2020高中化学 化学反应与能量全章复习与巩固（提高）知识讲解学案 新人教版选修4

2020高中化学 化学反应与能量全章复习与巩固（提高）知识讲解学案 新人教版选修4

化学反应与能量 全章复习与巩固 ‎【学习目标】‎ ‎1、了解化学反应中能量转化的原因和常见的能量转化形式； ‎ ‎2、掌握热化学方程式的意义并能正确书写热化学方程式；‎ ‎3、了解中和热、燃烧热的概念，并能进行简单的计算；‎ ‎4、知道盖斯定律，能用盖斯定律进行反应热的简单计算；了解反应热计算的过程和方法。‎ ‎【知识网络】‎ ‎1、知识结构 ‎　　　　 ‎ ‎2、知识联系 ‎　　‎ ‎【要点梳理】‎ 要点一、反应热及燃烧热、中和热等概念 ‎1、反应热：‎ ‎　　化学上规定，当化学反应在一定的温度 6‎ 下进行时，反应所释放或吸收的热量为该反应在此温度下的热效应。‎ ‎2、燃烧热 ‎　　(1)概念：在101kPa时，1mol物质燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热。燃烧热的单位一般用kJ/mol表示。‎ ‎　　(2)表示的意义：例如C的燃烧热为393.5kJ/mol，表示在101kPa时，1molC完全燃烧放出393.5kJ的热量。‎ ‎　　要点诠释：① 规定是在101 kPa压强下测出热量。书中提供的燃烧热数据都是在101kPa下测定出来的。因为压强不同，反应热有所不同。‎ ‎　　② 规定可燃物的物质的量为1mol(这样才有可比性)。因此，表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中，可燃物的化学计量数为1，其他物质的化学计量数常出现分数。例如，C8H18的燃烧热为5518kJ/mol，用热化学方程式表示则为 ‎　 　　C8H18(l)+O2(g)= 8CO2(g)+9H2O(l) 　△H=－5518kJ/mol ‎　　③ 规定生成物为稳定的氧化物．例如C→ CO2、H →H2O(l)、S →SO2等。‎ ‎　　　　C(s)+O2(g)=CO(g)　△H=－110.5kJ/mol ‎　　　　C(s)+O2(g)=CO2(g)　△H=－393.5kJ/mol ‎　　　　C的燃烧热为393.5kJ/mol而不是110.5kJ/mol。‎ ‎　　④ 叙述燃烧热时，用正值，在热化学方程式中用△H表示时取负值。‎ ‎　　　 例如，CH4的燃烧热为890.3kJ/mol，而△H＝－890.3kJ/mol。必须以1mol可燃物燃烧为标准。‎ ‎3、中和热 ‎　　(1)概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。‎ ‎　　(2)中和热的表示：H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l)　△H=－57.3kJ/mol。‎ ‎　　要点诠释：① 这里的稀溶液一般要求酸溶液中的c(H＋)≤1mol/L，碱溶液中的c(OH－)≤1mol/L。这是因浓酸溶液和浓碱溶液相互稀释时会放出热量。‎ ‎　　②强酸与强碱的中和反应其实质是H＋和OH－反应(即与酸、碱的种类无关)，通过许多次实验测定，1molH＋和1molOH－反应生成1molH2O时，放出热量57.3kJ。其热化学方程式为 ‎　　　 H＋(aq)+OH－(aq)=H2O(l)　△H=－57.3kJ/mol ‎　　　 因此，所有中和反应的△H都相同，都为－57.3kJ/mol。‎ ‎　　③ 中和热是以生成1molH2O为基准，因为表示中和热的热化学方程式中，水的化学计量数为1，其酸、碱或盐的化学计量数可以为分数；中和反应对象为稀溶液；强酸与强碱中和时生成1mol H2O均放热57.3kJ，弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。‎ ‎4、中和热的测定 ‎　　(1)主要仪器：大烧杯(500mL)、温度计、量筒(50mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。