2023年高考化学一轮复习讲练测第17讲化学能与热能(讲)(全国通用解析版).pdf
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1、第1 7讲化学能与热能目录第一部分:网络构建(总览全局)第二部分:知识点精准记忆第三部分:典型例题剖析高频考点1 考查化学反应中能量变化图形探析高频考点2 考查依据键能计算反应热高频考点3 考查热化学方程式的正误判断高频考点4 考查对燃烧热、中和热的理解高频考点5 考查中和热测定及误差分析和数据处理高频考点6考查能源的开发与利用高频考点7 考查盖斯定律在反应热大小比较中的应用高频考点8 考查盖斯定律在反应热计算中的应用正文第一部分:网络构建(总览全局)定义符号、单位与反系定义测定定义看物质状态看AH的符号看化学计是数看反应的程度第二部分:知识点精准记忆知 识 点 一 熔 变、热化学方程式1.化
2、 学反应的实质与特征(1)实质:反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成。(2)特征:既有物质变化,又伴有能量变化;能量转化主要表现为数量的变化。(3)化学反应中的能量转化形式吸热反应:热能一化学能。放热反应:化学能一 热能。光合作用:光 能 一 化 学能。燃烧反应:化学能一 热能,化学能一 光能。原电池反应:化学能一 电能。电解池反应:电能一化学能。2.熔变、反应热焰与燃变烙(H):焙是与内能有关的物理量。焰变(A H):生成物的焰与反应物的焰之差。(2)反应热:化学反应过程中吸收或放出的能量。(3)焰变与反应热的关系:对于恒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
3、关系:2.放热反应和吸热反应1)概念(1)放热反应:释放热量的化学反应。反应物的总能量大于生成物的总能量。反应体系的能量降低,故A”0,即 OH为负值。(2)吸热反应:吸收热量的化学反应。反应物的总能量小于生成物的总能量。反应体系的能量升高,故 H 0,即 04为正值。2)放热反应和吸热反应的判断(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析,如图所示。反应过程放热反应(2)从反应热的量化参数键能的角度分析3)记忆常见的放热反应和吸热反应3.理解反应历程与反应热的关系放热反应吸热反应可燃物的燃烧酸碱中和反应金属与酸的置换反应物质的圜曼氧化铝热反应大多数化合反应弱电解质的电离盐类的水解反应Ba
4、(OH)2.8H2O 与 NH4cl 的反应C和H2O(g)、C和CO2的反应大多数分解反应图示能量反应物的总能量生成物的总能量一一KI反应过癌图 1能量生成物的总能量反应物的总能量1:CL;引2反应过套意义。表示正反应的活化能;。表示逆反应的活化能。C表示该反应的反应热。图 1:H=(ab)k J-mo l-1=-c k J-mo l _1,表示放热反应图 2:H=(ab)k J m o r,=c k J-mo r1,表示吸热反应【特别提醒】(1)化学反应的本质是旧化学键断裂和新化学键形成,任何化学反应都具有热效应。(2)不能根据反应条件判断反应是放热还是吸热,需要加热才能进行的反应不一定是
5、吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。(3)有能量变化的过程不一定是放热反应或吸热反应,如水结成冰放热但不属于放热反应。(4)物质三态变化时,能量的变化形式为固态 液态 气态。放热 放热4.热化学方程式(1)概念:表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。(2)意义:表明了化学反应中的物质变化和能量变化。如:2 H 2(g)+O 2(g)=2 H 2。A/=-5 7 1.6 k J-mo F1表示:2 mo l 氢气和1 mo l 氧气反应生成2 mo l 液态水时放出5 7 1.6 k J 的热量。(3)书写要求注明反应的温度和压强(2 5 、1 0 1 k P a下进
6、行的反应可不注明)。注明反应物和生成物的状态:固态、液态(1)、水溶液(aq)、气态(g)。热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的物质的量,而不表示分子个数(或原子个数),故化学计量数可以是整数,也可以是分数。热化学方程式中不用 T 和 丁 由 于 与 反应物的物质的量有关,所以热化学方程式中物质的化学计量数必须与,相对应,如果化学计量数加倍,则AH也要加倍。当反应向逆反应方向进行时,其反应热与正反应的反应热数值相等,符号相反。同素异形体转化的热化学方程式除了注明状态外,还要注明名称。【方法技巧】焙变与反应发生的条件、反应进行是否彻底无关。催化剂能降低反应所需活化能,但不影响焰变的大小。
