遍使用C．2 mol液态H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值解析：选C　2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)是吸热反应，说明2 mol液态H2O的能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量。因由水制取H2耗能多且H2不易贮存和运输，所以氢能源利用并未普及，但发展前景广阔。3．下列热化学方程式或说法正确的是(　　)A．甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1B．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－38.6 kJ·mol－1C．同温同压下，等物质的量的H2与足量的Cl2在光照和点燃条件下充分反应，所产生的热量相同D．已知中和热为57.3 kJ·mol－1，则稀硫酸与氢氧化钡溶液反应的热化学方程式为2H＋(aq)＋SO(aq)＋Ba2＋(aq)＋2OH－(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1解析：选C　甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol－1，表示1 mol甲烷完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，由于水的稳定状态是液态，所以其燃烧的热化学方程式是CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，A错误；由于氮气与氢气产生氨气的反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成氨气的物质的量小于1 mol，该反应的ΔH<－38.6 kJ·mol－1，B错误；由于反应热只与反应物、生成物的状态及物质的量的多少有关，与反应途径无关，所以在同温同压下，等物质的量的H2与足量的Cl2在光照和点燃条件下充分反应，所产生的热量相同，C正确；稀硫酸与氢氧化钡溶液反应生成了BaSO4沉淀和水，生成BaSO4沉淀还需要放出热量，所以该反应的ΔH<－57.3 kJ·mol－1×2，D错误。4．石墨的燃烧热为393.5 kJ·mol－1，CO的燃烧热为283.0 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　)A．相同条件下C(石墨，s)燃烧生成CO气体的热化学方程式：2C(石墨，s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋110.5 kJ·mol－1B．1 mol C(石墨，s)不完全燃烧，生成CO2和CO混合气体时，放出热量283.0 kJC．C(石墨，s)和CO2(g)反应生成CO(g)的反应是放热反应D．如果金刚石的燃烧热大于石墨的燃烧热，则可以断定从石墨转变为金刚石需要吸热解析：选D　石墨燃烧必放热，A错；选项B中由于没有告知生成物CO和CO2的物质的量之比，因此无法计算反应放出的热量，B错；C项石墨与CO2反应是吸热反应，C错。5．填空。(1)2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)反应的ΔH＝＋2×283.0 kJ·mol－1, 则CO(g)的燃烧热是________________________________________________________________________。(2)葡萄糖的燃烧热是2 800 kJ·mol－1，则表示葡萄糖燃烧热的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)氢气的燃烧热为285.5 kJ·mol－1，则电解水的热化学方程式为______________。(4)已知中和反应的中和热为57.3 kJ·mol－1。则Ba(OH)2和盐酸反应，表示中和热的热化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)C8H18(l)＋O2(g)===8CO2(g)＋9H2O(l)　ΔH＝－5 518 kJ·mol－1，C8H18的燃烧热为________________________________________________________________________。 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)===H2O(l)ΔH＝－57.3 kJ·mol－1(5)5 518 kJ·mol－16．(1)(2016·海南高考)油酸甘油酯(相对分子质量884)在体内代谢时可发生如下反应：C57H104O6(s)＋80O2(g)===57CO2(g)＋52H2O(l)已知燃烧1 kg该化合物释放出热量3.8×104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热ΔH为________。(2)(2015·海南高考)已知丙烷的燃烧热ΔH＝－2 215 kJ·mol－1，若一定量的丙烷完全燃烧后生成1.8 g水，则放出的热量约为________。解析：(1)燃烧热指的是燃烧1 mol 可燃物生成稳定的氧化物所放出的热量。燃烧1 kg油酸甘油酯释放出热量3.8×104 kJ，燃烧1 mol 油酸甘油酯释放出热量为×3.8×104 kJ＝3.36×104 kJ≈3.4×104 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热ΔH＝－3.4×104 kJ·mol－1。(2)1.8 g水的物质的量为0.1 mol，丙烷的分子式是C3H8，1 mol丙烷完全燃烧会产生4 mol水，丙烷完全燃烧产生1.8 g水，燃烧的丙烷的物质的量为 mol，所以反应放出的热量为×2 215 kJ＝55.375 kJ。答案：(1)－3.4×104 kJ·mol－1　(2)55.375 kJ知识点三　盖斯定律1．盖斯定律的定义对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都一样，即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。2．盖斯定律的应用(1)热化学方程式相加或相减，如①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1②C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH2由①－②可得CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝ΔH1－ΔH2(2)合理设计反应途径，如顺时针方向和逆时针方向变化反应热代数和相等，即ΔH＝ΔH1＋ΔH2。(3)盖斯定律的理解热化学方程式焓变之间的关系aA===B　ΔH1A===B　ΔH2ΔH2＝ΔH1或ΔH1＝aΔH2aA===B　ΔH1B===aA　ΔH2ΔH1＝－ΔH2ΔH＝ΔH1＋ΔH2 [对点训练]1．(2019·滕州二中模拟)由金红石TiO2制取单质Ti，涉及的步骤为TiO2―→TiCl4Ti。已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2③TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(s)＋O2(g)　ΔH3则反应TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)的ΔH为(　　)A．ΔH3＋2ΔH1－2ΔH2　 B．ΔH3＋ΔH1－ΔH2C．ΔH3＋2ΔH1－ΔH2  D．ΔH3＋ΔH1－2ΔH2解析：选C　根据盖斯定律，由2×①－②＋③，可得TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(s)＋2CO(g)　ΔH＝2ΔH1－ΔH2＋ΔH3，故C项正确。2．工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：请回答下列问题：已知：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1 745.2 kJ·mol－16NO(g)＋4NH3(g)5N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1 925.2 kJ·mol－1则反应Ⅰ的热化学方程式可表示为____________________________________________________________________________________________________________。解析：将已知的两个热化学方程式依次标记为①和②，根据盖斯定律，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