2023届新高考化学一轮复习化学能与热能的相互转化学案.docx

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1、化学能与热能的相互转化【学科素养】1.变化观念与平衡思想：认识化学变化的本质是有新物质生成，并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析热化学方程式，运用热化学反应原理解决实际问题。2证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法认识研究反应热的本质，建立盖斯定律模型。3科学态度与社会责任：能分析、评价生产和生活实际中的能量转化现象，并能从能源利用率、环境保护等角度综合考虑，提出利用化学变化实现能量储存和释放的有实用价值的建议。考点考题考点一：反应热焓变热化学方程式2021广东选择考第3题2021山东等级考第14题2021湖南选择考第16题2020全国卷第16题2020天津等级考第10题2019全国卷第2

2、8题(3)2017全国卷第28题(2)考点二：燃烧热能源中和反应的反应热2021河北选择考第16题2020北京等级考第12题2020全国卷第28题考点三：盖斯定律反应热的计算与比较2021全国甲卷第28题2021广东选择考第19题2021浙江6月选考第21题2020全国卷第18题2020全国卷第28题2019全国卷第27题(1)2019全国卷第28题(2)2018全国卷第27题(1)2017全国卷第27题(1)2017全国卷第28题(1)分析近五年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律：1从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题的形式呈现，考查内容主要有以下三个方面：(1)反应热的概念及

3、计算；(2)热化学方程式的书写与正误判断；(3)盖斯定律及其应用。2从命题思路上看，侧重结合能量变化图像、化学反应历程和燃烧热等，考查反应中的能量变化、反应热的比较及盖斯定律的计算。(1)以化学反应与能量的基本概念立题，考查化学反应中能量转化的形式和反应热的有关计算；(2)以盖斯定律的应用立题，以非选择题中某一问的形式考查热化学方程式的书写和反应热的计算，分值一般为23分。3从考查学科素养的角度看，通过盖斯定律、焓变与键能的关系、热化学方程式的书写等，考查考生变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知和科学态度与社会责任的学科素养。1对化学反应中的能量变化，复习备考应从两个角度进行，一是从总能量变

4、化的角度，二是从化学键键能的角度。2对热化学方程式的复习，一要抓住热化学方程式的书写规则，二要注意题目条件的设置。3对盖斯定律有关问题的复习，要理解盖斯定律的本质，熟悉历年高考考查类型(图像型、字母型、数值型等)。考点一：反应热焓变热化学方程式(基础性考点)(一)从宏观和微观两个角度认识反应热和焓变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)：HH(生成物)H(反应物)，单位kJmol1。(3)反应热：指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kJmol1。(4)焓变与反应热的关系：对于等压条件下进行的

5、化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则有如下关系：HQp。微点拨关于焓的理解焓是与内能有关的相对比较抽象的一个物理量，焓变的值只与始末状态有关而与过程无关。物质的焓越小，具有的能量越低，稳定性越强。3吸热反应和放热反应(1)从总能量的相对大小的角度(2)从反应热的量化参数键能的角度(3)从常见反应类型的角度【助理解】正确判断吸、放热反应(1)物质的物理变化过程中，也会有能量的变化，不属于吸热反应或放热反应；(2)化学反应是放热还是吸热与反应发生的条件没有必然联系。如吸热反应NH4Cl与Ba(OH)28H2O在常温常压下即可进行，而很多放热反应需要在加热的条件下引发才能进行，如铝热

6、反应。4科学思维：图解反应热与活化能的关系(1)在无催化剂的情况下，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，HE1E2。(2)催化剂能降低反应所需活化能，但不影响焓变的大小。 (二)描述反应热的工具热化学方程式1概念：表明反应所释放或吸收的热量的化学方程式。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书写步骤及要求4书写时的注意事项深思考N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1的意义是什么？提示：可逆反应的热化学方程式中H表示转化率为100%的反应热，不表示达到平衡状态的反应热。上述热化学方程式表示1 mol N2(g)和3 mol H2(

