化学能与热能导学案

1、化学能与热能导学案 编制：于洪学 考纲要求1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出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，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。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。考点一焓变与反应热1.化学反应中的能量变化(1)化学反应中的两大变化： 变化和 变化。(2)化学反应中的两大守恒： 守恒和 守恒。(3)化学反应中的能量转化形式： 、光能、电能等。通常主要表现为 的变化。2.焓变、反应热(1)定义：在恒压条件下进行的反应的 (2)符号： 。(3)单

2、位： 或 。3.吸热反应和放热反应(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。(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放热反应：可燃物的燃烧；酸碱中和反应；大多数化合反应；金属跟酸的置换反应；物质的缓慢氧化。吸热反应：大多数分解反应；盐的水解和弱电解质的电离；Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应；碳和水蒸气、C和CO2的反应。深度思考1.同质量的硫粉在空气中燃烧和在纯氧中燃烧，哪一个放出的热量多，为什么？2.判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)放热反应不需要加热就能反应，吸热反应不加热就不能反应()(2)物质发生化学变化都伴有能量的变化(

3、)(3)伴有能量变化的物质变化都是化学变化()(4)吸热反应在任何条件都不能发生()(5)Na转化为Na时，吸收的能量就是该过程的反应热()(6)水蒸气变为液态水时放出的能量就是该变化的反应热()(7)同温同压下，反应H2(g)Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的H不同()(8)可逆反应的H表示完全反应时的热量变化，与反应是否可逆无关()题组一活化能与反应热1.某反应过程中体系的能量变化如图所示，下列说法错误的是()ABC(过渡态)ABC(反应物)ABC(生成物)A.反应过程可表示为 B.E1为反应物的平均能量与过渡态的能量差，称为正反应的活化能C.正反应的热效应HE1E20，所以

4、正反应为放热反应D.此图中逆反应的热效应HE1E20表示吸热，H0表示放热，因而，H后所跟数值需要带“”、“”符号。(2)描述反应热时，无论是用“反应热”、“焓变”表示还是用H表示，其后所跟数值需要带“”、“”符号。(3)由于中和反应和燃烧均是放热反应，表示中和热和燃烧热时可不带“”号。题组二中和热测定误差分析和数据处理2.利用如图所示装置测定中和热的实验步骤如下：用量筒量取50 mL 0.50 molL1盐酸倒入小烧杯中，测出盐酸温 度；用另一量筒量取50 mL 0.55 molL1 NaOH溶液，并用同一温度计测出其温度；将NaOH溶液倒入小烧杯中，设法使之混合均匀，测得混合液最高温度。回

5、答下列问题：(1)为什么所用NaOH溶液要稍过量？_。(2)倒入NaOH溶液的正确操作是_(填序号)。A.沿玻璃棒缓慢倒入 B.分三次少量倒入 C.一次迅速倒入(3)使盐酸与NaOH溶液混合均匀的正确操作是_(填序号)。A.用温度计小心搅拌 B.揭开硬纸片用玻璃棒搅拌C.轻轻地振荡烧杯 D.用套在温度计上的环形玻璃搅拌棒轻轻地搅动(4)现将一定量的稀氢氧化钠溶液、稀氢氧化钙溶液、稀氨水分别和1 L 1 molL1的稀盐酸恰好完全反应，其反应热分别为H1、H2、H3，则H1、H2、H3的大小关系为_。(5)假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 gcm3，又知中和反应后生成溶液的比热容c4.18 J

6、g11。为了计算中和热，某学生实验记录数据如下：实验序号起始温度t1/ 终止温度t2/ 盐酸氢氧化钠溶液混合溶液120.020.123.2220.220.423.4320.520.623.6依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热H_(结果保留一位小数)。(6)_(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氢氧化钠溶液和盐酸，理由是_。正确理解中和热，注意操作与计算细节(1)中和热不包括离子在水溶液中的生成热、物质的溶解热、电解质电离时的热效应。(2)酸碱溶液应当用稀溶液(0.10.5 molL1)。若溶液浓度过大，溶液中阴、阳离子间的相互牵制作用就大，电离程度达不到100%，这样

7、使酸碱中和时产生的热量会消耗一部分补偿电离时所需的热量，造成较大误差。(3)使用两只量筒分别量取酸和碱。(4)使用同一支温度计，分别先后测量酸、碱及混合液的最高温度，测完一种溶液后，必须用水冲洗干净并用滤纸擦干。(5)取多次实验t1、t2的平均值代入公式计算，而不是结果的平均值，计算时应注意单位的统一。考点四有关反应热的比较、计算1.H的比较比较H的大小时需考虑正负号，对放热反应，放热越多，H ；对吸热反应，吸热越多，H 。2.反应热的有关计算(1)根据热化学方程式计算：反应热与反应物的物质的量成正比。(2)根据盖斯定律求算应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：参照新的热