‎ ‎　　(2)实验步骤：‎ ‎　　①组装仪器如图6-1所示。‎ ‎　　②分别量取50mL 0.50 mol/L的盐酸和50mL ‎ ‎　　　0.55mol/L NaOH溶液，记录起始温度t1。‎ ‎　　③混合反应并准确量取混合液最高温度，记录终止温度t2。‎ ‎　　④重复实验二次，取平均值。‎ ‎　　⑤计算△H=‎ ‎　　(3)可能的误差 ‎　　①未及时测出最高温度——其值偏小 ‎　　②使用一个量筒且未洗干净——其值偏小 ‎　　③烧杯过大——其值偏小 要点二、化学反应的焓变 6‎ ‎1、焓的定义 ‎　　物质所具有的能量是性质，符号为H。用焓变(△H)来描述与反应热有关的能量变化。‎ ‎　　△H＝H(生成物)－H(反应物)‎ ‎　　△H为生成物的总焓与反应物的总焓之差，称为化学反应的焓变。‎ ‎　　注意：△H >0，表示吸热；△H <0，表示放热；单位：J/mol或kJ/mol ‎2、反应热与焓变的关系 ‎　　热化学研究表明，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只转化成热能，而没有转化为电能、光能等其他形式的能，则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的改变。数学表达式：QP=∆H，其中：QP表示在压强不变的条件下化学反应的反应热。‎ 要点三、热化学方程式及其书写 ‎1、概念：能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。‎ ‎2、意义：既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。‎ ‎　　要点诠释：(1).热化学方程式必须标出能量变化。‎ ‎　　(2).热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态，因为反应热除跟物质的量有关外，还与反应物和生成物的聚集状态有关。‎ ‎　　(3).热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量，因此可以用分数，但要注意反应热也发生相应变化。‎ ‎3、书写注意事项：‎ ‎　　(1)要注明反应物和生成物的聚集状态(若为同素异形体，要注明名称)，因为物质呈现哪一种聚集状态，与它们所具有的能量有关，即反应物的物质相同，状态不同，△H也不同。‎ ‎　　(2)要注明反应温度和压强。因为△H的大小和反应的温度、压强有关，如不注明，即表示在101kPa和‎25°C。‎ ‎　　(3)热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数，而是表示物质的量，故化学计量数可以是整数，也可以是分数。相同物质的化学反应，当化学计量数改变时，其△H也同等倍数的改变。‎ ‎　　(4)△H的表示：在热化学方程式中△H的“＋”“－”一定要注明，“＋”代表吸热，“－”代表放热。△H的单位是：kJ/mol或J/mol。‎ 要点四、焓变的计算――盖斯定律及其应用 ‎1、盖斯定律的涵义：化学反应不管是一步完成还是几步完成，其反应热是相同的，也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关，而与具体的反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同，这就是盖斯定律。‎ ‎2、盖斯定律的应用：盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行的很慢，有些反应不容易直接发生，有些反应的产品不纯(有副反应发生)，这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律，就可以间接的把它们的反应热计算出来。‎ ‎3、反应热计算 ‎　　根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据，可以计算一些反应的反应热。