7、g)生成2 mol NH3(g)时放出92.4 kJ的热量。能力点一： 根据信息书写热化学方程式1依据事实写出下列反应的热化学方程式。(1)1 g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需要吸收10.94 kJ热量，此反应的热化学方程式为_。(2)已知2.0 g燃料肼(N2H4)气体完全燃烧生成N2和水蒸气时，放出33.4 kJ的热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为_。(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s)，放出1 669.8 kJ的热量，此反应的热化学方程式为_。(4)2.3 g某液态有机物能和Na反应，与一定量的氧气混合点燃，恰好完全燃烧，生成2.7 g液态水和2.2

8、4 L CO2(标准状况)并放出68.35 kJ的热量，写出此反应的热化学方程式： _。(5)硅粉与HCl在300 时反应生成1 mol SiHCl3气体和H2，放出225 kJ热量，该反应的热化学方程式为_。【解析】(1)1 g( mol)碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收10.94 kJ热量，则碳与水蒸气反应的热化学方程式为C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H131.28 kJmol1。(2)2.0 g( mol)肼气体在氧气中完全燃烧生成氮气和水蒸气时放出33.4 kJ热量，则表示肼燃烧的热化学方程式为N2H4(g)O2(g)=N2(g)2H2O(g)H534.4 kJmo

9、l1。(3)2 mol Al(s)与适量O2(g)反应生成Al2O3(s)，放出1 669.8 kJ的热量，则此反应的热化学方程式为4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H3 339.6 kJmol1。(4)通过燃烧的产物可知该有机物中肯定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。n(H2O)0.15 mol，n(H)0.3 mol，m(H)0.3 g，n(CO2)0.1 mol，n(C)0.1 mol，m(C)1.2 g，则碳元素和氢元素的质量之和是0.3 g1.2 g1.5 g0B升高温度两步反应中反应物转化率均增大C选择优良的催化剂可降低两步反应的活化能D该反应的速率由第2步反应决定【解

10、析】选C。由图知，反应物的总能量高于生成物的，故HbD已知P(白磷，s)=P(红磷，s)H0，则白磷比红磷稳定【解析】选A。醋酸是弱酸，其电离过程是吸热的，含1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量小于57.3 kJ，故A正确；氢气的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成液态水时所放出的热量，液态水变为气态水是吸热的，故氢气的燃烧热大于241.8 kJmol1，故B错误；碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量，又因为该反应的焓变是负值，所以ab，故C错误；能量越低越稳定，红磷的能量低于白磷的能量，所以白磷不如红磷稳定，D错误。3中国向全世界宣布，努力争取2060年前实现碳

11、中和。下列措施不利于大气中CO2减少的是()A用氨水捕集废气中的CO2，将其转化为氮肥B大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源C大力推广使用干冰实现人工增雨，缓解旱情D通过植树造林，利用光合作用吸收大气中的CO2【解析】选C。氨水能与酸性氧化物二氧化碳反应生成碳酸铵或碳酸氢铵，则用氨水捕集废气中的二氧化碳，将其转化为氮肥有利于大气中二氧化碳的减少，故A不符合题意；大力推广使用风能、水能、氢能等清洁能源可以减少化石能源的使用，从而减少二氧化碳气体的排放，有利于大气中二氧化碳的减少，故B不符合题意；大力推广使用干冰实现人工增雨，会增加大气中二氧化碳的量，不利于大气中二氧化碳的减少，故C符合题意；通

12、过植树造林，利用光合作用吸收大气中的二氧化碳有利于大气中二氧化碳的减少，故D不符合题意。【加固训练】(1)2020全国卷节选乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1，相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/ (kJmol1)1 5601 411286H1_kJmol1。(2)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，则放出的热量为_。【解析】(1)根据提供的燃烧热数据，可以分别得出C2H6、C2H4、H2燃烧的热化学方程式，借助盖斯定律，可以得出H11 560 kJmol1

13、1 411 kJmol1286 kJmol1137 kJmol1。(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 kJ55.375 kJ。答案：(1)137(2)55.375 kJ能力点二： 中和反应反应热的测量1(2022梅州模拟)下列说法正确的是()A测定中和热实验时，温度计测量过盐酸的温度后，立即插入氢氧化钠溶液中测量氢氧化钠溶液的温度B测定中和热时可用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液C测定中和热实验时，使用环形玻璃搅拌棒是为了加快反应