8、化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般23个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的H与原热化学方程式之间H的换算关系。当热化学方程式乘、除以某一个数时，H也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，H也同样要进行加减运算，且要带“”、“”符号，即把H看作一个整体进行运算。将一个热化学方程式颠倒书写时，H的符号也随之改变，但数值不变。在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。(3)根据物质燃烧放热的数值计算：Q(放)n(可燃物)|

9、H|说明方法(2)常用于判断物质能量的大小关系及稳定性。深度思考1.试比较下列三组H的大小(1)同一反应，生成物状态不同时A(g)B(g)=C(g)H10，A(g)B(g)=C(l)H2”、“”或“”，下同)。(2)同一反应，反应物状态不同时S(g)O2(g)=SO2(g)H10 S(s)O2(g)=SO2(g)H20 则H1_H2。(3)两个有联系的不同反应相比C(s)O2(g)=CO2(g)H10 C(s)O2(g)=CO(g)H20则H1_H2。2.已知Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)=3AlCl(g)3CO(g) Ha kJmol1判断下列变化过程是否正确，正确的划“”，错误

10、的划“”(1)3AlCl(g)3CO(g)=Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)Ha kJmol1()(2)AlCl(g)CO(g)=Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)Ha kJmol1()(3)2Al2O3(s)2AlCl3(g)6C(s)=6AlCl(g)6CO(g) H2a kJmol1()反思归纳 利用状态，迅速比较反应热的大小若反应为放热反应(1)当反应物状态相同，生成物状态不同时，生成固体放热最多，生成气体放热最少。(2)当反应物状态不同，生成物状态相同时，固体反应放热最少，气体反应放热最多。(3)在比较反应热(H)的大小时，应带符号比较。对于放热反应，放出的热量越多

11、，H反而越小。题组一利用盖斯定律书写热化学方程式1.已知下列热化学方程式Fe2O3(s)3CO(g)=2Fe(s)3CO2(g)H125 kJmol13Fe2O3(s)CO(g)=2Fe3O4(s)CO2(g) H247 kJmol1Fe3O4(s)CO(g)=3FeO(s)CO2(g) H319 kJmol1写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式_。题组二利用盖斯定律计算反应热2.已知H2SO4(aq)与Ba(OH)2(aq)反应的H1 584.2 kJmol1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的H55.6 kJmol1。则生成BaSO4(s)的反应热等于()A.1 52

12、8.6 kJmol1B.1 473 kJmol 1C.1 473 kJmol1D.1 528.6 kJmol1题组三利用盖斯定律定性判断H间的关系3.(2013新课标全国卷，12)在1 200 时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：H2S(g)O2(g)=SO2(g)H2O(g)H1 2H2S(g)SO2(g)=S2(g)2H2O(g)H2H2S(g)O2(g)=S(g)H2O(g)H3 2S(g)=S2(g)H4则H4的正确表达式为()A.H4(H1H23H3) B.H4(3H3H1H2)C.H4(H1H23H3) D.H4(H1H23H3)利用盖斯定律书写热化学方程式特别提醒：通过热化学方程

13、式变形时，利用“加法”不容易出错。考点五能源1.概念 能提供能量的自然资源。2.发展阶段 柴草时期 时期 时期。3.分类 (1)化石燃料 种类： 、 、 。 特点：蕴藏量有限，且不能再生。(2)新能源 种类： 、 、 、 、 和 能等。特点：资源丰富， 再生，没有污染或污染很小。4.能源问题(1)我国目前使用的主要能源是 ，它们的蕴藏量有限，而且不能再生，最终将会枯竭。 (2)化石燃料的大量使用带来严重的 问题。5.解决能源问题的措施 (1)提高能源的使用效率 改善开采、运输、加工等各个环节。科学控制燃烧反应，使燃料充分燃烧。一是保证燃烧时有 ，如鼓入空气、增大O2浓度等。二是保证燃料与空气有

14、 ，如将固体 ，使液体 等。(2)开发新的能源 开发资源丰富、可以再生、没有污染或污染很小的新能源。深度思考 判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)太阳能是清洁能源()(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)农村用沼气池产生的沼气作燃料属于生物质能的利用()(4)人类利用的能源都是通过化学反应获得的()(5)随着科技的发展，氢气将成为主要能源之一()(6)食用植物体内的淀粉、蛋白质等属于直接利用能源()(7)粮食作物是制乙醇燃料的重要原料()(8)化石燃料属于可再生能源，不影响可持续发展()(9)开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，可以降低空气中PM2.5的含

15、量()(10)开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源，减少使用煤、石油等化石燃料()(11)低碳生活注重节能减排，尽量使用太阳能等代替化石燃料，减少温室气体的排放()题组一正确理解能源的种类1.能源分类相关图如下图所示，下列四组选项中，全部符合图中阴影部分的能源是()A.煤炭、石油、沼气B.水能、生物能、天然气C.太阳能、风能、潮汐能D.地热能、海洋能、核能答案C2.能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一，能源家族中：煤炭、核能、石油、天然气、水能、风能、地热能等，属于不可再生的是_；属于新能源的是_。题组二能源的开发和利用3.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