反应热、燃烧热的简单计算都是以它们的定义为基础的，只要掌握了它们的定义的内涵，注意单位的转化即可。‎ ‎　　热化学方程式的简单计算的依据：‎ ‎　　(1)热化学方程式中化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，还等于反应热之比。‎ ‎　　(2)热化学方程式之间可以进行加减运算。当两个热化学方程式相加(减)时，反应热同时相加(减)，得到一个新的热化学方程式。‎ ‎【典型例题】‎ 类型一、热化学基本概念 例1 下列说法正确的是 ‎　　A. 在101kPa时，1mol物质完全燃烧时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热；‎ ‎　　B. 酸和碱发生中和反应生成1mol水，这时的反应热叫中和热；‎ 6‎ ‎　　C. 燃烧热或中和热是反应热的种类之一；‎ ‎　　D. 在稀溶液中，1mol　CH3COOH和1mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3kJ。‎ ‎【思路点拨】明确燃烧热、中和热的概念，熟练掌握热化学基本概念的要点。分析问题从基本概念入手。‎ ‎【答案】C ‎【解析】本题旨在考查对燃烧热、中和热的定义的理解，特别是两概念中应注意的问题。‎ ‎【总结升华】热化学的基本概念是理解热化学相关问题的关键，只有熟练掌握这些基本概念才能使本部分内容体系化。而准确掌握这些基本概念的要点才能对一些命题进行正确判断。‎ 举一反三：‎ ‎　　【变式1】“碘受热升华，破坏的是分子间作用力，未破坏I-I共价键，因此未发生吸热反应”的说法是否正确？‎ ‎　　【答案】化学上把有热量放出的化学反应叫做放热反应，把吸收热量的化学反应叫做吸热反应。而碘升华属物理变化未发生化学反应，因此上述说法正确。‎ ‎　　【变式2】中和热的测定实验中将50mL 0.5mol/L的盐酸改为60mL 0.5mol/L盐酸所放出的热量与所求中和热与未改前是否相等？怎样判断？‎ ‎【答案】两者相等；中和热是指酸与碱发生中和反应生成1mol水所放出的热量，与酸碱的用量无关。‎ ‎【解析】计算放出的热量：Q=m△t·C=(m2-m1)(t2-t1)·C，由于原反应中碱稍过量，现增大盐酸的量，生成的水增多，放出的热量增多，因此放热不等，又由于△H=Q/n(H2O)，Q增大，n(H2O)增多，而比值不变，因此中和热值不变。中和热相等也可从概念判断得出。‎ 类型二、热化学方程式 ‎　　例2 在一定的条件下，当‎64g SO2气体被氧化成SO3气体时，共放出热量98.3kJ。据此，下列热化学方程式正确的是 ‎　　A. ‎ ‎　　B. ‎ ‎　　C. ‎ ‎　　D. ‎ ‎【思路点拨】本题考查热化学方程式的书写，注意题目中给出的量出放出热量的对应关系。‎ ‎【答案】C ‎　　【解析】此题旨在考查△H与物质的量的关系，及书写热化学反应方程式的注意事项。1mol SO2完全氧化为SO3气体时放出热量为98.3kJ/mol，即△H为负值。‎ ‎　　【总结升华】热化学方程式的正确书写是学好热化学版块的基本功。书写时注意物质的状态、化学计量数、反应热数值的关系，并且要求准确理解热化学方程式的含义。‎ 举一反三：‎ ‎　　【变式1】往有机聚合物中添加阻燃剂，可增加聚合物的使用安全性，扩大其应用范围。例如，在某聚乙烯树脂中加入等质量由特殊工艺制备的阻燃型Mg(OH)2，树脂可燃性大大降低。‎ ‎　　已知热化学方程式：‎ ‎　　Mg(OH)2(s)==MgO(s)+H2O(g)　△H1=+81.5kJ·mol-1‎ ‎　　Al(OH)3(s)=Al2O3(s)+H2O(g)　 △H2=+87.7kJ·mol-1‎ ‎　　①Mg(OH)2和Al(OH)3起阻燃作用的主要原因是_____________‎ ‎　　②等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比，阻燃效果较好的是____________，原因是_____________。