1、1第六章 化学反应与能量考纲要求 教学建议1.了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。4.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。5.了解焓变( H)与反应热的含义。6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。7.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。8.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。一轮复习不能按部就班地循
2、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，故本章的编写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( H) H H(生成物) H(反应物)，单位 kJmol1 。(3
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2位 kJmol1 。(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： H Qp。(5)反应热、活化能图示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， H E1 E2。E1 E2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， H 0说明 a 表示断裂旧化学键吸收的能量，也可以表示反应的活化能。 b 表示生成新化学键放出的能量，也可以表示
4、活化分子结合成生成物分子所释放的能量。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 可燃物的燃烧 弱电解质的电离3酸碱中和反应金属与酸的置换反应物质的缓慢氧化铝热反应大多数化合反应盐类的水解反应Ba(OH) 28H2O 与 NH4Cl 的反应C 和 H2O(g)、C 和 CO2的反应大多数的分解反应提醒 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。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。化学反应表现
5、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 CO 2 CO2为放热反应；不需要加热的反应也不一定= = = = =点 燃 是放热反应，如 Ba(OH)28H2O 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E1E2，则下列反应符合该示意图的是( )ANaOH 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4解析
6、：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由 N2O 和 NO 反应生成 N2和 NO2的能量变化如图所示。下列说法不正确的是( )A反应生成 1 mol N2时转移 4 mol eB反应物能量之和大于生成物能量之和CN 2O(g)NO(g)= =N2(g)NO 2(g) H139 kJmol 1D断键吸收能量之和小于成键释放能量之和解析：选 A N 2O 和
7、NO 反应生成 N2和 NO2的化学方程式为 N2ONO= =N2NO 2，反应生成 1 mol N2时转移 2 mol e ，A 不正确；根据图示，反应物能量之和大于生成物能量之和，B 正确；该反应的反应热 H(209348)kJmol 1 139 kJmol1 ，C 正确；由于该反应放热，所以断键吸收能量之和小于成键释放能量之和，D 正确。3航天燃料从液态变为固态，是一项重大的技术突破。铍是高效率的火箭材料，燃烧时放出巨大的能量，已知 1 kg 金属铍完全燃烧放出的热量为 62 700 kJ。则铍燃烧的热化学方程式正确的是( )ABe O2=BeO H564.3 kJmol 112BBe(
8、s) O2(g)=BeO(s) H564.3 kJmol 112CBe(s) O2(g)=BeO(s) H564.3 kJmol 112DBe(s) O2(g)=BeO(g) H564.3 kJmol 112解析：选 C 1 kg Be 的物质的量为 mol，又因为 1 kg Be 完全燃1 000 g9 gmol 1 1 0009烧放出的热量为 62 700 kJ，则 1 mol Be 完全燃烧放出的热量为 kJ564.3 62 7001 00095kJ，Be 与 O2反应生成 BeO 固体，则其热化学方程式为 Be(s) O2(g)=BeO(s) 12 H564.3 kJmol 1 。4(
9、1)101 kPa 时，1 mol CH 4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
10、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)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol 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10.3方程式为 B2H6(g)3O 2(g)=B2O3(s)3H 2O(l) H2 165 kJmol 1 。(3)由题意可知生成 n(CO2) n(CaCO3) 1 mol，则由原子守恒可知，100 g100 gmol 1需要乙醇的物质的量为 mol，故热
11、化学方程式为 C2H5OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)3H 2O(l) 12 H(2 Q)2 Q kJmol1 。(4)由图可知其热化学方程式为 NO2(g)CO(g)= =CO2(g)NO(g) H E1 E2134 kJmol1 368 kJmol 1 234 kJmol 1 。答案：(1)CH 4(g)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol 1(2)B2H6(g)3O 2(g)=B2O3(s)3H 2O(l) H2 165 kJmol 1(3)C2H5OH(l)3O 2(g)=2CO2(g)3H 2O(l) H2 Q kJmol16(4)NO2(g
12、)CO(g)= =CO2(g)NO(g) H234 kJmol 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)中和热的测定装置计算公式(以 50 mL 0.5 molL1 盐酸与 50 mL 0.55 molL1 NaOH 溶液反应为例) H kJmol10.418(t2 t1)0.025t1起始温度， t2终止温度。(3)注意事项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。为保证酸完全中和，采取的措施是使碱稍过量。提醒 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
13、燃物的物质的量必须为 1 mol。7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 H 表示时，必须带“”号，如某物质的燃烧热为 Q kJmol1 或 H Q kJmol1 。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)122H 2 (g) H192.9 kJmol 1 ，则 CH3OH(g)的燃烧热为 192.9 kJmol1 ()(4)氢气的燃烧热为
