2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第六章第1课时　反应热及相关概念

[课时设计]

本章内容是化学反应原理重要组成部分,涉及热化学和电化学两部分,是高考命题点的核心组成部分。共设计6课时完成,每一部分均是按照从知识课到题型课,遵循学生由基础到能力的认知规律。

第1课时　反应热及相关概念

[课型标签:知识课　基础课]

知识点一　焓变与反应热　热化学方程式

1.焓变与反应热

(1)概念

焓变…用物理量焓(H)描述物质所具有的能量。

焓变是生成物与反应物的焓值差。符号“ΔH”,单位kJ/mol或kJ·mol-1

反应热…反应热是化学反应中放出或吸收的热量。用一定条件下的焓变表示,符号为ΔH,单位为kJ·mol-1

(2)焓变与反应热的关系

2.吸热反应与放热反应

(1)从能量高低角度理解

对于放热反应:反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量;

对于吸热反应:反应物的总能量=生成物的总能量-吸收的热量。

(2)从化学键角度理解

[名师点拨] 正确理解活化能与焓变的关系

(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,则有ΔH=E1-E2。即焓变与反应发生的条件、是否使用催化剂、反应是否彻底无关。

(2)催化剂能同等程度降低正、逆反应的活化能,但不影响焓变的大小。

(3)从常见反应的角度分析

[名师点拨] 吸热反应、放热反应理解判断

(1)吸热过程、放热过程不一定属于吸热反应、放热反应。

(2)需要点燃或加热的反应不一定都是吸热反应,如燃烧是放热反应。

3.热化学方程式

“四环节”法书写热化学方程式

[名师点拨] (1)热化学方程式书写注意事项

①化学计量数只表示物质的量,因此可以是整数,也可以是分数。

②要注明反应物和生成物的聚集状态(aq:水溶液,s:固体,l:液体,g:气体);对于同素异形体,除注明聚集状态外,还要注明名称。

③化学计量数改变,ΔH要相应改变;正、逆反应的ΔH数值相等、符号相反。

④一般不要求写反应条件。

(2)热化学方程式的几个易错方面规避

①反应热单位kJ·mol-1不能用kJ。

②溶液状态aq不能用l,也不用↑、↓、Δ等符号。

③燃烧热方程式中H2O(l),不能用H2O(g)。

1.已知反应X+YM+N为吸热反应,对这个反应的下列说法中正确的是(　D　)

A.X的能量一定低于M的能量,Y的能量一定低于N的能量

B.因为该反应为吸热反应,故一定要加热反应才能进行

C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量

D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量

解析:已知X+YM+N　ΔH>0,说明X与Y总能量低于M与N总能量,A项错误,D项正确;吸热反应有的不需要加热也可反应,如氢氧化钡晶体与氯化铵混合搅拌即可发生反应,B项错误;破坏反应物中的化学键所吸收的能量大于形成生成物中化学键所放出的能量,C项错误。

2.铁系氧化物材料在光催化、电致变色、气敏传感器以及光电化学器件中有着广泛的应用和诱人的前景。实验室中可利用FeCO3和O2为原料制备少量铁红,每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,则下列有关该反应的热化学方程式书写正确的是(　C　)

A.2FeCO3(s)+O2(g)Fe2O3(s)+2CO2(g)　ΔH=-130 kJ/mol

B.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=+260 kJ/mol

C.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=-260 kJ/mol

D.4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=+130 kJ/mol

解析:160 g铁红的物质的量为1 mol,每生成160 g固体铁红放出130 kJ热量,生成2 mol Fe2O3放出260 kJ热量,所以热化学方程式为4FeCO3(s)+O2(g)2Fe2O3(s)+4CO2(g)　ΔH=-260 kJ/mol,故C正确。

3.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下:

下列说法正确的是(　C　)

A.CO和O生成CO2是吸热反应

B.在该过程中,CO断键形成C和O

C.CO和O生成了具有极性共价键的CO2

D.状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程

解析:由题干上图可知状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量,因此该过程是放热过程,A项错误;由题干下图可知该过程中CO的化学键没有断开,B项错误;CO与O生成的CO2具有极性共价键,C项正确;状态Ⅰ到状态Ⅲ表示CO与O生成CO2的过程,D项错误。

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测定装置

②实验步骤

③注意事项

a.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。

b.为保证酸完全中和,采取的措施是碱稍过量。

3.能源

(1)概念:能提供能量的资源。

(2)分类

1.下列说法错误的是(　C　)