7、在化学反应中,反应物各原子之间的化学键不一定完全断裂。(4)热化学方程式与化学(离子)方程式的3个不同点热化学方程式不注明反应条件;热 化 学 方 程 式 不 标 但 必 须 用s、1、g、a q等标出物质的聚集状态。热化学方程式的化学计量数只表示物质的量,其必须与化学方程式及物质的聚集状态相对应。(5)判断热化学方程式正误的“五看”一看状态一 看各物质的聚集状态是否正确;二看符号一 看 的“+”“一”是否正确;三看单位 看反应热的单位是否为kJ/mol;四看数值一 看反应热数值与化学计量数是否相对应;五看概念一 看燃烧热、中和热的热化学方程式。知识点二 燃烧热、中和热、能源1.燃烧热和中和热
8、的比较一燃烧热中和热相同点能量变化放热 H及其单位 HC0,单位均为kJ-moL不同点反应物的量1 mol不一定为1 mol生成物的量不确定生成水的量为1 mol反应热的含义1 0 1 kP a时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放 出 的 热 量,即C C O 2(g)、H H2O(1),S-S O2(g)o在稀溶液里,酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所放出的热量表示方法燃烧热=-kJ-mor (a 0)强酸与强碱反应的中和热A”=5 7.3 kJ mol-1特点物质燃烧一定放热,A”一定为负值弱酸、弱碱电离吸热,中和热数值比5 7.3小2.中和热的测定(1)实验装置即、工环
9、形玻璃搅拌棒伍度1T:双-F I.泡*未章 塑 料 板S重 油 一 反 应 液-碎泡沫塑料(2)测定原理(机酸+“域)C-(依一/始)N H=-nc=4.18 J g-1 一】=4.18乂 10一 3 kj.g-i/c-1;为生成H2O 的物质的量。(3)实验步骤绝热装置组装一 量取一定体积酸、碱 稀 溶 液 一 测 反 应 前 酸 碱 液 温 度 一 混 合 酸 碱 液 测 反 应 时最高温度一 重复23 次实验一求平均温度差(f*一,始)一 计算中和热(4)误差分析若实验时有热量损失,所测中和热偏小,AH偏大。(5)注意事项泡沫塑料板和碎泡沫塑料(或纸条)的作用是保温。为保证酸完全中和,采
10、取的措施是若采用的酸、碱浓度相等,可采用碱体积稍过量。中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol比0 放出的热量,为 57.3 kJ,弱酸弱碱电离时吸热,生 成 1 mol H2O时放出的热量小于57.3 k Jo 若用浓硫酸发生中和反应生成1 mol H2O 时放出的热量大于57.3 kJ。中和热测定实验时用环形玻璃搅拌棒搅拌溶液的方法是上下搅动,不能用金属丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒的理由是金属传热快,热量损失大。计算时应注意单位的统一,且要注意数据的取舍,无效数据要舍去。【特别提醒】(1)中和热是强酸强碱的稀溶液生成1 mol HzO放出的热量为57.3 k J,弱酸弱碱电离时吸热,生 成 1
11、 mol H2O时放出的热量小于57.3 kJ。浓硫酸稀释时放热,生 成 1 mol H2O 时放出的热量大于57.3 kJ。(2)对于中和热、燃烧热,由于它们反应放热是确定的,所以描述中不带“一”,但其焰变为负值。(3)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 m ol,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。3.能源(1)能源分类化石燃料I 煤 I-1石油I-筮星属于不可再生能源U天然气2办法和节约现有能源解压开源节能:开发新能源资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小,属于清洁能源(2)解决能源问题的措施提高能源的利用效率:a.改善开采、运输、加工
12、等各个环节;b.科学控制燃烧反应,使燃料充分燃烧。开发新能源:开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。知识点三盖斯定律、反应热的计算与比较1.盖斯定律(1)内容对于一个化学反应,无论是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。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。意义间接计算某些反应的反应热。应用热化学方程式焙变之间的关系tzA=B AHiA一 H2a或 bH产 aNH?aA=BB=aA A%A BAHC/H22.反应热的计算(1)利用热化学方程式进行有关计算根据已知的热化学方程式和己知的反应物或生成物的物质的量或反应吸收或放出的热量,可以把反应热当