16、出了利用太阳能制取氢能的构想。下列说法正确的是()A.H2O的分解反应是放热反应 B.氢能源已被普遍使用C.2 mol H2O具有的总能量低于2 mol H2和1 mol O2的能量D.氢气不易贮存和运输，无开发利用价值4.下列有关太阳能的利用方式以及列举的实例错误的是()A.直接利用太阳辐射能的基本方式有四种：光热转换、光电转换、光化学能转换和光生物质能转换B.太阳能热水器是一种光热转换形式C.绿色植物进行的光合作用，是一种光生物质能转换，它的本质是光化学能转换D.将电能通过用电器进行照明的过程是一种光电能转换过程探究高考明确考向全国卷、高考题调研1.2013新课标全国卷，28(3)二甲醚(

17、CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：()CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H190.1 kJmol1()CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) H249.0 kJmol1水煤气变换反应：()CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H341.1 kJmol1二甲醚合成反应：()2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H424.5 kJmol1由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_。2.(2012大纲全国卷，9)反

18、应 ABC(H0)分两步进行：ABX (H 0)，XC(H0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是()各省市高考题调研1.判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)催化剂能改变反应的焓变() (2012江苏，4B)(2)催化剂能降低反应的活化能 () (2012江苏，4C)(3)利用太阳能在催化剂参与下分解水制氢是把光能转化为化学能的绿色化学方法()(2012浙江理综，7A)(4)化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒定律和能量守恒定律()(2011浙江理综，7A)(5)实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标准燃烧热分别为3 916 kJmol1、3 747 kJmol1

19、和3 265 kJmol1，可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键()(2011浙江理综，12C)(6)已知：Fe2O3(s)3C(石墨)=2Fe(s)3CO(g)H489.0 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H283.0 kJmol1C(石墨)O2(g)=CO2(g)H393.5 kJmol1则4Fe(s)3O2(g)=2Fe2O3(s)H1 641.0 kJmol1 ()(2011浙江理综，12D)(7)（2010浙江）开发核能、太阳能等新能源，推广甲醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放() (8)500 、300 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置

20、于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3 kJ，其热化学方程式为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H38.6kJmol1()(2010浙江理综)(9)使用太阳能热水器、沼气的利用、玉米制乙醇都涉及到生物质能的利用()(2009浙江理综，7C)(10)石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石燃料()(2009浙江理综，7D)2.(2013重庆理综，6)已知：P4(g)6Cl2(g)=4PCl3(g)，Ha kJmol1，P4(g)10Cl2(g)=4PCl5(g)Hb kJmol1，P4具有正四面体结构，PCl5中PCl键的键能为c kJmol1，PCl3中PCl键的键能为1.2c

21、 kJmol1。下列叙述正确的是()A.PP键的键能大于PCl键的键能 B.可求Cl2(g)PCl3(g)=PCl5(s)的反应热HC.ClCl键的键能 kJmol1 D.PP键的键能为 kJmol13.(2013福建理综，11)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。其过程如下：mCeO2(mx)CeO2xCexO2 (mx)CeO2xCexH2OxCO2mCeO2xH2xCO下列说法不正确的是()A.该过程中CeO2没有消耗B.该过程实现了太阳能向化学能的转化C.右图中H1H2H3 D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO4OH2e=CO

22、2H2O4.(2012重庆理综，12)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如下图所示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：NN为942、O=O为500、NN为154，则断裂1 mol NH键所需的能量(kJ)是()A.194B.391C.516D.6585.(2013高考试题组合)完成下列小题。(1)2013江苏，20(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：2Ca3(PO4)2(s)10C(s)=6CaO(s)P4(s)10CO(g)H13 359.26 kJmol1CaO(s)SiO2(s)=CaSiO3

23、(s)H289.61 kJmol12Ca3(PO4)2(s)6SiO2(s)10C(s)=6CaSiO3(s)P4(s)10CO(g)H3则H3_kJmol1。(2)2013四川理综，11(5)节选焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25 、101 kPa时：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1197 kJmol1；H2O(g)=H2O(l)H244 kJmol1；2SO2(g)O2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l) H3545 kJmol1。则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式是_。(3)2013浙江理综，27(1)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要

24、的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：反应：2NH3(l)H2O(l)CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应：NH3(l)H2O(l)CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反应：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq)H3H3与H1、H2之间的关系是：H3_。(4)2013天津理综，10(2)为减少SO2的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。已知：H2(g)O2(g)=H2O(g) H241.8 kJmol1C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol1写出焦炭与水蒸气反应的热化

25、学方程式： _。(5)2013北京理综，26(2)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：写出该反应的热化学方程式：_。6.（2014海南）4、标准状况下，气态分子断开1mol化学键的焓变称为键焓。已知HH，HO，和O=O键的键焓H分别为436KJ/mol，463KJ/mol，495KJ/mol，下列热化学方程式正确的是（ ）A、H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) H =485KJ/molB、H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g) H = + 485KJ/molC、2 H2(g) + O2(g)=2 H2O(g) H = + 485KJ/molD、2 H2(g) + O2(g)=2 H2O(g) H =485KJ/m