‎ ‎　　③常用阻燃剂主要有三类：A.卤系，如四溴乙烷；B.磷系，如磷酸三苯酯；C.无机类，主要是Mg(OH)2和Al(OH)3。从环保的角度考虑，应用时较理想的阻燃剂是______(填代号)，理由是_____________。‎ ‎　　【解析】①Mg(OH)2和Al(OH)3受热分解时吸收大量的热，使环境温度下降；同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、Al2O3覆盖在可燃物表面，阻燃效果更佳。‎ 6‎ ‎　　②Mg(OH)2 Mg(OH)2的吸热效率为：81.5kJ·mol-1/58g·mol-1=1.41 kJ·g-1；Al(OH)3的吸热效率为：87.7kJ·mol-1/78g·mol-1=1.12 kJ·g-1 等质量的Mg(OH)2比Al(OH)3吸热多。‎ ‎　　③C　四溴乙烷、磷酸三苯酯沸点低，高温时有烟生成，且高温时受热分解产生有毒、有害的污染物。无机类阻燃剂Mg(OH)2和Al(OH)3无烟、无毒、腐蚀性小。‎ ‎　　【总结升华】热化学方程式的书写常见错误 ‎ ‎　　①未标明物质的聚集状态 ‎ ‎　　②没有配平 ‎　　③反应热计算错误 ‎　　④反应热的值与方程式中的化学计量数不匹配 ‎　　⑤反应热没有单位 ‎　　⑥反应热没有带上“+”号或“—”号。‎ 类型三、反应热的有关计算 ‎　　例3  0.3mol的气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，写出其热化学方程式_______________________。‎ ‎　　【思路点拨】本题考查化学反应热的计算以及热化学方程式的书写。解题过程中注意可燃物的物质的量以及放出热量的对应关系。书写热化学方程式时要特别注意标明物质状态。‎ ‎　　【答案】　　‎ ‎　　【解析】根据书写热化学方程式的要求，写出热化学方程式并配平：‎ ‎　　　　 　　　 ‎ ‎　　　　　可列出等式：‎ ‎　　　　　　　　‎ ‎　　　　　解得　‎ ‎　　【总结升华】常见的吸热反应：(1)电离过程；(2)水解反应；(3)大多数的分解反应；(4)特例：二氧化碳与碳生成一氧化碳；氢气与碘蒸气生成碘化氢；氮气与氧气生成一氧化氮；碳与水蒸气生成一氧化碳和氢气。‎ 举一反三：‎ ‎　　【变式1】含‎11.2g KOH的稀溶液与‎1L 0.1mol/L H2SO4溶液反应放出11.46kJ的热量，该反应中和热的热化学方程式正确的是(　)。‎ ‎　　　　【答案】D ‎　　【解析】根据中和热的定义：在稀溶液中，酸和碱反应生成“1mol水”时的反应热。‎ ‎　　　　　n(KOH)=0.2mol，则1mol KOH发生中和反应生成1mol水时放热 ‎　　　　　‎ ‎　　【变式2】已知：，且ΔH1＜ΔH2，若A和D的混合气体1mol完全与B反应，反应热为ΔH3，则A和D的物质的量之比为(　 )。‎ ‎　　A. ‎ ‎　　B. ‎ ‎　　C. ‎ ‎　　D. ‎ ‎　　【答案】B 6‎ ‎　　【解析】由题意可知1molA与B完全反应的反应热为ΔH1，1molD与B完全反应的反应热为ΔH2，而1molA和D的混合气体完全与B反应，反应热为ΔH3，运用十字交叉法：‎ ‎　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　热量的差值之比，即为A和D的物质的量之比。‎ ‎　　【变式3】根据热化学方程式(在101kPa时)：，分析下列说法中不正确的是(　 )。‎ ‎　　A. S的燃烧热为297.23kJ/mol ‎　　B. 放出热量大于297.23kJ ‎　　C. 放出热量小于297.23kJ ‎　　D. 形成1mol SO2的化学键所释放的总能量大于断裂1mol S(s)和1mol O2(g)的化学键所吸收的总能量 ‎　　【答案】C ‎　　【解析】根据题给燃烧热的热化学方程式可知A、D正确。若想确定B与C，需将题设热化学方程式拆分为：‎ ‎　　　　　‎ ‎　　　　　，即放出热量的数值小于297.23kJ。‎ 6‎