13、作“产物”,计算反应放出或吸收的热量。(2)根据燃烧热数据,计算反应放出的热量计算公式:Q=燃烧热x(可燃物的物质的量)(3)根据旧键断裂和新键形成过程中的能量差计算焙变若反应物旧化学键断裂吸收能量昂,生成物新化学键形成放出能量良,则反应的”=E一田。(4)利用键能计算反应热的方法A.熟记反应热 H的计算公式:A 4=E(反应物的总键能之和)一E(生成物的总键能之和)B.注意特殊物质中键数的判断(5)利用盖斯定律计算A.运用盖斯定律的技巧“三调一加”物质(1 mol)P4C俭刚石)心 壁SiSiO2CO2CH4化学键PPCCCCSiSiSiOC=OCH键数(mol)621.52424一调:根据
14、目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。二调:根据改写的热化学方程式调整相应的符号。三调:调整中间物质的化学计量数。一加:将调整好的热化学方程式及其相加。B.运用盖斯定律的三个注意事项热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。将一个热化学方程式颠倒时,”的+”“一”随之改变,但数值不变。3.反应热大小的比较(1)看物质状态。物质的气、液、固三态转化时的能量变化如下:(2)看 的符号。比较反应热大小时不要只比较数值的大小,还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的
15、状态相同时,化学计量数越大,放热反应的”越小,吸热反应的A”越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应,参加反应的物质的量和状态相同时,反应的程度越大,热量变化越大。【方法技巧】(1)直接比较法物质燃烧时,可燃物物质的量越大,燃烧放出的热量越多。等量的可燃物完全燃烧所放出的热量肯定比不完全燃烧所放出的热量多。生成等量的水时,强酸和强碱的稀溶液反应比弱酸和强碱或弱碱和强酸或弱酸和弱碱的稀溶液反应放出的热量多。对于可逆反应,因反应不能进行完全,实际反应过程中放出或吸收的热量要小于相应热化学方程式中的反应热数值。例如:2 S O 2(g)+O 2(g).2 s o 3(g)H=T 9 7 k J-m o
16、 l I 表示 2 m o i S O 2(g)和 1 m o l 02(g)完全反应生成2 m o l S C h(g)时,放出的热量为1 9 7 k J,实际上向密闭容器中通入2 m o l S O?(g)和 1 m o l 02(g),反应达到平衡后,放出的热量要小于1 9 7 k J。(2)盖斯定律比较法同一反应,生成物状态不同时如 A(g)+B(g)=C(g)A H i 0A(g)+B(g)=C(l)A/2 0C(g)=C(l)A 4 3 C(g)C(1)+A 3=A 2,AHI0,AH2O,AH3O,所以同一反应,反应物状态不同时如 S(g)+O2(g)=S O2(g)A/i 0S
17、(s)+O2(g)=S O2(g)A W2 0S(g)=S(s)A H3 0A HIA H2+A H3=A/1,AHJ0,AH2O,A/3O,所以 HX 6(g)A H=-1 5 I 8 kJ m o r,白磷(P*)、巳。6的分子结构如如图所示;P-P、0=0、P-0 键的键能分别为a kJ-m o 、4 9 8 kJ m o F 3 5 1 kJ m o E1则 a的值为【解析】反应热A H=反应物总键能-生成物总键能,由题图可知1 个 P 4 分子中含有6 个 P-P 键,1 个 P4O6分子中含有 1 2 个 P-O 键,则反应R(g)+3 O 2(g)=p C)6(g)A H=(6x
18、a+3 x4 9 8-1 2 x3 5 1)kJ/m o l=-1 5 1 8 kJ/m o l,解得 a=200,故选:Do【答案】D高频考点3 考查热化学方程式的正误判断例 3.(2022.全国高三专题练习)俄乌冲突爆发以来,许多西方国家宣布制裁俄罗斯,制裁范围涵盖俄罗斯的猫、树以及该国的文艺作品等,但俄罗斯的石油和天然气目前并不在制裁之列。天然气的主要成分是甲烷,下列能正确表示甲烷燃烧热的热化学方程式是A.CH4(g)+2 0,(g)=CO,(g)+2H2O(g)AH=-802.3kJ m ol1B.CH4(g)+2O,(g)=CO2(g)+2H2O(1)AH=-890.3kJ-m of
19、C.CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(l)AH=-445.15kJ mor3D.CH4(g)+-O2(g)=CO(g)+2H2O(1)AH=-607.3kJ-mor【解析】燃烧热是指Imol可燃物完全燃烧生成稳定的物质所放出的热量,Imol CH4完全燃烧生成CO?和液态水,所以甲烷的燃烧热的热化学方程式为:CH4(g)+2 0,(g)=CO2(g)+2H,O(1)AH-890.3kJ.mor1.故选:Bo【答案】B【名师点睛】判断热化学方程式正误的“五看”一看 状 态 一 看各物质的聚集状态是否正确;二看符号一看,的“+”“一”是否正确;三看单位一看反应热的单位是否为kJ/mo
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