14、速率，减小实验误差D在测定中和热实验中需要使用的仪器有：容量瓶、量筒、烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒【解析】选C。测量过盐酸的温度后，应该先洗涤，再插入氢氧化钠溶液中测量氢氧化钠溶液的温度，故A错误；硫酸和氢氧化钡除生成水外还生成硫酸钡沉淀，生成沉淀放热，故B错误；使用环形玻璃搅拌棒是为了使溶液充分混合，加快反应速率，防止热量散失，减小实验误差，故C正确；在测定中和热实验中不需要使用容量瓶，故D错误。2(1)中和反应反应热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、_、_。(2)量取反应物时，取50 mL 0.50 molL1的盐酸，还需加入的试剂是_(填选项字母)。A50 mL 0.50 mo

15、lL1NaOH溶液B50 mL 0.55 molL1NaOH溶液C1.0 g NaOH固体(3)实验时大烧杯上若不盖硬纸板，求得中和反应反应热的数值_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。【解析】(1)中和反应的反应热测定的实验中，用到的玻璃仪器有烧杯、温度计、环形玻璃搅拌棒、量筒。(2)量取反应物时，取50 mL 0.50 molL1的盐酸，还需加入等体积但浓度略大的NaOH溶液，使酸被完全中和，并且根据酸的浓度和体积计算生成水的物质的量。(3)实验时大烧杯上若不盖硬纸板，则中和放出的热量散失较多，温度计测得的温度偏小，中和反应放出的热量偏小。答案：(1)环形玻璃搅拌棒量筒(2)B(3)偏小考

16、点三：盖斯定律反应热的计算与比较(应用性考点)(一)盖斯定律1盖斯定律的内容：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。2盖斯定律的意义：间接计算某些反应的反应热。3盖斯定律的应用(1)加合法：利用题给热化学方程式通过相加减得到目标热化学方程式，根据盖斯定律求算反应热(H)，如C(s)O2(g)=CO2(g)H1C(s)O2(g)=CO(g)H2根据盖斯定律，由可得：CO(g)O2(g)=CO2(g)HH1H2。(2)路径法：根据物质之间的转化关系，合理设计反应途径，如根据盖斯定律，路径“甲乙”和路径

17、“甲丙乙”的反应热相等，即HH1H2。 (二)反应热的计算1利用键能计算H的方法(1)计算公式：H反应物的总键能生成物的总键能。(2)计算关键：利用键能计算反应热的关键，就是要算清物质中化学键的种类和数目。2依据燃烧热数据，利用公式直接计算反应热。反应热燃烧热n(可燃物的物质的量)3“盖斯定律”型反应热(焓变)的运算规则热化学方程式方程式系数关系焓变之间的关系反应：aA(g)=B(g)H1反应：B(g)=aA(g)H2H1H2反应：aA(g)=B(g)H1反应：A(g)=1/aB(g)H2aH1aH2HH1H2或HH3H4H5能力点一： 反应热大小比较法盖斯定律“矢量三角”1同一个反应，生成物

18、的状态不相同有如下两个热化学方程式：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H1和2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H2(H1和H2都小于0)，请比较H1和H2的大小。结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：依据盖斯定律得H1H3H2，即H2H1H3H2。2同一个反应，反应物的状态不相同有如下两个热化学方程式：S(s)O2(g)=SO2(g)H1和S(g)O2(g)=SO2(g)H2(H1和H2都小于0)，请比较H1和H2的大小。结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：依据盖斯定律得H3H1H2，即H2H1H3H2。3对于不同反应，当它们之间有关联时有如下两个热化学方程式：C(s)O2(g)=CO2(g)H1和C(s)O2(g)=CO(g)H2(H1和H2都小于0)，请比较H1和H2的大小。结合反应本身的特点，设计如下的“矢量三角”：依据盖斯定律得H2H3H1，即H1