14、 285.5 kJmol1 ，则电解水的热化学方程式为 2H2O(l)2H2(g)O 2(g) H285.5 kJmol 1 ()= = = = =电 解 (5)已知稀溶液中，H (aq)OH (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol1 ，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( )AH 2O 的分解反应是放热反应B氢能源已被普遍使用C2 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
15、存和运输，无开发利用价值解析：选 C 2H 2O(l)=2H2(g)O 2(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 kJmol1 ，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH4(g)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(g) H890.3 kJmol 1B500 、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8NH3(g)，放热 1
16、9.3 kJ，其热化学方程式为 N2(g)3H 2(g) 2NH3(g) 催 化 剂 500 ， 30 MPa H38.6 kJmol 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 kJmol1 ，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)Ba 2 (aq)2OH (aq)=BaSO4(s)2H 2O(l) H57.3 24kJmol1解析：选 C 甲烷的燃烧热为 890.3 kJmol1 ，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
17、方程式是 CH4(g)2O 2(g)=CO2(g)2H 2O(l) H890.3 kJmol 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 H38.6 kJmol1 ，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
18、，生成 BaSO4沉淀还需要放出热量，所以该反应的 H57.3 kJmol 1 2，D 错误。4石墨的燃烧热为 393.5 kJmol1 ，CO 的燃烧热为 283.0 kJmol1 ，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)O 2(g)=2CO(g) H110.5 kJmol 1B1 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 kJCC(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
19、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)O 2(g)反应的 H2283.0 kJmol1, 则 CO(g)的燃烧热是_。(2)葡萄糖的燃烧热是 2 800 kJmol1 ，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 kJmol1 ，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 kJmol1 。则 Ba(OH)2和盐酸反应，表示中和热的9热化学方程式为_。(5)C8H18(l)
20、O2(g)=8CO2(g)9H 2O(l) H5 518 kJmol1 ，C 8H18的燃烧热252为_。答案：(1)283.0 kJmol 1(2)C6H12O6(s)6O 2(g)=6CO2(g)6H 2O(l) H2 800 kJmol 1(3)2H2O(l) 2H2(g)O 2(g) H571 kJmol 1= = = = =电 解 (4)OH (aq)H (aq)=H2O(l) H57.3 kJmol 1(5)5 518 kJmol16(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)80O 2(g)=57CO2(g)52
21、H 2O(l)已知燃烧 1 kg 该化合物释放出热量 3.8104 kJ。油酸甘油酯的燃烧热 H 为_。(2)(2015海南高考)已知丙烷的燃烧热 H2 215 kJmol1 ，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 3.8104 kJ，燃烧 1 mol 油酸甘油酯释放出热量为3.8104 kJ3.3610 4 kJ3.410 4 kJ，则得油酸甘油酯的燃烧热8841 000 H3.410 4 kJmol1 。(2)1.8 g 水的物质的量为 0.1 m
22、ol，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0.14出的热量为 2 215 kJ55.375 kJ。0.14答案：(1)3.410 4 kJmol1 (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。102盖斯定律的应用(1)热化学方程式相加或相减，如C(s)O 2(g)=CO2(g) H1C(s) O2(g)=CO(g) H212由可得CO(
23、g) O2(g)=CO2(g) H H1 H212(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 H H1 H2。(3)盖斯定律的理解热化学方程式 焓变之间的关系aA=B H1A= B H21a H2 H1或 H1 a H21aaA=B H1B=aA H2 H1 H2 H H1 H2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 TiCl 4Ti。已知： Mg 800 ， ArC(s)O 2(g)=CO2(g) H12CO(g)O 2(g)=2CO2(g) H2TiO 2(s)2Cl 2(g)=TiCl4(s)O 2(g)
24、H3则反应 TiO2(s)2Cl 2(g)2C(s)= =TiCl4(s)2CO(g)的 H 为( )A H32 H12 H2 B H3 H1 H2C H32 H1 H2 D H3 H12 H2解析：选 C 根据盖斯定律，由 2，可得 TiO2(s)2Cl 2(g)2C(s)=TiCl4(s)2CO(g) H 2 H1 H2 H3，故 C 项正确。112工业上制取硝酸铵的流程图如下所示：NH3 NO NO2 HNO3 NH4NO3请回答下列问题：已知：4NO(g)4NH 3(g)O 2(g)4N 2(g)6H 2O(g) H1 745.2 kJmol 16NO(g)4NH 3(g) 5N2(g)6H 2O(g) H1 925.2 kJmol 1则反应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和，根据盖斯定律，由54 得：4NH 3(g)5O 2(g)=4NO(g)6H 2O(g) H1 025.2 kJmol 1 。答案：4NH 3(g)5O 2(g)=4NO(g)6H 2O(g) H1 025.2 kJmol 112