A.(2018·北京卷)甲醇低温所制氢气用于新能源汽车

B.(2018·江苏卷)化石燃料的燃烧会引起大气中CO2含量上升

C.(2018·北京卷)氘、氚用作“人造太阳”核聚变燃料是化学变化

D.(2018·浙江卷)天然气的燃烧属于化学变化

解析:H2作为新能源有较大优势,来源丰富、热值高、无污染,化石燃料主要是煤、石油等,其大量燃烧产生大量CO2,会引起大气中CO2含量上升,A、B正确;天然气燃烧生成CO2和H2O属于化学变化,D正确;氘、氚的核聚变属于核物理变化,C错误。

2.测量某酸碱反应生成1 mol水时的反应热,在计算时至少需要的数据有(　C　)

①酸的浓度　②碱体积　③比热容　④反应后溶液的质量　⑤生成水的物质的量　⑥反应前后温度变化　⑦操作所需的时间

A.①②③④ B.①③④⑤

C.③④⑤⑥ D.全部

解析:测定中和热的原理为Q=c·m·Δt,ΔH=-,故需要的数据有比热容、反应后溶液的质量、反应前后温度变化、生成水的物质的量,C项正确。

3.25 ℃、101 kPa时,强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的中和热为57.3 kJ·mol-1,辛烷的标准燃烧热为5 518 kJ·mol-1。下列热化学方程式书写正确的是(　B　)

A.2H+(aq)+S(aq)+Ba2+(aq)+2OH-(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)　ΔH=-57.3 kJ·mol-1

B.KOH(aq)+H2SO4(aq)K2SO4(aq)+H2O(l)

　ΔH=-57.3 kJ·mol-1

C.C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(g)　ΔH=-5 518 kJ·mol-1

D.2C8H18(g)+25O2(g)16CO2(g)+18H2O(l)　ΔH=-5 518 kJ·mol-1

解析:中和热是指中和反应生成1 mol H2O(l)时的反应热,而且当有BaSO4沉淀生成时,反应放出的热量会增加,生成1 mol H2O(l)时放出的热量大于57.3 kJ,A项错误;标准燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所产生的热量,产物中的水应为液态水,C项错误;当2 mol辛烷完全燃烧时,产生的热量为11 036 kJ,且辛烷应为液态,D项错误。

知识点三　盖斯定律

1.内容

不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。

2.应用

(1)化学反应的反应热只与始态和终态有关,而与反应途径无关,利用盖斯定律可以比较ΔH大小和间接计算某些反应的反应热。如:

(2)利用盖斯定律确定热化学方程式的一般步骤

1.(2019·山东济宁模拟)由金红石TiO2制取单质Ti涉及的步骤为

TiO2TiCl4Ti

已知:①C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1

②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2

③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g)　ΔH3

则反应TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH为(　C　)

A.ΔH3+2ΔH1-2ΔH2 B.ΔH3+ΔH1-ΔH2

C.ΔH3+2ΔH1-ΔH2 D.ΔH3+ΔH1-2ΔH2

解析:2×①-②+③,得到:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)　ΔH=2ΔH1-ΔH2+ΔH3,故C项正确。

2.科学家发现,不管化学反应是一步完成还是分几步完成,该反应的热效应是相同的。已知在25 ℃、105 Pa时,1 mol 石墨和1 mol一氧化碳完全燃烧生成二氧化碳时的放热分别是393.5 kJ和283 kJ,下列说法或热化学方程式正确的是(　A　)

A.在相同条件下,C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g)　ΔH=+172.5 kJ·mol-1

B.1 mol石墨不完全燃烧,生成CO2和CO混合气体时,放热504.0 kJ

C.2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g)　ΔH=-110.5 kJ·mol-1

D.已知金刚石不如石墨稳定,则石墨转变为金刚石需要放热

解析:A项,由题意得①C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1,②CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1,根据盖斯定律,反应①-反应②×2可得C(石墨,s)+CO2(g)2CO(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1-(-283 kJ·mol-1×2)=+172.5 kJ·mol-1,正确;B项,没有说明CO2和CO的物质的量,不能计算反应热,且不完全燃烧放热少,应小于393.5 kJ,错误;C项,①C(石墨,s)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1,②CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1,根据盖斯定律,(反应①-反应②)×2得:2C(石墨,s)+O2(g)2CO(g),ΔH=[-393.5 kJ·mol-1-(-283 kJ·mol-1)]×2=-221 kJ·mol-1,错误;D项,金刚石不如石墨稳定,则石墨的能量低,石墨变成金刚石需要吸热,错误。